制育秧钵机的改进设计_毕业设计(编辑修改稿)

制育秧钵机的改进设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

几点值得改进： 图 已有制育秧钵机 制育秧钵机的改进设计 8 （ 1） 育秧钵的压制压力较小，用手制造时估计冲击压力约为 100 公斤左右，故压紧 机构可以设计得简单一些； （ 2） 已有制钵机的转盘是间歇运动，是靠端面凸轮离合器实现的。 凸轮每转动 60 176。 就停顿一次，机构比较复杂，凸轮不易制作，且容易失效，造价也高。 改进型制 育秧钵机在转盘转动的同时进行压紧和冲出动作，从而取消了定位装置和端面凸轮离合器，这样，动作和机构都比较简单、也不容易失效； （ 3） 搅拌叉 19 可以直接装在齿轮 9的轴上、省掉一对锥齿轮； （ 4） 用转盘的方法将模孔转位，此方法比较简单，应该保留。 这样，在参考已有制钵机的基础上加以改进，就形成了一个新的设计方案，见图 所示，其传动示意图如图 所示。 图 改进型制育秧钵机 制育秧钵机的改进设计 9 图 改进型制育秧钵机传动示意图 改进型制育秧钵机与已有制钵机相比有如下优点： （ 1） 转盘转 动是连续的，无停顿间歇，生产效率高，每小时生产育秧钵约 3000 个； （ 2） 制钵压紧力大小均匀、适宜，其压紧冲击力约 1000N； （ 3） 整体结构简单，体积小，配套功率小，能耗少； （ 4） 动力机构传动链短，零件使用寿命长，且维修方便，造价低廉。 该机非常适合于瓜果、蔬菜、花卉以及棉花等经济作物大规模育秧使用。 制育秧钵机的改进设计 10 第三章 工作机构的设计 工作机构的功能 工作机构包括搅拌箱、搅拌器、模孔转盘。 冲头等，其主要功能是： （ 1） 将没有搅拌均匀的配有肥料的土壤再次搅拌均匀（土壤的含水率应保持在 18%22%，即用手可以捏成团，而落地即散碎），然后拨入模孔直至充满再将多余的土壤刮掉； （ 2） 模孔中松散的土壤经第一道工位压紧后，再经第二道工位将压紧成型的育秧钵 从模孔中冲出； （ 3） 将相邻模孔移到冲头下面，再重复上述过程。 针对工作机构的要求，并参考已有制育秧钵机的工作机构，改进后的新方案有如下一些特点： （ 1) 搅拌的结构不变； （ 2) 模孔转盘的结构不变，只是将间歇转动改变为连续转动，取消了端面凸轮离合器，简化了机构； （ 3) 因为转盘转动是连续的，无停顿时间，所以要求冲 头在压紧和冲出过程中，也要跟随转盘一起转动。 而在回程中当脱离转盘以后，又要回到原来的位置，进行下一次压紧和冲出动作。 为此，就设想出图 的机构。 图中两个冲头固定在冲头座上，而冲头座空套在轴上，由偏心轮经过连杆带动两个冲头一起作上下运动，完成压紧和冲出动作。 当冲头进入模孔后，就随转盘一起转动。 当冲头退出模孔时，由于扭力弹簧的作用，冲头就回到原来的位置。 为了使冲头准确地回到原来的位置和准确地进入模孔，必须设计定位和调整装置。 调整螺钉座固定在轴上，用调整螺钉调整冲头的平面位置，以使冲头准确地进入模孔。 对工作机构的要求 1. 搅拌原料、填料、刮除余料 为了能更好的使各种原料混合均匀，土壤原料可在送入搅拌器前人工进行加工均匀混合，将土壤在搅拌箱内充分搅拌均匀，然后靠搅拌器推动及自身的重力和流动性填入制育秧钵机的改进设计 11 模孔后刮平。 搅拌器以旋转的方式运动，以实现连续循环工作。 图 冲头的往复及调整机构 2. 物料的输送和各工艺的转接 为了实现指定的生产，要求转盘上的模孔数不得少于 4 个，即待料模孔、填料模孔、成型模孔、冲出模孔。 模孔制作在转盘上，一起作回转运动，在各个传动件的协调动作下，使其具有一定的速度和位 移，完成钵体的制作工艺。 图 制作育秧钵的工艺流程图 制育秧钵机的改进设计 12 3. 成型和冲出的实现 为了提高生产率和简化结构，将成型和冲出分两个冲头同时实现，冲头作上下直线往复运动，由于成型和冲出要求的行程不同，故两冲头的长度有差别，其尺寸长度与钵体和转盘的尺寸有关。 由于两冲头的运动规律相同，可用同一个机构来带动，因行程较长，这里选用曲柄滑块机构来带动两冲头动作。 4. 各机构之间的协调关系 为了使该机实现规定的动作，要求各机构（包括传动机构、执行机构和其它辅助机构）必须满足一定的关系，不能发生干涉。 因该机的转盘是连续旋转的，所以要求冲头在冲压和冲出过程中能与转盘一起转动，而在冲压或冲出完成后，能立即回到初始位置，继续下一个循环动作。 同时，冲头在冲压前（即空行程结束时）要能与转盘的模孔很好的配合上，这就要求带动冲头的曲柄滑块机构和带动转盘的转位机构的 速比一定和满足一定的传动精度。 5. 各传动机构的速度控制和实现 为了实现已经拟定的生产率，考虑到原动机（这里用电动机）的转速过高的问题，需用减速装置将原动机的速度降到所需的速度。 在各种的传动系统中，齿轮传动以其传动效率精度高，结构紧凑，传动平稳，寿 命长的优点而得到广泛的应用，所以这里主要选用齿轮作各执行机构的传动装置。 拟定机器的工作原理图和运动循环图 1. 工作原理图 图 制造育秧钵工作原理图 制育秧钵机的改进设计 13 该机的动力由电动机经减速装置减速后，分两条传动路线传动到执行机构，一路经齿轮机构、曲柄连杆机构传到滑杆，滑杆带动冲头作上下的直线往复运动；另一路通过其它齿轮传动，将动力提供给转盘和搅拌器，使其实现物料的搅拌和模孔转盘的转位动作，如图 所示。 2. 绘制两冲头工作循环图 由于冲头每作一次循环运动，转盘转动 60176。 ，这里按转盘每 转动 60176。 （偏心轮转动 360176。 ）为一周期进行绘制循环图。 冲头的行程位移公式（以冲头运动到最低点为位置零点）为： （ 31） 其中 e — 为偏心轮的半径； — 为偏心轮的转角； 1s — 连杆长度； 2s — 导杆的长度。 画出冲头的运动循环图如图 所示： 方案确定 本次设计由老式 制钵机改进得来，通过对老式制钵机的结构功能分析，并针对各个机构分别进行讨论，得出新的制钵机方案。 其老式制钵机的结构简图如图 所示： 模孔转盘方案的讨论 特点：直接用齿轮传递功率和动力，转盘工作过程中不停歇。 实现简单、可靠，没有冲击、振动，运动平稳。 但对冲头工作中的定位和运动精度的要求相对较高。 （间歇式） 对本机来说，由于其结构相对简单，冲击不是很大，精度要求一般，因此可选用比较常用的槽轮机构做本机的间歇式运动机构。 特点：转位迅速，效率高，对冲头的控制相对简单，机构零部 件较多，加工制造有制育秧钵机的改进设计 14 一定的困难，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生有限的二次冲击。 鉴于以上两种方案各有其特点，并针对，本次设计要求，该机采用连续式运动转盘机构。 图 制育秧钵机直线型运动循环图 图 老式制钵机的工作原理图 制育秧钵机的改进设计 15 第四章 传动机构的设计 传动机构主要包括电动机、皮带轮、齿轮副、曲柄（偏心轮）连杆机构等。 传动路线有两条： 一条是由电动机 —— 三角皮带传动 —— 直齿圆柱齿轮传动 —— 曲柄滑杆机构所组成，主要功能是完成压紧和 冲出动作； 另一条是由偏心轮 —— 圆锥齿轮传动 —— 直齿圆柱齿轮传动 —— 转盘组成，其功能是完成土壤的搅拌和填料动作。 电动机的选择 电动机的功率确定 电动机的功率由该设备所消耗的功率决定。 该设备消耗的功率主要有： 1. 压紧和冲出时作功 冲头工作时平均所受的压力取 100kg（按经验选取），冲头总行程为 160mm ，上下一次总位移为 320mm ，每小时往复 3000 次，所消耗功率按下式计算 P =F v = 3600nSF  （ 41） 式中 F— 冲头在行程中所受的平均压力，单位 N； S— 冲头每次行程的位移量，单位 m ； n— 冲头每小时的行程次数，单位 次 /小时。 因此 冲P =F v = 3600nSF  = 100  ≈ 2. 转盘转动过程中克服摩擦力做功 转盘克服的摩擦力有：（ 1）底板（土钵挡板）与转盘的摩擦； （ 2）搅拌箱的搅拌器与转盘的摩擦； （ 3）土壤与转盘的摩擦。 由参考文献 [5]得：其消耗的功率大约为： 盘P =。 3. 搅拌器消耗功率 制育秧钵机的改进设计 16 由于搅拌器的转速不高，估计推动 1 立方米的土料需要 1 吨的力。 搅拌器 的体积为： V = hr  2 = = 3m 推动的土料需要的平均力： F =  = N 消耗功率： P =F v =F r = =≈ 取 搅P = 总的工作功率： 总P = 冲P + 盘P + 搅P =++= 总的机械效率选： 总 = 则电动机的功率为： 电P =总总P = = 选择电动机 由于该机为农用机械，主要是针对农村和农场设计的，一般的农村用电电压为220V，又异步电动机比直流电动机使用方便，价格低廉，因此该机采用单相电容启动异步电动机作动力源。 电动机型号为 YC100L4，其特性参数见下表 ： 表 41 电动机的特性参数 电压 / V 功率/kW 转速/r min 1 效率（ %） 功率因数 额定转矩堵转转矩 额定转矩最大转矩 堵转电流 /A 220 1500 73 37 采用 B3 型安装，其安装尺寸见下表： 制育秧钵机的改进设计 17 表 42 电动机的安装尺寸 系列 机座号 安装尺寸 A B C D E F G H K YC 系列 100L 160 140 63 28 60 8 24 100 12 外型尺寸见下表 表 43 电动机的外型尺寸 外型尺寸（不大于） AB AC AE DH L 205 220 130 260 430 确定各传动机构的传动比 该机的传动机构传动路线组成：电动机的动力经带轮传给单级开式齿轮减速器，然后分两路传动，一路由锥齿轮传给转盘和搅拌器，另一路由偏心轮带动滑杆和冲头作上下的往复运动。 考虑到生产率的要求和工作机构的配合，各传动机构的传动比应满足下列关系： 1. 转盘转速 转盘n = 60转盘的模孔数　 每小时生产定额 = 6063000 = r/min 2. 偏心轮的转速 根据设计工艺，转盘每转一圈，要求冲头作 6 次上下往复运动，则偏心轮的转速为： 偏n = 转盘n 6= 6= r/min 3. 总的传动比 主传动路线要求将电动机的转速经带传动 带i ，直齿圆 柱齿轮传动 齿i 降到偏心轮的转速，其总的传动比 主i 为： 主i = 带i 齿i =偏电nn = = 制育秧钵机的改进设计 18 由于带传动的传动比不宜太大，一般≤ 5，故可分配传动比 带i =4， 直齿i =。 4. 内传动路线传动比 要求偏心轮转 6 圈时转盘旋转一圈，因此就要求两锥齿轮的传动比 锥齿i 和转盘齿轮的传动比 转盘齿i 乘积等于 6，即： 内i =转盘偏nn = 锥齿i 转盘齿i =6 5. 其它齿轮的传动比 为了保证转盘和搅 拌器的尺寸和搅拌器的速度，并简化机构，选两直齿锥齿轮的传动比 锥齿i =1，则小齿轮 5 和直齿圆柱齿轮的传动比 转盘齿i =6。 所以小齿轮 5 的转速、搅拌器的转速和偏心轮的转速三者相同。 计算各轴的转速和功率 根据传动比及功率计算方法，可按公式 2n = in1 和 2p = 1p 计算。 已知电动机 YC100L4，其 电p = 电n =1500r/mir，又 带i =4， 直齿i =， 锥齿i =1，转盘齿i =6，由参考文献 [11]选： 带 = 齿 = 滚 = 再由参考文献 [5] 得： 偏心轮 = 1. 各轴转速 Ⅰ轴 Ⅰn =带电in = 41500 =375 r/min 制育秧钵机的改进设计 19 Ⅱ轴 Ⅱn =直齿带电直齿Ⅰ ii nin =  =50 r/min Ⅲ轴 Ⅲn =锥齿Ⅱin = 150 =50 r/min 2. 各轴功率 由前面的计算可知，转盘所需功率 转盘P = kw。 所以有 Ⅲ轴 ⅢP =滚齿转盘  P +滚搅拌P =  + =≈ kw Ⅱ轴 ⅡP =滚齿Ⅲ  P +滚偏心冲  P =  +  = kw Ⅰ轴 ⅠP =滚齿Ⅱ  P =  = kw 制育秧钵。