全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)盤刀式鍘草機(jī)設(shè)計(jì)THE DISIGN OF DISHTYPE HAY CUTTER學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué) 部： 提交日期：全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本設(shè)計(jì)的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：年 月 日目 錄摘要 .1關(guān)鍵詞 .11 前言 21.1 鍘草機(jī)的研究目的和意義 21.1.1 鍘草機(jī)的研究目的 21.1.2 鍘草機(jī)的研究意義 21.2 鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)要求和方法 31.2.1 我國(guó)畜牧業(yè)對(duì)鍘草機(jī)的要求 31.2.2 鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)要求 42 總體方案與設(shè)計(jì)計(jì)算 52.1 總體方案 52.1.1 鍘草機(jī)的總體構(gòu)成 52.2 各主要工作部件的配置關(guān)系及工作過程 52.2.1 喂入機(jī)構(gòu) 52.3 主要工作部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 72.3.1 主要性能參數(shù)與技術(shù)指標(biāo) 72.3.2 主要工作部件的參數(shù)選擇與計(jì)算 72.4 傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .122.4.1 擬定傳動(dòng)方案 .122.4.2 確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 .122.4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .132.4.4 傳動(dòng)部件參數(shù)的選擇與計(jì)算 .133 典型零件的受力分析與強(qiáng)度校核 .243.1 主軸的受力分析與強(qiáng)度校核 .243.2 軸承的選型與校核 .284 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析 .294.1 生產(chǎn)成本計(jì)算 .294.2 市場(chǎng)售價(jià)預(yù)測(cè) .294.3 社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益分析 .295 結(jié)束語 .30參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 330盤刀式鍘草機(jī)設(shè)計(jì)摘 要：隨著畜牧業(yè)的發(fā)展,草飼料加工機(jī)械也得到了大力發(fā)展,鍘草機(jī)是應(yīng)用較廣泛的草飼料加工機(jī)具之一,但該機(jī)具仍存在著切割過程中功率消耗過大的問題,切碎器的設(shè)計(jì)對(duì)于鍘草機(jī)切割功耗起著決定性作用,而動(dòng)刀片又是切碎器的主要工作部件。因此,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的切碎器顯得尤為重要。本文分析了各個(gè)時(shí)代盤刀式鍘草機(jī)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一種新型盤刀式鍘草機(jī)，本機(jī)采用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送到動(dòng)刀架主軸，然后通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送至上下喂入輥，從而實(shí)現(xiàn)秸稈鍘切。整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于操作，便于維護(hù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)飼料加工機(jī)械化與規(guī)模化提供了前提。關(guān)鍵詞：盤刀式鍘草機(jī)；盤刀；鍘草The Disign of Dishtype Hay CutterAbstract: With the development of livestock husbandry, grass feed processing machinery also got vigorously develop, Dishtype Hay Cutteris the grass is often applied to feed processing one of the machines, but this machine there are still exist during the cutting power of excessive consumption, the design to chop Dishtype Hay Cutteris cutting power plays a decisive role, but the move is the main blades for working parts chop. Therefore, designed for good performance of chopped becomes especially important. This paper analyzes the research and development status of each era plate knife chaff cutter, design a new type of disk knife chaff cutter, this machine uses the electric motor through a pulley drive mechanism, the movement and momentum transferred to the knifeshelf spindle transmission to the upper and lower feed roller to achieve the straw voltage cut. The entire organization is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, and provides a premise for the mechanization and large-scale feed processing.Key words: Dishtype Hay Cutter; Dishtype; Hay Cutter11 前言鍘草機(jī)是我國(guó)使用最早和生產(chǎn)量較多的飼草加工機(jī)械之一。早在三十年代，我國(guó)廣大農(nóng)村開始應(yīng)用手壓鍘刀，來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)草短喂飼方法。中華人民共和國(guó)成立以來，先在農(nóng)村推廣了手搖鍘草機(jī)，六十年代推廣應(yīng)用了電動(dòng)鍘草機(jī)，進(jìn)入六十年代中期到七十年代，各省市相繼開始自行研制了不同類型的鍘草機(jī)，經(jīng)國(guó)家鑒定部門投產(chǎn)了一批不同型號(hào)的鍘草機(jī)。從此鍘草機(jī)無論從數(shù)量上還是型號(hào)上開始增多，而三化程度不高，進(jìn)入八十年代，鍘草機(jī)開始進(jìn)行了系列設(shè)計(jì)并制定了全國(guó)性的系列型譜。進(jìn)入九十年代，國(guó)務(wù)院提出了利用秸稈養(yǎng)畜，這是發(fā)展我國(guó)畜牧業(yè)的重大舉措。1.1 鍘草機(jī)的研究目的和意義1.1.1 鍘草機(jī)的研究目的我國(guó)研制了青貯飼料收獲機(jī)、青切機(jī)等機(jī)械，這些機(jī)具在大型國(guó)營(yíng)牧場(chǎng)和較大養(yǎng)畜專業(yè)戶中應(yīng)用較多，而在農(nóng)村還沒有得到普及，有的機(jī)型還不適于農(nóng)村和個(gè)體戶 [1]；三是為提高秸稈利用率、消化率和適口性。每年生產(chǎn)約 5.7 億噸作物秸稈，這是一項(xiàng)巨大的飼料資源，而如何開發(fā)利用好農(nóng)作物秸稈，這必然給飼草飼料加工機(jī)械提出了新要求。隨著作物秸稈氨化飼料的推廣應(yīng)用，一些科研和生產(chǎn)部門生產(chǎn)了專用設(shè)備——秸稈調(diào)制機(jī)，但目前定型的機(jī)型少，造價(jià)較高，還不能廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中去，我國(guó)當(dāng)前在秸稈飼料利用上，主要有四種處理方法，一是氨化（堿化）后喂飼；二是經(jīng)過青貯后喂飼；三是直接喂飼；四是加工草粉制成顆粒喂飼。前三種都需要經(jīng)過鍘切后來處理，方能收到預(yù)期效果。因此，飼草料加工工業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提出了更高、更新的要求。1.1.2 鍘草機(jī)的研究意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，對(duì)畜產(chǎn)品的需求有了較大的增加．大力加強(qiáng)和發(fā)展畜牧業(yè)將是中國(guó)農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向。我國(guó)具有豐富的農(nóng)作物秸稈資源,每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈約 5.7 億噸,其中可作飼料的有 3. 5 億噸,它是我國(guó)廣大農(nóng)區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料。秸稈中含有可消化干物質(zhì) 35 %～50 %,粗蛋白 3 %～8 % ,特別適合于喂飼牛、羊等反芻動(dòng)物。改革開放以來,我國(guó)糧食總產(chǎn)量提高很快,但是我國(guó)人口多,人均耕地少,每年人均占有糧食一直低于 400 千克,距世界公認(rèn)的糧食過關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 500 千克相差甚遠(yuǎn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比2差距更大，不可能提供大量糧食用作飼料。顯然對(duì)我國(guó)而言，僅僅依靠糧食生產(chǎn)飼料來發(fā)展畜牧業(yè)這條路是行不通的。目前，減少畜牧用糧的辦法有：(1)發(fā)展配合飼料并改良畜禽品種，以提高飼料轉(zhuǎn)化率；(2)調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展飼草料轉(zhuǎn)化率高的家禽生產(chǎn)；(3)加強(qiáng)防疫滅病，減少畜禽因死亡造成的飼料損失；(4)飼、糧分流，以一部分耕地種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼草料作物：(5)大量開發(fā)利用非常規(guī)飼草料資源。其中前四點(diǎn)己經(jīng)受到重視，第五點(diǎn)對(duì)于減少飼料糧消耗有重要的意義，卻一直未被重視。在“非常規(guī)飼草料”中，農(nóng)作物秸稈等數(shù)量最大、分布最廣，自然成為發(fā)展畜牧業(yè)的首選突破口。秸稈作為一種資源，已受到世界各國(guó)的關(guān)注和開發(fā)利用。我國(guó)人口眾多，而耕地面積有限，為了減少畜牧業(yè)對(duì)糧食的依賴,更要充分利用和開發(fā)農(nóng)作物秸稈飼料,發(fā)展“節(jié)糧型畜牧業(yè)”,特別是對(duì)于發(fā)展農(nóng)區(qū)秸稈養(yǎng)牛,具有十分重要的意義。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)：我國(guó)每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所遺留的各種農(nóng)作物秸稈大約有 6 億多噸，其中約 30％為玉米秸稈。如果充分利用秸稈加工技術(shù)，如切碎、揉碎和粉碎以及青貯與氨化等，把秸稈加工成飼草料，不但可以節(jié)約大量的糧食，還可以過腹還田，充分利用氮、磷以及各種有機(jī)物成分，提高微量元素的循環(huán)利用率，達(dá)到培育地力、提高土壤的肥力、改善土壤土粒結(jié)構(gòu)的目的，起到防止土壤風(fēng)蝕、沙化和退化的作用 [2]。因此，80 年代以來，我國(guó)對(duì)農(nóng)作物秸稈處理進(jìn)行了許多研究工作。應(yīng)用最廣泛的是粉碎和鍘切機(jī)械加工，因?yàn)?，無論是化學(xué)處理還是生物處理，其第一道工序需要將秸稈粉碎或鍘切。然而，我國(guó)目前農(nóng)作物秸稈的利用率還很低，很多農(nóng)民將收獲后的農(nóng)作物秸稈燒掉，既造成資源浪費(fèi)又污染了環(huán)境。因此，不斷研制飼草加工機(jī)械，提高農(nóng)作物秸稈的利用率，對(duì)發(fā)展節(jié)糧效益型畜牧業(yè)具有非常重要的意義。1.2 鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)要求和方法 1.2.1 我國(guó)畜牧業(yè)對(duì)鍘草機(jī)的要求鍘草機(jī)是奶牛、肉牛、羊、馬等食草動(dòng)物飼料的主要加工機(jī)具，用來鍘切青飼玉米、各種秸稈、谷草、牧草、稻麥草等。我國(guó)畜牧業(yè)對(duì)粗草飼料加工長(zhǎng)度的要求是：牛以 3～4 cm 為宜；綿羊以 1.5～2.5 cm 為宜；粗大的莖節(jié)應(yīng)破碎。因此對(duì)鍘草機(jī)的要求是：1）切碎質(zhì)量好，碎段長(zhǎng)度一致，盡量不產(chǎn)生長(zhǎng)草段，超長(zhǎng)率應(yīng)小于 7%；2）茬口整齊，斜茬率應(yīng)小于 5%；3）切碎長(zhǎng)度可根據(jù)飼養(yǎng)要求變化來調(diào)整；34）附有自動(dòng)喂入和拋出裝置；5）切刀刃磨方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障少。1.2.2 鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)要求其主要性能指標(biāo)應(yīng)符合表 1。表 1 鍘草機(jī)的技術(shù)條件Table 1 Dishtype Hay Cutter technical conditions 項(xiàng)目 指標(biāo)超長(zhǎng)率（%） ＜7斜茬率（%） ＜5破節(jié)率（%） ＞55超長(zhǎng)率的計(jì)算： Sc= %10?Gyc（1）Sc——超長(zhǎng)率（%）——在小樣中實(shí)際長(zhǎng)度超出規(guī)定長(zhǎng)度 1/5 的長(zhǎng)草總重（g）Gc——小樣總量（ g）；y斜茬率的測(cè)定：%10??GyxS（2） ——斜茬率（%）Sx——斜茬草總重量 (g);G斜茬草是指被切斷平面與母線夾角小于 70 度破節(jié)率的測(cè)定：10??jpS（3）——破節(jié)率（%）p——草節(jié)被壓遍或破成兩半以上的帶節(jié)草的總重（g）G——小樣中帶節(jié)草的總重；j表 2 物料單位草長(zhǎng)度電量Table 2 Material unit grass length power4物料名稱單位草長(zhǎng)度電量 HKWg?谷草 30玉米秸稈 30野生草 25單位草長(zhǎng)度電量:Lgd?'（4）——度電產(chǎn)量（ ）dgHKWg?L——平均切草長(zhǎng)度（mm）平均切草長(zhǎng)度的測(cè)定：在小樣中間除莖稈（葉、皮除外）測(cè)量每節(jié)長(zhǎng)度，計(jì)算算術(shù)平均值。nL??（5）——平均切草長(zhǎng)度；Ln——小樣節(jié)數(shù)；2 總體方案與設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 總體方案2.1.1 鍘草機(jī)的總體構(gòu)成2.2 各主要工作部件的配置關(guān)系及工作過程2.2.1 喂入機(jī)構(gòu) 喂入機(jī)構(gòu)由壓草輥和上、下喂入輥等部件組成。以保證喂入量均勻連續(xù)喂入機(jī)構(gòu)由壓草輥和上、下喂入輥等部件組成。以保證喂入量均勻連續(xù)，上喂入輥的壓緊機(jī)構(gòu)采用彈簧壓緊，有調(diào)節(jié)螺帽可改變彈簧的拉緊力，以調(diào)節(jié)上喂入輥對(duì)飼草的壓緊力 [3]。對(duì)上喂草輥的傳動(dòng)采用結(jié)構(gòu)緊湊的十字滑塊聯(lián)軸節(jié)。1）切碎裝置。切碎裝置包括刀盤主軸，它在兩個(gè)深溝球軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的輸入端是大皮帶輪，輸出端是帶動(dòng)齒輪箱傳動(dòng)的直齒圓柱齒輪；軸中部固定有動(dòng)5刀架，動(dòng)刀架上用沉頭方頸螺栓固定二把把動(dòng)刀片，另有調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)刀片間隙，1.電機(jī)；2.出草裝置；3.傳動(dòng)系統(tǒng)；4.喂入機(jī)構(gòu)；5.輸送裝置；6.牽引機(jī)構(gòu)；7.切碎裝置；8.支架圖 1 鍘草機(jī)鍘草機(jī)示意圖Fig.1 Dishtype Hay Cutter schemes 6而定刀片則固定在喂入口下緣 [4]。切碎裝置的外殼由下殼組、左上殼組和右上殼組組成，其分別用螺栓固定在機(jī)架上。右上殼組可以快速折開，只須將手柄逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并松開外殼的固定環(huán)。這種外殼便于檢查時(shí)拆裝，在外殼堵塞時(shí)也便于清理。2）拋送裝置。出草裝置包括固定在動(dòng)刀架上的拋送葉板、輸送管和偏向器等，切碎段經(jīng)葉板的拋送、在獲得較高的速度后沿切碎器外殼切線方向進(jìn)入輸送管中，輸送管內(nèi)有一股由拋送葉板高速旋轉(zhuǎn)后所產(chǎn)生的上升氣流，繼續(xù)將切碎段向上輸送，經(jīng)偏向器落至指定處 [5]。輸送管是由單節(jié)管子按青貯塔高度而連接起來的，每對(duì)管都用鎖扣鎖住。3）傳動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送到動(dòng)刀架主軸，然后通過一對(duì)直齒圓錐齒輪傳至齒輪箱輸入軸帶動(dòng)下喂入輥，輸入軸上裝有兩個(gè)直齒圓柱齒輪帶動(dòng)另外一根輸入軸于此同時(shí)帶動(dòng)上喂入輥 [6]。該機(jī)器設(shè)有行走輪，工作時(shí)短距離移動(dòng)鍘草機(jī)很方便，但運(yùn)輸速度限制在5 公里/ 小時(shí)以下，若需長(zhǎng)距離移動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)輸工具裝運(yùn)。2.3 主要工作部件設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3.1 主要性能參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)2.3.2 主要工作部件的參數(shù)選擇與計(jì)算本次設(shè)計(jì)的盤刀式鍘草機(jī)，主要用于含水率較高的青飼玉米秸稈等物料的切碎。（1）電機(jī)的選擇。根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上現(xiàn)有機(jī)型，選用電機(jī)型號(hào) Y160L-4 三相異步電動(dòng)機(jī) [7]。其標(biāo)準(zhǔn)查知：額定功率： 6Kw；同步轉(zhuǎn)速： 500r/min；滿載轉(zhuǎn)速： 440r/min；1）主要技術(shù)指標(biāo)（見表 3）2）主要性能參數(shù)（見表 4）表 3 主要技術(shù)指標(biāo)Table3 Its main technical indices項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo)切草長(zhǎng)度（ cm） 1.5～4配套動(dòng)力 三相電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)率和設(shè)計(jì)要求計(jì)算后確7定功率及型號(hào)生產(chǎn)率（ t/h） 9表 4 主要性能參數(shù)Table4 Main performance parameters性能 參數(shù)配套動(dòng)力 6kw 電機(jī)生產(chǎn)率 9t/h切草長(zhǎng)度（mm） 15、20、22、32、40刀盤轉(zhuǎn)速（r/min） 500刀片數(shù) 2V 形帶 6 根（2）喂草輥的選擇。喂草輥的作用是壓緊和喂送秸稈草料，其喂入性能與輥的直徑和形狀直接有關(guān)。常用的喂草輥分為刀齒形、溝齒形、星齒輥和光齒形四種，見圖 2-2。刀齒輥的特點(diǎn)是喂送能力強(qiáng)，但容易纏草，光輥則相反，溝齒輥和星齒輥介于兩者之間 [8]。光輥只能用作下草輥，其他三種則兼作上、下喂草輥。為了適應(yīng)飼草層厚薄的變化和使飼草壓緊程度較為均勻，上喂入設(shè)有壓緊機(jī)構(gòu)。喂入機(jī)構(gòu)的配置要求：1）下喂入輥的上平面應(yīng)量與固定刀底刃的上平面在同一水平面上；2）為保證將飼料壓縮到一定的緊度，在飼料多時(shí)也不會(huì)堵塞，要求上喂入輥能隨草層厚度變化，一方面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一方面做上下運(yùn)動(dòng) [9]。因此必須有特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及壓緊機(jī)構(gòu)。上、下喂草輥的直徑 Dg 由下式確定：（mm） )cos1(2????tDg（6）式中： ——喂料槽上草層的厚度 （mm）t——草層通過喂草輥時(shí)的壓縮系數(shù)，常用 =0.6～0.8? ?——草層與輥的摩擦角，??3216～??通過各方面的比較分析，本設(shè)計(jì)下草輥選用刀齒形，上草輥選用溝齒形。據(jù)8調(diào)查每根玉米秸稈的平均直徑為 3cm，輸送帶上以堆放三層為宜，則喂入鏈上草層厚度為 82mm，取壓縮系數(shù) =0.7，摩擦角 于是：??26??）（ m120)cos1(7.08)cos(???tDg中型切碎機(jī)常用喂入輥直徑為 100～140 mm，本次喂入輥取 Dg=120mm。（a）刀齒形；（b）星齒形；（c）溝齒形; (d)光棍圖 2 喂草輥的形狀Fig.2 grass roller shape（3）喂入口的尺寸確定1）喂入口的高度 和寬度 可由下式確定：ab)(602mnlZkQacdc??（7）式中： ——鍘草機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率（Kg/h）；Q——喂入口的充滿系數(shù)， =0.4～0.6；ckck——秸稈飼草的切斷長(zhǎng)度（m）；l——切刀數(shù)， =2～4；dZdZ——刀盤轉(zhuǎn)速， =350～950 r/min；nn——壓緊后的秸稈飼草體積質(zhì)量， =120～160 。c? c?3/mkg乘積 確定后，按 =1/3～1/4 求出 、 值。ababa9由于加工或收獲青貯玉米的實(shí)際生產(chǎn)率為理論生產(chǎn)率的 70%，本次設(shè)計(jì)為9t/h，所以t/h；86.127.09.??實(shí) 際設(shè) 計(jì) Q取 =3， =500 r/min， =160 ，得：dZdnc?3/mkg）（～ ～20915.43. 16034.015.66? ??cdcnlZkab取 =0.048，又 =1/3～1/4 ，則取 =120mm， =400mm。bab2）盤刀式切碎機(jī)喂入口的配置尺寸（切刀形式:凸刀）：實(shí)際進(jìn)草高度 h=（0.3~0.6）a=（0.3~0.6） 120mm=36~72mm，取 h=50mm；?實(shí)際進(jìn)草寬度 c=（0.3~0.6）b=（0.3~0.6） 400mm=120~160mm，取c=150mm。（4）喂入速度的確定。喂入口的充滿系數(shù)取 Kc=0.5，草層通過喂草輥時(shí)的壓縮系數(shù) =0.7，喂入高度 a=120mm，喂入寬度 b=400mm，則喂入時(shí)的橫截面面?積：s=0.5 0.7 0.048=0.0168?2m則喂入速度： srsQvc /93.06108.9??（5）凸刃口切刀刀刃曲線的設(shè)計(jì)。盤刀式切碎機(jī)凸刃口的刀刃曲線常用偏心圓弧形，其半徑 R 由下式確定見圖 2—3R= mm Rmin2min2ax2ax2R 1ssihcb1 ???? ?????（）（、（8）式中 b、c、h——喂入口的寬度及配置尺寸；、 ——切刀的最大和最小滑切角，常用 ；max?in ??30,5minax???——刃口磨削儲(chǔ)備量，常用 =18~30mm；R?R?10取 b=400mm，c=150mm，h=50mm， ， =25mmmax???35,0in?R?R= mR 462135sinsii01540212222 ??????? ????（）（、經(jīng)圓整取凸刃口的刀刃曲線圓弧半徑 R=450mm，則 =437.5mm。'R刀刃圓弧中心 O1與刀盤中心 O 的偏心距 e 由下式確定：mm4.358cos5.437cosRemin' ????圓整為 360mm刃口兩斷點(diǎn)的位置由其與刀盤中心 O 點(diǎn)的距離決定：12hc(bN???）（9）2cM??（10）式中 ， ——刀長(zhǎng)余量， =8~15mm， =6~12mm1?212取 =12mm， =10mm 則： m3.564105(40ON2???）可圓整為 565mm M?11圖 3 凸刃口圓弧切刀Fig.3 Cutter blade arc protruding （6）拋送葉板和拋送高度。在盤刀式切碎機(jī)的刀盤上裝有拋送葉板，當(dāng)?shù)侗P高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉板對(duì)比重較大的青飼料起拋送作用，而對(duì)較輕的干草以吹送作用為主 [10]。葉板與外殼的徑向間隙不大于 3~4mm，側(cè)向間隙不大于 6~12mm。飼料的拋送高度 H 可用下式計(jì)算：H= （m） gpH2/??（11）式中： ——拋送葉板的圓周速度 （m/s） 葉板半徑 R=620mmp?=n D/60=500 1.24/60=32.46m/sp???——由于飼料在拋送過程中互相碰撞，纏繞并與管壁沒擦而造成拋送高H?度降低的系數(shù)，常用 =0.25~0.35 取 =0.3H?H?則拋送高度：H= =0.3 /2 9.8=16.13mgp2/??246.3122.4 傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是擬定傳動(dòng)方案、選擇電動(dòng)機(jī)、確定總傳動(dòng)比并合理分配傳動(dòng)比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為各級(jí)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。2.4.1 擬定傳動(dòng)方案電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送到動(dòng)刀架主軸，然后通過一對(duì)直齒圓錐齒輪傳至齒輪箱輸入軸帶動(dòng)下喂入輥，輸入軸上裝有兩個(gè)直齒圓柱齒輪帶動(dòng)另外一根輸入軸，于此同時(shí)帶動(dòng)上喂入輥。2.4.2 確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比。設(shè) 為時(shí)間， 為刀盤線轉(zhuǎn)速， 為主軸轉(zhuǎn)速， 為tv1n2n下草輥轉(zhuǎn)速， 為動(dòng)刀數(shù)量， 為傳動(dòng)比， 為草長(zhǎng)，則：dZiL1nZtd?tLv（12）Dtvn?602??（13）ddLZnLZni???12160（14） 38.15max??i402in?2）分配各級(jí)傳動(dòng)比。取第一級(jí) V 帶輪的傳動(dòng)比為 ；取第二級(jí)錐齒輪.21i的傳動(dòng)比為 ；取第三級(jí)錐齒輪的傳動(dòng)比為 ；刀盤到喂草輥的傳動(dòng)5.2?i 3比 ，符合 [11]。143?i maxin?132.4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速。 ；min/50rn?min/6.1738.2501ri?in/.69.21ri2）計(jì)算各軸輸入功率。 kwp25.1405101?????取刀盤功率消耗占整機(jī)功率的 80%，即： %8刀 耗 kp 16.297.0125.43212 ???????）（）（ 刀 耗 w3.9063?為 V 帶的傳動(dòng)效率， =0.94~0.97 取 0.95；1?1為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率， =0.98~0.995 取 0.99；2 2為圓錐齒輪 1 的傳動(dòng)效率， =0.96~0.98 取 0.97；3 3?為圓錐齒輪 2 的傳動(dòng)效率， =0.94~0.97 取 0.95；4?43）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩。 mNnpT.42975105.9161 ????刀 耗 .03.2622.4.4 傳動(dòng)部件參數(shù)的選擇與計(jì)算（1）帶輪的設(shè)計(jì)。根據(jù)已知電機(jī)功率 P=6w，轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比min/501rn?8.2?i1）確定計(jì)算功率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-7（以下同）查得工作情況系數(shù) [12]，故1.?Ak5.16.??PkAca2）選擇 V 帶的帶型根據(jù) ， 由圖 8-11 選用 B 型caP1n3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)證帶速dv①初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 。由表 8-6 和 8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑114。md125?②驗(yàn)算帶速 。按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度v smsnd /42.9/10625061 ???因?yàn)?5m/s＜＜ ＜30m/s，故帶速合適。v③計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式(8-15 ),計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑a2did3601258.12???根據(jù)表 8-8，圓整為 。m354）確定 V 帶的中心距 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度adL①根據(jù) ，初選中心距 。)(2)(7.02121dd??? ma950?②由式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度madaLdd 2689504)13()125(9022???????????????由表 8-2 選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為 。mLd80?③按式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 。amad 1062895200 ??????中心距的變化范圍為 974～1100mm。5）驗(yàn)算小帶輪上的包角 1?001201 9673.5)(8????d6）計(jì)算帶的根數(shù) z①計(jì)算單根 V 帶的額定功率 。rp由 和 ，查表 8-4 得 [13]。md125?in/140n?akwp19.20?根據(jù) ， 和 B 型帶，查表 8-4 得 [13]。i/40rn8.2b46.0Δ查表 8-5 得 ，表 8-2 得 ，于是96.?k3.1?LkkKpLr 3.2)(0????15②計(jì)算 V 帶的根數(shù) z26.34.51??rcap取 6 根。7）計(jì)算單根 V 帶的初拉力的最小值 min0)(F由表 8-3 得 B 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 ，所以kgq/18.? NvzKPFac 2.48.918042.965.0)2()5.2(0)( 22min0 ??????????????應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 。min0)(F＞8）計(jì)算壓軸力 p壓軸力的最小值為： NFzp 3.295sin2.4862sin)(2)( 1671m0min ?????（2）齒輪的設(shè)計(jì)取機(jī)器工作壽命為 10 年，每年工作 50 天，每天工作 8 小時(shí)1）第一對(duì)圓柱齒輪的設(shè)計(jì)①選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)采用錐齒圓柱齒輪，7 級(jí)精度；采用小齒輪材料為 QT600-2，硬度為260HBS，大齒輪材料為 QT500-5，硬度為 220HBS，二者材料硬度差為 40HBS選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ，齒數(shù)比 [14]。16?Z402?Z5.2??②按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》上設(shè)計(jì)公式（10-9a）（下同）進(jìn)行試算，即??3211 )(2. HEdt ZKTd??????（15）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù) 。3.1?tK小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 。mNT.42975由表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。0d?16由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 。219.73MPaZE?由圖 10-21(a)按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 PaHlHl 505902min1min???，由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)81 102.816???hjLN7820.45.?由圖 10-19 取接觸疲勞系數(shù) ， 。931HNK96.2HN計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（10-21）得??MPaSHN7.548903.1lim1 ????K.6.2li2計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值。td1??H?mZKTdEdt 83.65).0917(5.234.09132.)(32. 21 ?????????（16）取 =80mmtd1③計(jì)算圓周速度 。v smndt /09.216058160????④計(jì)算齒寬 。bbtd34.1??t 280???⑤計(jì)算齒寬與齒高之比 。h17模數(shù)： mzdtt 51680?齒高： ht 225.??8413b⑥計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù) ，7 級(jí)精度，由圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) [15]；smv/09.2? 07.1?vK直齒輪， ；由表 10-2 查得使用系數(shù) ；1??FHKA由表 10-4 用插值法，查得 7 級(jí)精度等級(jí)、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)，。186.??由 ， 查圖 10-13 得 ；故載荷系數(shù)32hb182.?H 14.??FK27.186.07?????HvAK⑦按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10-10a）得 mdtt 4.93.12831?⑧計(jì)算模數(shù) m。 Z9625.417⑨齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為??31)(2FSdYZKTm????（17）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由圖 10-20(a)查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaPaFEFE31034021????，由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ；9NNK，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) ,由式（10-12）得4.1?S18?? MPaSKFENF 6.2184.309121 ?????7121計(jì)算載荷系數(shù) 。K2.14.0.???????FvAK由表 10-5 查得齒形系數(shù) ， 。03.1FY2由表 10-5 查得應(yīng)力校正系數(shù) ， [16]。5?S67.?SY計(jì)算大小齒輪的 并加以比較。??Fs?? 01346.345.1??FsY???29.7.22s?小齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算 ?? mYZKTmFSd 04.2136.064.029751)(2331 ???????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，因此可取模數(shù) ，按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑 ，算出小5?mmd4.791?齒輪的齒數(shù)： 654.791??dZ大齒輪齒數(shù)： 0.2?⑩幾何尺寸的計(jì)算計(jì)算分度圓直徑19mZd805161???242計(jì)算中心距 da1408021???計(jì)算齒寬 mbd324.1??取 ，B37??（2）第二對(duì)錐齒輪的設(shè)計(jì)1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)①采用直齒圓柱齒輪，7 級(jí)精度；小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS②選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ，齒數(shù)比 。421?Z42?Z1??2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》上設(shè)計(jì)公式（10-9a）（下同）進(jìn)行試算，即??3 221 )()5.01(92. HERRt ZKTd??????（18）②確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù) 。2.1?tK小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 。mNT.034由表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。/R?由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 。218.9MPaZE?由圖 10-21a 按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 HlHl 60,6502min1min??由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 71 108.4581?????hjLN20772104.28.4??N由圖 10-19 取接觸疲勞系數(shù) ， 。96.01HK98.HN計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（10-21）得??MPaSHN624509.1lim1 ????K8.2li2計(jì)算數(shù)值計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值。td1??H???3 22)()5.01(92. HERRt ZKT??????= mm5.8.9()/.(/4.32??mdRtm 7.36/5.801????3）計(jì)算圓周速度 v snm /.016027.31602???4）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) ，7 級(jí)精度，由圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) ；sv/9.0? 3.1?vK；由表 10-2 查得使用系數(shù) ；21?FHK1?A由表 10-4 用插值法，查得 7 級(jí)精度等級(jí)、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)，。.??F故載荷系數(shù) 36.12.031??????HvAKK5）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10-10a）得 mdtt .92.165.8331?圓整取 =92mm。1d216）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為??3 212)()5.0(4FSRR YZKTm???????（19）①確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由圖 10-21a 查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaPaFEFE380,5021????由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ；NNK計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) ,由式（10-12）得4.1?S?? MPaSKFENF 86.234.108575221???計(jì)算載荷系數(shù) .1.????FvA計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 894.021cos21???? 48.0coscs212???75.93.s,5.3.s 2211?ZZvv由表 10-5 查得齒形系數(shù)， 0.,67??FFaY應(yīng)力校正系數(shù)， 。8.,5.21?SsaY計(jì)算大小齒輪的 并加以比較??F????016.8.2372.5.621??FsasFY?小齒輪計(jì)算數(shù)值較大22②設(shè)計(jì)計(jì)算 ??5.3021.21)3/5.01(/464)(.33212???????FSRYZKTm????取 m=4則： 23491?mdZ62?7）幾何尺寸的計(jì)算①計(jì)算分度圓直徑 mZd92431???1862②計(jì)算錐距 ???3.467.5,cot 21????，則 mdR9.022???????8）計(jì)算壓軸力 pF有效圓周力為： NvPe 9.630125.710???由于是水平傳動(dòng)，故鏈輪壓軸力系數(shù) ，.FpK則壓軸力為： KFep 74.??9）鏈輪幾何尺寸的計(jì)算①分度圓直徑： 102.7m/)8sin3.75)/Z180sindoo???（（ P②齒頂圓直徑： 3.5.9.325.7p25.1amx ?????2332.105.97.31)06.7.12d)pZ6.1damin ????????（（平均齒頂圓直徑 ： mddaa 825.16)312()(2minx取齒頂圓直徑： 16?③齒根圓直徑： df 65.830.19721???④最大齒根距離 ：xL當(dāng)齒數(shù)是奇數(shù)時(shí) ；當(dāng)齒數(shù)是偶數(shù)時(shí) （20）190.cosxz?。 x1Lfd?mdLfX65.83?⑤齒側(cè)凸緣直徑10cot.4.76gphZ??。（21）查表 9-1 得內(nèi)鏈 m18.30h? mhZpd57.6.04.1cot0g ????取 dg65⑥軸向齒廓尺寸計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-2-22⑦計(jì)算齒寬查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 9-4由于 p12.7 ,單排，則有 110.95fb?查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 9-1 得內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 ，則m8.11f ??齒鍘倒角 pba3.0?24m1.475.31.0p.ba ???倒角半徑 取xrp?m32rx鏈輪齒總寬1()fntfbpb???（22）其中，n 為鏈排數(shù)， 為排距。tp則有 mbpfft 181nb1f ????）（3 典型零件的受力分析與強(qiáng)度校核3.1 主軸的受力分析與強(qiáng)度校核軸類零件是較常見的典型零件之一,也是傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的零件。它們?cè)跈C(jī)器中常用來支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)。因此本章選取刀盤主軸進(jìn)行受力分析與強(qiáng)度校核 [17]。（1）初步計(jì)算軸徑。軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表 15-3，取 A0=105[18],由下式初步估算軸的最小直徑： m34.17502.1nPAd30min ???（2）軸的徑向尺寸如圖 4 所示圖 4 主軸徑向尺寸Fig.4 Spindle radial dimensions （3）軸的裝配關(guān)系如圖 5 所示（4）軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。由裝配軸承軸頸處直徑 d=50mm，且軸向力忽略，查《機(jī)械零件手冊(cè)》，選取軸承型號(hào)為 6310 深溝球軸承，D=110mm，B=27mm。1）求作用在軸上的力25①齒輪上的作用力： N2.17035492dTF1t ???9.6tan.tanor?②帶輪對(duì)軸的作用力： 295.3FP?③動(dòng)刀架對(duì)軸的作用力： N82.0mgG??m.9519nP19.5T661 ??.3FPN2.648502R21??圖 5 主軸裝配關(guān)系Fig.5 Spindle assembly relation ④軸承對(duì)軸的作用力: 0LF)(GLF43t2NV1 ?????則：