滾筒式缽體機畢業(yè)設(shè)計說明書

題 目 滾筒式營養(yǎng)缽體機研究設(shè)計 院（系）學(xué)生姓名設(shè)計題目滾筒式營養(yǎng)缽體機研究設(shè)計設(shè)計內(nèi)容、目標(biāo)和要求（設(shè)計內(nèi)容目標(biāo)和要求、設(shè)計進度等）一基本要求1該機能一次完成上料、制缽，播種，覆土等加工。2缽體機應(yīng)調(diào)整方便，工作可靠。二編寫設(shè)計說明書1內(nèi)容：目錄、方案分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)計算、設(shè)體會、參考資料編目等。2編寫論文簡要。3. 工作量：按學(xué)校畢業(yè)設(shè)計要求進行。三. 圖紙繪制1繪制營養(yǎng)缽體機的裝配圖、部分零件圖，其數(shù)量按學(xué)校畢業(yè)設(shè)計要求進行；2全部圖紙用計算機繪制。四英譯漢翻譯與本專業(yè)相關(guān)英文資料約3000漢字。五對學(xué)生要求 1有較強的機電方面的知識。 2能熟練使用AUTCAD設(shè)計和繪圖。指導(dǎo)教師簽名：年 月 日基層教學(xué)單位審核 院 （系）審 核 此表由指導(dǎo)教師填寫院系審核畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告課題名稱滾筒式營養(yǎng)缽體機研究設(shè)計課題來源學(xué)生姓名一、課題研究背景（1）國內(nèi)的研究現(xiàn)狀我國對機械制缽機研究始于20世紀(jì)70年代，至今已研制了多種型號的制缽機。在“七五”期間，北京引進國外機械化育苗生產(chǎn)線，主要以生產(chǎn)蔬菜苗缽為主，可以實現(xiàn)缽體制備、缽體成形、打坑、精密播種及覆土等工藝的機械化。在“八五”期間，經(jīng)農(nóng)業(yè)部立項，進行了“盤苗設(shè)備及配套技術(shù)研究”，研制出“精密播種生產(chǎn)線設(shè)備”，主要用來制造以蔬菜、甜菜、為主的苗缽，“機械化制缽機的研制”課題被估價科委列入“九五”項目研究，已研制出2JB50型機械化制缽機，能實現(xiàn)制缽過程機械化操作，制造出來的營養(yǎng)缽能夠滿足玉米、棉花等經(jīng)濟作物的移栽要求?？傮w來講，我國制缽機的研制與開發(fā)有了較大進展。目前，我國在這方面的研究已很多，并有越來越多的適應(yīng)性更廣的機型正在研究中或已研制出來，將能更好的為國民生產(chǎn)發(fā)展做貢獻。（2）國外的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)初期，歐洲一些國家開始大量種植蔬菜和經(jīng)濟作物，出現(xiàn)了早期的近代秧苗種植機具。這些機具仍為手動栽植，只是減輕了栽秧者肢體反復(fù)屈伸的繁重勞動；到20世紀(jì)30年代后期，出現(xiàn)了栽植機構(gòu)或栽秧機器代替人工直接栽秧，使送秧入溝過程實現(xiàn)了機械化；自20世紀(jì)50年代開始，歐洲國家開展作物壓縮土缽育苗及移栽的生產(chǎn)技術(shù)研究，研制出多種不同結(jié)構(gòu)形式的半自動移栽機和制缽機；到20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)蔬菜栽植機械化水平為58%,國營農(nóng)場已達(dá)67%；到20世紀(jì)80年代，半自動移栽機已在西方國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，制缽育苗和移栽已形成完整的機械作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了各種機械配套使用。到目前為止，作物壓縮土缽成型、缽上單位精密播種和相應(yīng)的自動化移栽設(shè)備在技術(shù)上基本達(dá)到了完善，亦廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)。（3）課題研究的意義中國是世界最大的蔬菜成產(chǎn)國，蔬菜產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%左右，我國蔬菜栽植機械的發(fā)展較慢，秧苗栽植幾乎全部由人工完成，不僅勞動強度大、生產(chǎn)效率低，而且栽植質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高。而并且目前的一些老式制育秧缽機由蜂窩煤成型改進得來，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高效率低，而滾筒式營養(yǎng)缽體機不僅能克服以上缺點還能一次完成上料、制缽、播種、覆土等加工，大大的提高了生產(chǎn)效率。課題類型：（1）A工程實踐型；B理論研究型；C科研裝置研制型；D計算機軟件型；E綜合應(yīng)用型（2）X真實課題；Y模擬課題；（1）、（2）均要填，如AY 。二、課題研究內(nèi)容對此，本課題所做的具體工作是：分析缽體機的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景，查閱目前市面上的缽體機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點；收集相關(guān)資料，初步確定整體運動方案及實現(xiàn)形式；通過計算確定各個零部件的技術(shù)參數(shù)，完成缽體機的各個零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)進行強度校核；完成裝配圖、部裝圖及部分零件圖的繪制；完成說明書的編寫、文獻翻譯等規(guī)定內(nèi)容。三、本課題研究的實施方案、進度安排1、研究和確定缽體機的運動方案。兩周（2011年3月11日2011年3月24日）分析缽體機實物圖片及資料，明確缽體機的功用，初步確定解決方案。2、利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等途徑收集、整理相關(guān)資料，完成開題報告。一周（2011年3月25日2011年3月30日）3、制缽、壓缽等系統(tǒng)的設(shè)計和計算及有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)強度校核。三周（2011年3月31日2011年4月20日）4、運用AutoCAD軟件繪圖。兩周（2011年4月21日2011年5月4日）5、編寫設(shè)計計算說明書，并附帶中英文摘要。兩周（2011年5月5日2011年5月18日）6、翻譯一篇機械設(shè)計制造及自動化方面的英文資料。一周（2011年5月19日2011年5月25日）7、整理、檢查、打印設(shè)計計算說明書，整理出圖，答辯準(zhǔn)備與答辯。兩周（2011年5月26日2011年6月 8 日）四、已查閱的主要參考文獻1 楊文珍.趙勻 播種制缽機的研究與展望.農(nóng)機化研究，2003（1）.2 趙明宇.劉德軍 機械化育苗設(shè)備現(xiàn)狀與存在的問題.農(nóng)機化研究，2004（3）.3 俞亞新.趙勻 水稻精密播種器的研究現(xiàn)狀與展望.農(nóng)機化研究，2007（9）.4 謝俊花.張飛 營養(yǎng)缽裝料機設(shè)計.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（12）.5 楊文珍.趙勻 精密播種制缽機計算機分析與設(shè)計.中國農(nóng)機化，2004（1）.指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生申請答辯表課 題 名 稱滾筒式營養(yǎng)缽體機研究設(shè)計指導(dǎo)教師（職稱）尹業(yè)宏（副教授）申 請 理 由經(jīng)指導(dǎo)老師審核，完成設(shè)計任務(wù)，同意答辯學(xué)生所在學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)班級07機設(shè)1班學(xué)號0710111354 學(xué)生簽名： 日期：畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評審表序號評分項目（理工科、管理類）評分項目(文科)滿分評分1工作量外文翻譯152文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述103技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平254研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力255文字表達(dá)文字表達(dá)106學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求15是否同意參加答辯：總分評語 指導(dǎo)教師簽名： 另附畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄冊 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯表學(xué)生姓名設(shè)計（論文）題目滾筒式營養(yǎng)缽體機研究設(shè)計序號評審項目指 標(biāo)滿分評分1報告內(nèi)容思路清新；語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價值。402報告過程準(zhǔn)備工作充分,時間符合要求。103創(chuàng) 新對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。104答 辯回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準(zhǔn)確，深入。40總分答辯組評語答辯組組長（簽字）： 年 月 日 答辯委員會意見答辯委員會負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日成績類別成績評定指導(dǎo)教師評定成績評閱人評定成績答辯組評定成績總評成績40%+20%+40%評定等級注：成績評定由指導(dǎo)教師、評閱教師和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90-100)”、“良(80-89)”、“中(70-79)”、“及格(60-69)”、“不及格(60以下)”評定等級。其中， 指導(dǎo)教師評定成績占40%，評閱人評定成績占20%，答辯組評定成績占40%。摘要本文研究設(shè)計的滾筒式營養(yǎng)缽體機是一種新型制缽機具。該新型制缽機具首次提出利用凸輪機構(gòu)的偏心作用制缽，該機具能一次完成上料、制缽等加工，制缽效率高。在該機工作的過程中，各個作業(yè)環(huán)節(jié)比如壓實、缽體投出等環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性都能得到有效地控制。同時本機具有高生產(chǎn)效率，每小時10800個缽體，可廣泛適用于棉花、玉米、瓜果、花卉等作物所需營養(yǎng)缽的制作。本文主要設(shè)計內(nèi)容有：方案的確定；電機的選擇；各軸的轉(zhuǎn)速；鏈輪、齒輪的設(shè)計與計算；鏈輪、齒輪、凸輪的尺寸計算以及方案圖、裝配圖和零件圖的繪制。文中較詳細(xì)的設(shè)計了滾筒式營養(yǎng)缽體機的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，對各個零件做了具體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，并對受載荷較大的零件進行了精確的校核, 同時繪制了該制缽機的裝配圖和零件圖，而且還對該制缽機的整體裝配圖進行了三維建模及仿真。該機具的設(shè)計過程中大量運用標(biāo)準(zhǔn)件，大大縮短了設(shè)計的工作量和降低了生產(chǎn)制造周期及成本。關(guān)鍵詞：營養(yǎng)缽；制缽機；滾筒 AbstractThis paper studies the design platen earth bowl machine is a new type of machine. This earth bowl machine function can finish feeding, the earthen bowl of processing, high production efficiency. In the machine work process, each homework links such as feeding quantity, rate stability of such links can get effective control. Meanwhile the machine can produce 10800 earthen bowls per hour, which can be widely used in cotton, corn, melon and fruit, flowers, etc for the production of crops earthen bowl of nutrition.This paper mainly design content: the design scheme determined; Motor choice; The axis of rotation speed, torque and power calculation; The sprocket, gear design and calculation; The sprocket, gear, CAM size calculation and scheme figure, drawings and component drawing. This paper is the detailed design of the platen earth bowl machine the transmission system and actuators. This paper was designed in detail of the transmission system and the virtual machine for various parts of executive branch, made specific structure size design, and the load larger parts of the precise respectively. Not only to the earth bowl machine of cylinder assembly drawings and parts drawing machine on the 2D rendering of the system, but also in the system of the whole machine assembly drawings , the three-dimensional modeling and simulation. The machine design, application of standard greatly shortened design workload and reduces the production cycle and costs.Keywords: Earthen bowl of nutrition ; Earth bowl machine ; platen目錄摘要IAbstractII目錄III1 概述11.1 本課題研究背景11.1.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀11.1.2 國外的研究現(xiàn)狀11.2 課題研究的目的及意義11.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術(shù)和方法22 擬定方案32.1工藝分析32.1.1最早的手工制缽的方法32.2 整體方案的擬定42.2.1 方案分析42.2.2 方案的主要運動機構(gòu)的要求52.2.3 本課題研制的制缽機方案的實施52.2.5 本課題研制的制缽機方案的優(yōu)點82.2.5 方案中各機構(gòu)的控制和實現(xiàn)93 傳動系統(tǒng)的設(shè)計103.1 傳動方案的擬定103.1.1 對傳動方案的要求103.1.2 擬定傳動方案103.2 電動機和減速器的選擇及相關(guān)參數(shù)計算113.2.1 電動機和減速器類型的選擇113.2.2 電動機功率的確定113.2.3 傳動比的分配133.2.4 傳動裝置的運動參數(shù)計算134 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計144.1 主機架的設(shè)計144.1.1 機架設(shè)計的一般要求144.1.2 焊接機架的特點144.1.3 鑄造機架的特點144.1.4 機器機架類型的選擇154.2 制缽機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計154.2.1營養(yǎng)缽的壓實、投出結(jié)構(gòu)設(shè)計164.2.2 制缽模具的設(shè)計174.2.3 活塞及活塞桿的設(shè)計184.2.4 導(dǎo)向筒的設(shè)計204.2.5 方軸的設(shè)計204.2.6 刮土機構(gòu)設(shè)計224.3套杯內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖224.3.1 套杯及主要零件的安裝方法234.3.2 主要零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計234.4 凸輪機構(gòu)設(shè)計254.4.1 凸輪機構(gòu)設(shè)計254.4.2 凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計284.4.3 凸輪和滾子的材料294.5 傳動軸I的設(shè)計計算294.5.1 選擇軸的材料294.5.2 求傳動軸I功率、轉(zhuǎn)速及扭矩294.5.3 初步估計最小軸徑294.5.4 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計295 傳動系統(tǒng)主要零部件設(shè)計325.1 與齒輪減速電機相連的鏈輪傳動I設(shè)計325.1.1 滾子鏈傳動設(shè)計計算325.1.2 滾子鏈的型號345.1.3 鏈傳動的潤滑345.1.4 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料345.2 與混料箱相連的鏈輪傳動II設(shè)計405.2.1 滾子鏈傳動設(shè)計計算405.2.2 滾子鏈的型號435.2.3 鏈傳動的潤滑435.2.4 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料435.3 軸I齒輪傳動設(shè)計455.3.1 齒輪傳動的設(shè)計455.3.2 齒輪傳動的潤滑設(shè)計515.3.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計515.4 軸II一級齒輪傳動設(shè)計525.4.1 齒輪傳動的設(shè)計525.4.2 齒輪傳動的潤滑設(shè)計555.4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計555.5 軸II二級齒輪傳動設(shè)計555.5.1 齒輪傳動設(shè)計555.5.2 齒輪傳動的潤滑設(shè)計585.5.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計586 制缽機裝配圖及零件圖596.1 制缽機裝配圖596.1.1 制缽機主視圖596.1.2 制缽機左視圖606.1.3 制缽機俯視圖616.1.4 A-A剖視圖626.1.5 明細(xì)欄636.2 制缽機零件圖666.2.1 套杯666.2.2 導(dǎo)向筒666.2.3 制缽模具676.2.4 活塞676.2.5 活塞桿686.2.6 方軸68設(shè)計總結(jié)69致謝70參考文獻71附錄72附錄（一）72附錄（二）74附錄（三）75751 概述1.1 本課題研究背景1.1.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀我國對機械制缽機研究始于20世紀(jì)70年代，至今已研制了多種型號的制缽機。在“七五”期間，北京引進國外機械化育苗生產(chǎn)線，主要以生產(chǎn)蔬菜苗缽為主，可以實現(xiàn)缽體制備、缽體成形、打坑、精密播種及覆土等工藝的機械化。在“八五”期間，經(jīng)農(nóng)業(yè)部立項，進行了“盤苗設(shè)備及配套技術(shù)研究”，研制出“精密播種生產(chǎn)線設(shè)備”，主要用來制造以蔬菜、甜菜、為主的苗缽，“機械化制缽機的研制”課題被估價科委列入“九五”項目研究，已研制出2JB501型機械化制缽機，能實現(xiàn)制缽過程機械化操作，制造出來的營養(yǎng)缽能夠滿足玉米、棉花等經(jīng)濟作物的移栽要求2?？傮w來講，我國制缽機的研制與開發(fā)有了較大進展。目前，我國在這方面的研究已很多，并有越來越多的適應(yīng)性更廣的機型正在研究中或已研制出來，將能更好的為國民生產(chǎn)發(fā)展做貢獻。1.1.2 國外的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)初期，歐洲一些國家開始大量種植蔬菜和經(jīng)濟作物，出現(xiàn)了早期的近代秧苗種植機具。這些機具仍為手動栽植，只是減輕了栽秧者肢體反復(fù)屈伸的繁重勞動；到20世紀(jì)30年代后期，出現(xiàn)了栽植機構(gòu)或栽秧機器代替人工直接栽秧，使送秧入溝過程實現(xiàn)了機械化；自20世紀(jì)50年代開始，歐洲國家開展作物壓縮土缽育苗及移栽的生產(chǎn)技術(shù)研究，研制出多種不同結(jié)構(gòu)形式的半自動移栽機和制缽機；到20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)蔬菜栽植機械化水平為58%,國營農(nóng)場已達(dá)67%；到20世紀(jì)80年代，半自動移栽機已在西方國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，制缽育苗和移栽已形成完整的機械作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了各種機械配套使用。到目前為止，作物壓縮土缽成型、缽上單位精密播種和相應(yīng)的自動化移栽設(shè)備在技術(shù)上基本達(dá)到了完善，亦廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)。1.2 課題研究的目的及意義育秧缽機是一種自動生產(chǎn)秧苗缽體的機械的設(shè)備?？捎糜谥谱鲌A柱形帶籽孔的棉花、玉米、瓜果、花卉的農(nóng)作物育苗用營養(yǎng)缽。秧苗用缽體培育后移栽，能保證秧苗質(zhì)量，達(dá)到早育、早熟、早上市、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、的目的，還可以節(jié)省勞動力、種子肥料、農(nóng)藥。中國是世界最大的蔬菜生產(chǎn)國，蔬菜產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%左右，我國蔬菜栽植機械的發(fā)展較慢，秧苗栽植幾乎全部由人工完成，不僅勞動強度大、生產(chǎn)效率低，而且栽植質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高。顯而易見，實現(xiàn)蔬菜農(nóng)作物栽植機械化已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要。而本課題研制的新型制缽機能一次完成上料、壓實、出缽等加工，大大的提高了生產(chǎn)效率，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)固可靠，容易操作，且有較強的創(chuàng)新，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的工具。同時選制缽機作為畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，一方面，可以總結(jié)大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，可以將本專業(yè)各方面的知識的運用結(jié)合起來，鍛煉了自己的機械綜合運用的專業(yè)素質(zhì)；另一方面，初步嘗試了從事系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)研究，通過本次設(shè)計，深入認(rèn)識了一般成型機械的設(shè)計方法和思路，對畢業(yè)后的工作學(xué)習(xí)有很大的幫助。此外，制缽機的設(shè)計內(nèi)容、工作量適合作為畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是完全符合要求的。1.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術(shù)和方法目前國內(nèi)外對規(guī)格化育秧播種機都有一定的研究，參照相關(guān)研究，經(jīng)過深入分析規(guī)格化育秧配套的播種機的發(fā)展現(xiàn)狀后，自己做了進一步分析，對本課題進行了的研究和探討。本課題本著使用方面、操作方便、易于維修、提高效率的原則上，也盡可能使設(shè)計的更加經(jīng)濟化。因此在設(shè)計中，該制缽機能一次完成上料、壓實，出缽等作業(yè)環(huán)節(jié)。不同于國內(nèi)外一些育秧播種機的研究，考慮目前中國農(nóng)村現(xiàn)狀，本著降低成本的前提下，本課題制缽機在設(shè)計的過程中盡量采取簡單和實用的結(jié)構(gòu)，保證其經(jīng)濟性和方便性。本制缽機的外型 140610622291。配套的制缽模具為鑄件，外形尺寸為11986150，在正常運行時，可保證每時10800個缽的生產(chǎn)效率。對此，本課題所做的具體工作是：分析制缽機的發(fā)展現(xiàn)狀，探討制缽機等農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展前景和發(fā)展方向。收集制缽種機方面的資料，初步擬定設(shè)計方案；根據(jù)工作性能指標(biāo)再重新修訂育制缽機的設(shè)計方案；對傳動部分進行了設(shè)計；完成制缽機零部件的設(shè)計；繪制整體裝配圖和各部分零件圖；三維建模及仿真；編寫設(shè)計說明書。 2 擬定方案2.1工藝分析2.1.1最早的手工制缽的方法（1）步驟：1）將肥料和土壤攪拌均勻，然后用篩子篩細(xì)。 2) 將上土壤放入一個模子，見圖2.1a。 3）用一沖頭將土壤沖緊，沖頭下部有一凸頭，見圖2.1b。 4) 再將模子托起，這樣育秧缽被沖出見圖2.1c。 圖2-1 手工制育秧缽由手工制造方法可知制造缽體需要三個流程，即填料 沖壓成型 沖出成品 進入下一個循環(huán)。（2）老式制缽機如圖2-2，這種是老式育秧制缽機，它的制缽方法很像制作蜂窩煤。它的工作過程是這樣的：電動機經(jīng)帶傳動、齒輪傳動將動力和運動傳給齒輪7。齒輪7一方面通過偏心銷使運動經(jīng)由連桿8傳動滑動支架作上下移動，另一方面，齒輪7又由一對錐齒輪將運動傳到端面凸輪離合器11（它和軸用導(dǎo)向鍵聯(lián)接，不僅能隨意轉(zhuǎn)動，而且還能在軸上移動）。若端面凸輪在旁邊固定著的從動滾子10的強制下，向上抬起并壓縮彈簧，離合器11就處在脫開狀態(tài)，在其下面的齒輪9（和空軸套）就不會轉(zhuǎn)動。當(dāng)端面凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)到凸輪凹面與從動滾子10接觸時，端面凸輪就會在彈簧力的作用下向下退役。使離合器嚙合，運動經(jīng)過齒輪9帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)到一定位置時，凸輪會再次轉(zhuǎn)到凸輪面與滑輪接觸，此時凸輪又會在滑輪的強制作用下使離合器再次脫開，齒輪9就會停止轉(zhuǎn)動。這一過程恰好轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過60，而被定位銷20銷住，也就是在轉(zhuǎn)盤停頓的時間里，滑動支架正好帶著固定在它上面的壓緊沖頭和沖出沖頭在?？字凶饕淮紊舷峦鶑?fù)運動，以完成壓緊和沖出一只育秧缽的過程。這種制缽機有如下的缺點：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件較多；2)容易損壞、維修不方便；3)造價較高。 圖2-2 老式制缽機2.2 整體方案的擬定2.2.1 方案分析 1-主動軸，2-滾筒，3-滾子，4、11-大凸輪，5、12-小齒輪，6、13-大齒輪，7、14-小凸輪，8-活塞桿，9-制缽模具， 10-推桿，15、17-齒輪，16、18-齒輪，19-混料箱 圖2-3 方案簡圖該方案原理：該機械的主要結(jié)構(gòu)運動是才采用了滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)和活塞的運動結(jié)構(gòu)。當(dāng)運動傳到主動軸1時會帶動主動齒輪5、12、17運動，此時動力會分兩條路線走：一條運動路線是經(jīng)齒輪18與17嚙合，從而運動會依次傳到齒輪16，因為齒輪16是安裝在滾筒2上，所以滾筒2會跟齒輪16一起運動，進而帶動安裝在其上的制缽模具9和活塞桿8一起以軸1作旋轉(zhuǎn)運動，同時活塞也會在制缽模具9中作活塞運動；另一條運動路線是由齒輪5、12會帶動與其嚙合的齒輪6、13運動，而小凸輪7、14是安裝在齒輪6、13上，所以會帶動小凸輪14運動。2.2.2 方案的主要運動機構(gòu)的要求在確定上述方案之后就可以進行機構(gòu)設(shè)計，整個機器主要由以下機構(gòu)組成：（1）混料機構(gòu) 該機構(gòu)要求完成：1)將運輸?shù)交炝舷渲械耐寥篮头柿匣旌暇鶆?，同時，絞輪在轉(zhuǎn)的過程中應(yīng)對土有個向下的推力，使料更容易進入制缽模具。2)混料箱下方兩側(cè)板上安裝有刮土機構(gòu)，當(dāng)制缽模具裝滿料運轉(zhuǎn)到刮土板時，刮土板應(yīng)能將多余的料刮去。(2)壓實與投出機構(gòu) 該機構(gòu)要求完成：為了提高生產(chǎn)效率和簡化結(jié)構(gòu)，營養(yǎng)缽的壓實和出在一個工序中實現(xiàn)，由于活塞桿在凸輪上運動，當(dāng)推桿在凸輪上轉(zhuǎn)過135時缽被壓實，然后在165-180過程中實現(xiàn)缽的投出。在投出的過程中設(shè)置了一個小凸輪，這里的小凸輪應(yīng)與滾筒的運動正時，當(dāng)活塞桿運動到165時，小凸輪也應(yīng)轉(zhuǎn)過該角度，并與方軸接觸。 （3）導(dǎo)向機構(gòu)該機構(gòu)要求完成：在活塞桿進行徑向擠壓和同時進行圓周旋轉(zhuǎn)的過程中，保證壓桿不會被卡死。2.2.3 本課題研制的制缽機方案的實施綜合上述分析，確定出制缽機的整體方案圖，見圖2-4。1-滾筒，2-小凸輪，3-鏈傳動III，4-方軸，5-承力弧型板，6-軸II，7-制缽模具，8-活塞桿，9-鏈傳動II，10-大凸輪，11-主軸I，12-鏈傳動II，13-齒輪減速電機，14-混料箱，15-刮土機構(gòu)，16-機架， 17-鏈傳動IV 圖2-4 整體方案工作過程:如圖2-5，制缽模具2安裝在滾筒上，活塞桿8一端安裝在制缽模具2中，另一端安裝有滾子7，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動的時候，同時會帶動制缽模具2和其活塞桿8一起轉(zhuǎn)動，大凸輪4不轉(zhuǎn)，而活塞桿8除了作轉(zhuǎn)動還沿徑向作活塞運動來擠壓土。該工作過程分三個階段：第一階段，填料（I）。當(dāng)制缽模具2轉(zhuǎn)到I處，活塞處于制模模具的最低位置，同時混料箱中的料會由于自重和旋轉(zhuǎn)攪輪的作用進入制缽模具2中；第二階段，壓實（II-III）。當(dāng)制缽模具2旋轉(zhuǎn)到II時，由于大凸輪4的作用，會使活塞開始作活塞運動，所以在活塞桿8和承力弧形圓板3的綜合作用下開始擠壓缽中的土。第三階段，投出（III-IV）。當(dāng)制缽模具2運動到III時，此處沒有了承力弧形圓板3，由于小凸輪6的轉(zhuǎn)速為36r/min,滾筒（方軸）的轉(zhuǎn)速為6r/min，每當(dāng)制缽模具運動到p處時，小凸輪剛好運動到P處，此時小凸輪6的的基圓與方軸5接觸，因為小凸輪的速度比滾筒快，在小凸輪6運動到的頂點Q之前將一直跟方軸5一起轉(zhuǎn)動，并且方軸還受到小凸輪的推力作用，直到轉(zhuǎn)過Q點它們才分離，推力消失。從小凸輪6開始推方軸5直至推力消失這個過程也就是營養(yǎng)缽?fù)冻鲞^程，而投出的營養(yǎng)缽將被皮帶運輸走。小凸輪6與方軸5分離后，滾子7將受大凸輪4的滾子槽的約束慢慢回到起始位置I，從而開始下一個工作循環(huán)。 1-混料箱，2-制缽模具，3-承力弧形圓板，4-大凸輪，5-方軸，6-小凸輪，7-滾子，8-活塞桿圖2-5 方案一1-混料箱，2-制缽模具，3-承力弧形圓板，4-大凸輪，5-活塞，6-滾子圖2-6 方案二 工作過程：方案二的工作過程和方案一的工作過程類似，也分為三個階段：第一階段，填料（I），第二階段,壓實（II-III），第三階段，投出（III-IV）。由于此方案沒有用到小凸輪，所以在出缽的過程中完全是靠大凸輪4的作用，這種方案雖然結(jié)構(gòu)簡單，但該方案存在兩個問題:第一，就是該機器由于沒有小凸輪的作用，所以必須提前推缽，即在III處，但制缽模具2運動到Q時，被推出的一定長度的營養(yǎng)缽有可能斷裂或提前脫落；第二，如果不提前推缽，那么由于只有大凸輪4的作用，所以必須將該凸輪曲線設(shè)計得很陡，如P處，但又由于活塞桿5有一定的長度，所以滾子很難轉(zhuǎn)過這個突變位置，同時活塞桿也容易在此處發(fā)生自鎖，見圖2-6。綜上兩種方案的分析，故采用方案二，該方案制缽機的三維圖如圖2-7所示。 圖2-7 滾筒式制缽機三維實體模型2.2.5 本課題研制的制缽機方案的優(yōu)點(1)壓實機構(gòu)和投出機構(gòu)是通過凸輪機構(gòu)運動和活塞運動來實現(xiàn)的。即運用了對心直動滾子推桿盤型凸輪機構(gòu)，活塞桿的一端聯(lián)接滾輪，然后滾輪在凸輪上運行，凸輪不轉(zhuǎn)，而活塞的另一端在模具中，相當(dāng)于氣缸中的活塞運動，通過凸輪結(jié)構(gòu)的運動從而擠壓缽并推出缽，這種壓實機構(gòu)和投出機構(gòu)做成一體，從而簡化了結(jié)構(gòu)。(2)考慮到缽的投出方便，本課題中特意設(shè)置了一個小凸輪結(jié)構(gòu)，推桿的轉(zhuǎn)速為6r/min，而小凸輪的轉(zhuǎn)速為36r/min,當(dāng)壓桿在推出的過程中，當(dāng)壓桿轉(zhuǎn)動到某個角度時，小凸輪會推壓桿，直到出缽，這樣就保證了出缽的順利進行。(3)推出的缽會落在與滾筒線速度相同的鏈上，經(jīng)過鏈輪的鏈傳動，自動的將推出的缽運輸?shù)较乱还ば蜻M行作業(yè)，自動化程度高。(4)滾筒一排布置了5個制缽模具，而滾筒上均布6排制缽模具，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)一圈就會出30個營養(yǎng)缽，所以生產(chǎn)量可以達(dá)到10800個/時，生產(chǎn)效率高, 適宜機械化生產(chǎn), 能夠達(dá)到較高的生產(chǎn)率, 可滿足帶籽孔的棉花、玉米、瓜果、花卉的農(nóng)作物育苗用營養(yǎng)缽的需要。(5)由于種坑的土是后來擠成型的, 故缽體四周和底部因壓實比較結(jié)實, 有利于缽體移動、育苗、移栽的機械化操作, 而中心及上部中心(原種坑) 處比較松, 有利于作物的發(fā)芽生長。(6)制成的缽體既可采用工廠化方式大批量育苗, 也可由農(nóng)戶按傳統(tǒng)方式在地頭覆膜育苗, 具有較強的適應(yīng)性。2.2.5 方案中各機構(gòu)的控制和實現(xiàn)(1)各機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系為了使該機器實現(xiàn)預(yù)定的工作，要求各機構(gòu)（包括傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和其他輔助機構(gòu)）必須滿足一定的關(guān)系，不能發(fā)生干涉。特別是小凸輪和推桿之間的關(guān)系，只要當(dāng)推桿運動到開始出缽的位置時小凸輪才能頂推桿，既不能提前，也不能滯后。同時推桿在運動過程中要能始終與?？缀芎玫呐浜仙?，這些就要去制造上滿足一定的精度，在安裝上要注意對正時點。(2)各傳動機構(gòu)的速度控制為了實現(xiàn)已經(jīng)擬定的生產(chǎn)率，考慮到傳動的精確性以及結(jié)構(gòu)的緊湊性，選用齒輪作為執(zhí)行機構(gòu)的傳動裝置，因為齒輪傳動還具有傳動平穩(wěn)，壽命長的優(yōu)點。3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.1 傳動方案的擬定3.1.1 對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機的性能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉、工藝性好、使用和維護方便等要求。任何一個方案，要滿足上訴所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧、滿足最主要和最基本的要求。3.1.2 擬定傳動方案根據(jù)各傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點（如下）確定傳動方案。(1)鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高；又因為鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。 (2)齒輪傳動具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等特點。由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合，常采用斜齒圓柱齒輪傳動。(3) 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等特點，且能起過載保護作用。但由于它是靠摩擦力來工作的，在傳遞同樣功率的條件下，當(dāng)帶速較低時，傳動結(jié)構(gòu)尺寸較大。為了減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)將其布置在高速級。(4) 錐齒輪傳動，當(dāng)其尺寸太大時，加工困難，因此應(yīng)將其布置在高速級，并限制其傳動比，以控制其結(jié)構(gòu)尺寸。(5) 蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)等優(yōu)點，但其傳動效率低，尤其在低速時，其效率更低，且蝸輪尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、間斷工作或要求自鎖的場合。為了提高傳動效率、減小結(jié)構(gòu)尺寸，通常將其布置在高速級。(6) 開式齒輪傳動，由于潤滑條件和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應(yīng)將其布置在低速級。根據(jù)各種傳動機構(gòu)的特點和上述選擇原則，結(jié)合本設(shè)計的工作條件，得出下面的傳動方案，如圖3-1。 圖3-1 傳動方案 由帶有減速機的電動機，通過鏈傳動I，與主軸I相連，將動力由電機傳到軸I，然后通過鏈傳動II將動力傳到軸II，使混料機構(gòu)工作，同時又有齒輪傳動就動力傳到滾筒，使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)；軸I上的動力又經(jīng)過鏈傳動III將動力傳動到運輸機構(gòu)。 3.2 電動機和減速器的選擇及相關(guān)參數(shù)計算3.2.1 電動機和減速器類型的選擇考慮到安裝需要以及工作環(huán)境，采用的是帶有減速機的電動機。參考一般農(nóng)業(yè)機械減速機的選擇，選用G全封閉齒輪減速電機。G系列全封閉齒輪減速機全封閉全壽命機電一體化設(shè)計 ;2、硬齒面斜齒傳動，低噪聲、高效率;3、整體結(jié)構(gòu)、重量輕，適應(yīng)性強;4、可附加電磁制動器。它具有減速比大，傳動效率高，體積小，重量輕，故障少，壽命長，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音小，拆裝方便，容易維修，結(jié)構(gòu)簡單，過載能力強，耐沖擊，慣性力矩小等特點。根據(jù)所選用減速機的產(chǎn)品手冊（嘉田傳動機械有限責(zé)任公司），選用G全封閉齒輪減速電機，常配用的直聯(lián)電動機為Y系列三相異步電動機。3.2.2 電動機功率的確定電動機的功率由該設(shè)別所消耗的功率決定。該設(shè)備消耗的功率主要有：(1)壓緊和沖出時所作的功壓緊工作時平均所受的壓力去100kg(按經(jīng)驗選取)，沖頭總行程為100mm,沖頭上下總位移為200mm，每小時往復(fù)10800次，所消耗功率按下式計算 式中 F-沖頭在行程中所受的平均壓力，單位 N； S-沖頭每次行程的位移量，單位 m; n-沖頭每小時的行程次數(shù)，單位 次/小時。因此 (2)混料箱中絞輪消耗功率由于絞輪的轉(zhuǎn)速不高，估計推動1立方米的土料需要1噸的力。混料箱的體積為： 攪動土料需要的平均力： 消耗功率: 總的工作功率: 為了計算電動機的所需要的功率Pd，先要確定從電動機到工作機的總效率。設(shè)為鏈輪傳動的效率，為滾動軸承的效率，為滑動軸承的效率，為齒輪傳動的效率，查表得=0.93，=0.98，=0.98，=0.97則傳動裝置的總效率為：電動機所需要的功率為:=/ =1.42kw查閱所選用齒輪減速電機的產(chǎn)品手冊（嘉田傳動機械有限責(zé)任公司），考慮到該齒輪減速電機的安裝要求，并滿足功率需要，選擇的G全封閉齒輪減速電機的型號為：GH50-1.5-9.5S其余部分參數(shù)見表3-1。（其詳細(xì)參數(shù)及相關(guān)信息見附錄（一）表3-1 G全封閉齒輪減速電機部分參數(shù)3.2.3 傳動比的分配從G全封閉齒輪減速電機輸出的轉(zhuǎn)速為144r/min，而按照初步取鏈輪的基準(zhǔn)直徑為=104mm(具體設(shè)計見3.4鏈輪傳動計算)，則連接鏈輪的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)速為72r/min，那么采用方案中的鏈輪傳動的傳動比i=2 。3.2.4 傳動裝置的運動參數(shù)計算（1）各軸的轉(zhuǎn)速：按照設(shè)計要求，連接鏈輪的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)速均為72r/min，即軸I，軸II，軸III的轉(zhuǎn)速分別為72r/min、36r/min、20.9r/min。（2）各軸的輸入功率計算：軸I：軸II：軸III：4 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 主機架的設(shè)計機架在機器中起到支承和固定機器零件的作用，它作為一個重要的零部件，性能要求較高。機架的設(shè)計主要應(yīng)保證其剛度、強度及穩(wěn)定性。4.1.1 機架設(shè)計的一般要求（1）在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應(yīng)要求輕、成本底。（2）抗振性好。把受迫振動振幅限制在允許范圍內(nèi)。（3）噪聲小。（4）溫度場分布合理，熱變形對精度影響小。（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機械加工。（6）結(jié)構(gòu)力求便于安裝和調(diào)整，方便維修和更換零部件。（7）有導(dǎo)軌的機架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好。（8）造型好，使之既適用經(jīng)濟，又美觀大方。4.1.2 焊接機架的特點（1）重量較輕。鋼板焊接毛坯比鑄件毛坯輕30%，比鑄鋼毛坯輕20%。（2）強度高、剛度大，對同一結(jié)構(gòu)的強度為鑄鐵的2.5倍，鋼的疲勞強度為鑄造的3倍。但抗振性能較差。（3）生產(chǎn)周期短、能使適應(yīng)市場競爭的需要。（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、壁厚可以相差很大，并且可根據(jù)工況需要不同部位選用不同性能的材料。（5）單件小批生產(chǎn)的大、中型機架；特大型機架，如大型水壓機橫梁，底座及立柱，大的軋鋼機機架和顎式破碎機機架等，可采用小拼大的電渣焊。4.1.3 鑄造機架的特點（1）重量偏重。（2）鑄鐵機架的強度與剛度較低，但內(nèi)摩擦大，阻尼作用大，故抗振性能好。（3）生產(chǎn)周期長，資金周轉(zhuǎn)慢，成本高。（4）由于技術(shù)上的限制，鑄件壁厚不能相差過大。而為了取出芯砂、設(shè)計時只能用“開口”式結(jié)構(gòu)，影響剛度。（5）大批量生產(chǎn)的中小型機架。（6）鑄鐵材料來源方便、價廉。4.1.4 機器機架類型的選擇綜合考慮上述情況，分析如下：該機械屬于農(nóng)業(yè)機械，參考一般農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計，這里選擇機架類型為焊接機架。焊接機架通過焊接槽鋼焊接而成。結(jié)構(gòu)形式如圖4-1所示。 圖4-1 機架如圖4-1，機架采用槽鋼焊接而成，基本尺寸為A=100mm，B=48mm，S=5.3mm，其相關(guān)尺寸規(guī)格符合GB707-1988.其中A、B、S分別為槽鋼的寬度、腿高度和腰厚度。4.2 制缽機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4-2 總裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.2.1營養(yǎng)缽的壓實、投出結(jié)構(gòu)設(shè)計制缽機中的營養(yǎng)缽的壓實、投出機構(gòu)的是否合理及是否簡易直接影響到整臺機器的經(jīng)濟性以及適用性。所以營養(yǎng)缽的壓實、投出結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)，見圖4-2（I）。如圖4-3所示，該制缽機中的營養(yǎng)缽的壓實、投出是在活塞桿的一次擠壓中完成，故結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，而且便于安裝。 1-方軸，2-活塞桿，3-導(dǎo)向筒，4活塞，5-制缽模具，6-滾筒圖4-3 壓實，投出機構(gòu)圖4.2.2 制缽模具的設(shè)計制缽模具是用來制做營養(yǎng)缽的模子，缽的壓實和投出都在制缽模具中進行，所以它的結(jié)構(gòu)和尺寸影響到營養(yǎng)缽的質(zhì)量好壞以及安裝是否方便。（1）缽體形狀和規(guī)格營養(yǎng)缽體積不能過大, 否則重量增加, 運輸及移栽都不適合, 育苗設(shè)施也較大。但目前營養(yǎng)缽一般采用直徑70 mm、高100 mm 左右的圓柱體, 尺寸都較大。因此, 改變缽體規(guī)格是實現(xiàn)機械化育苗移栽首先要解決的問題。本課題中采用的是中等尺寸的營養(yǎng)缽，直徑50mm、高50mm。（2）缽的強度和壓縮比營養(yǎng)缽的運輸、育苗、移栽都要求營養(yǎng)缽具有一定的強度。實驗表明: 缽體壓制成型后(含水率為20 %) , 置于桌面, 上加重力均勻下壓, 承受2 3 kg 壓力而不產(chǎn)生變形、裂紋、坍塌或從30 40 cm 高度自由落在硬地上, 不發(fā)生較大破碎的營養(yǎng)缽強度較為合適。強度不夠, 在育苗中容易出現(xiàn)變形、坍塌, 運輸、移栽時易破碎; 強度過大, 育苗中不易吸水, 影響種子發(fā)芽, 移栽后缽體在土壤中堅實不碎, 對作物生長不利。要達(dá)到合適的強度, 制缽過程中必須采用合適的材料壓縮比。試驗表明:壓制1 個營養(yǎng)體需用的制缽材料是其體積的2. 0 2. 5 倍, 也就是說壓制能力達(dá)到這個要求即可。一般用草炭或膨化秸稈作配料時壓縮比為(2. 0 2. 3) 1; 人工腐爛的麥草、麥糠作配料時, 壓縮比應(yīng)為(2. 3 2. 5) 1。試驗表明: 如果采用微噴式滴灌方式澆水, 運輸過程中將缽體表面含水率降到15 % 左右, 則采用此壓縮比制的缽體在輸送育苗過程中的破碎率小于3 % (棉花約為3 % , 玉米為2 % 以下)。 圖4-4 制缽模具結(jié)構(gòu)圖（3）制缽模具的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定綜上述分析，同時也為了便于在轉(zhuǎn)動過程中將漏過活塞的土漏出缽體，特在模具的下方開了4個槽口，同時為了避免刮土機構(gòu)在刮土過程中與模具上表面發(fā)生抵觸，影響整臺機械的