- 1 -目 錄摘要 .- 2 -Abstract- 3 -第一章 前言 .- 4 -1.1 引言 .- 4 -第二章 選擇方案 .- 5 -2.1 總體設(shè)計(jì) - 5 -2.2 結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理 - 5 -2.3 方案選擇 - 6 -第三章 設(shè)計(jì)與計(jì)算 .- 7 -3.1 電機(jī)選擇 - 7 -3.2 傳動(dòng)比選擇 .- 8 -3.3 軸的強(qiáng)度條件計(jì)算 .- 9 -3.4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 .- 10 -3.5 軸承的校核 .- 13 -結(jié)束語(yǔ) .- 15 -參考文獻(xiàn) .- 16 -致謝 .- 17 -- 2 -摘要 本研究以馬鈴薯等根莖物料為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)根莖物料特性的分析，確定切碎原理和方法，設(shè)計(jì)出動(dòng)力消耗低、力度大小滿足切碎成型要求的根莖切碎機(jī)。推動(dòng)我國(guó)目前綜合開(kāi)發(fā)利用農(nóng)作物根莖物料資源的技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較和有關(guān)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，主要完成了切碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的選擇以及傳動(dòng)方案的分析、比較與選擇等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對(duì)切碎機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸、V 帶傳動(dòng)等設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說(shuō)明。該機(jī)主要是由切碎機(jī)和喂入機(jī)構(gòu)、喂入槽、甩拋裝置、帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)組成。其原理是根莖物料由喂入槽喂入，在喂入機(jī)構(gòu)作用下將其壓實(shí)并卷入機(jī)構(gòu)。被動(dòng)刀片組成的切碎器切碎，最后由拋送裝置拋出機(jī)外。關(guān)鍵詞：盤刀，切碎機(jī)，根莖物料，喂入槽，拋送機(jī)- 3 -AbstractIn this study, potato and other root material for the study, by the material properties of the roots of analysis to determine the principles and methods of shredding designed low power consumption, efforts to meet the size requirements for compression molding roots shredder. Promote the comprehensive development and utilization of China's current crop roots material resources of technological innovation and practical application.Through the analysis of raw data, analysis and calculation demonstrate Comparison Programme and the relevant data, mainly to complete the overall design of the shredder, the analysis of the motor and drive program selection, comparison and selection and so on. On this basis, the structure of the shredder body size, the drive shaft structure size, V belt drive, such as design value calculation and detailed description.This machine is mainly composed of a shredder and feeding mechanism, feeding trough, throwing throwing unit, belt drive, motor. The principle is that the material from the feeding trough feeding roots, in effect compacting the feed mechanism and the involvement of institutions. Passive fixed chopper blades consisting of chopped, and finally by throwing device thrown outside.Keywords: disc cutter, shredder, roots materials, feed trough, throwing machine- 4 -第一章 前言1.1 引言近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)高度機(jī)械化，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)形成了一些列配套的生產(chǎn)體系和配套機(jī)具。但中國(guó)是從解放后才開(kāi)始發(fā)展自己的農(nóng)機(jī)化事業(yè)的，經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，雖取得了進(jìn)步，但是由于中國(guó)領(lǐng)土疆域大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，農(nóng)機(jī)化水平差別較大，整體數(shù)據(jù)相當(dāng)于美國(guó)上世紀(jì)五十年代后期水平，處于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的初級(jí)階段，農(nóng)機(jī)化事業(yè)任重二道院。而中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，因此農(nóng)作物是中國(guó)重要的一部分。自古以來(lái)，中國(guó)的糧食總類很多，其中包括塊根莖物料，如馬鈴薯、地瓜、蘿卜、瓜果。中國(guó)人飯桌上或多或少都會(huì)出現(xiàn)以上塊根莖物料所制作而成的一道菜。所以如何更合理更簡(jiǎn)單方便的處理塊根莖物料成為人們需要研究的一個(gè)課題。后來(lái)就出現(xiàn)了切碎機(jī)。切碎機(jī)是將大尺寸的固體原料切碎至要求尺寸或形狀的加工機(jī)械，它在農(nóng)品加工、中草藥加工、飼料加工等行業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。切碎機(jī)按所切物料的形態(tài)不同可分為：莖稈類物料切碎機(jī)、塊狀類物料切碎機(jī)。依照要求，本課題針對(duì)塊狀類物料切碎機(jī)進(jìn)行研究。塊 狀 類 物 料 切 碎 機(jī) 按 盤 刀 的 方 式 不 同 可 分 為 立 式 盤 刀 式 切 碎 機(jī) 、 水 平 盤 刀式 切 碎 機(jī) 和 刀 式 切 碎 機(jī) 。 當(dāng) 前 的 滾 刀 式 切 碎 機(jī) 其 最 主 要 的 形 式 就 是 圓 錐 形 滾刀 式 切 碎 機(jī) ， 其 主 要 用 來(lái) 切 碎 青 綠 物 料 和 塊 狀 莖 ， 其 動(dòng) 刀 片 一 般 安 裝 在 圓 錐形 滾 筒 上 。 當(dāng) 滾 筒 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 料 斗 內(nèi) 的 物 料 就 被 切 碎 ， 成 品 通 過(guò) 動(dòng) 刀 和 滾 筒 之間 的 空 隙 進(jìn) 入 圓 錐 滾 筒 內(nèi) ， 并 沿 著 圓 錐 斜 面 從 滾 筒 的 大 端 排 出 。 由 于 圓 錐 僅部 分 表 面 和 喂 料 斗 接 觸 ， 所 以 生 產(chǎn) 效 率 較 低 ， 但 工 作 較 可 靠 。立式簡(jiǎn)易切碎機(jī)由喂入斗和裝有 4 把刀片的圓盤組成.圓盤與地面垂直.工作時(shí),塊根裝在圓盤左的喂入斗內(nèi).當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),盤上的刀片就將塊根切成薄片,由圓盤下方排出口(出料口)排出.這種型式的切碎機(jī),構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,易于保養(yǎng)修理. 按 給 定 的 物 料 和 轉(zhuǎn) 軸 轉(zhuǎn) 速 ， 設(shè) 計(jì) 一 套 切 碎 系 統(tǒng) ， 切 碎 機(jī) 工 作 完 畢 后 查 其切 碎 的 情 況 。- 5 -|μ298R14031.53.9 2.5112.824.3|μ24+0.2527+0.636.374i0.2A4x5°- 6 -第二章 選擇方案2.1 總體設(shè)計(jì)原 始 參 數(shù) ： （ 1） 容 重 1.2 噸 /m3；（ 2） 作 業(yè) 形 式 ： 連 續(xù) ； （ 3） 物 料 名 稱 ： 塊 莖 類 物 料 ；（ 4） 生 產(chǎn) 能 力 ： 2t/h。2.2 結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理該 機(jī) 主 要 有 傳 動(dòng) 軸 I 和 裝 在 其 一 端 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 裝 在 其 中 部 的 切 碎 刀 盤 ， 裝 在其 一 端 的 變 速 錐 齒 輪 和 傳 動(dòng) 軸 II 上 的 變 速 錐 齒 輪 和 直 齒 輪 及 進(jìn) 給 軸 III、 IV， 裝 在支 撐 固 定 他 們 的 機(jī) 架 下 部 的 電 動(dòng) 機(jī) 。 主 傳 動(dòng) 輪 及 傳 動(dòng) 皮 帶 ， 加 之 安 裝 在 機(jī) 架 上 的喂 料 臺(tái) ， 進(jìn) 料 斗 ， 機(jī) 殼 等 構(gòu) 成 ， 切 碎 機(jī) 構(gòu) 由 安 裝 在 傳 動(dòng) 軸 一 端 的 切 碎 刀 盤 及 上 的動(dòng) 刀 片 ， 加 之 固 定 在 機(jī) 架 相 應(yīng) 位 置 上 ， 能 在 刀 盤 轉(zhuǎn) 動(dòng) 過(guò) 程 中 ， 與 動(dòng) 片 構(gòu) 成 剪 切 動(dòng)作 的 定 刀 片 構(gòu) 成 。 傳 動(dòng) 軸 安 裝 在 機(jī) 架 上 ， 動(dòng) 力 由 機(jī) 架 下 部 的 電 動(dòng) 機(jī) 及 其 主 動(dòng) 輪 。驅(qū) 動(dòng) 傳 動(dòng) 軸 運(yùn) 轉(zhuǎn) 使 安 裝 在 中 部 的 切 刀 盤 工 作 。 機(jī) 架 上 靠 切 碎 刀 盤 一 側(cè) ， 制 作 了切 碎 機(jī) 構(gòu) 喂 料 臺(tái) 、 自 動(dòng) 進(jìn) 給 輥 壓 輪 及 刀 盤 罩 ； 位 于 傳 動(dòng) 軸 中 部 裝 有 機(jī) 殼 和 進(jìn) 料 斗 ，二 者 用 小 螺 桿 連 為 一 體 ； 主 動(dòng) 輪 與 從 動(dòng) 輪 間 套 有 皮 帶 防 護(hù) 罩 ； 機(jī) 架 下 部 制 作 了 切碎 ， 破 碎 物 料 的 出 料 斗 。 其 中 ， 喂 料 臺(tái) ， 刀 盤 罩 、 機(jī) 殼 、 進(jìn) 料 斗 、 皮 帶 防 護(hù) 罩 、除 掉 都 均 連 接 在 固 定 在 機(jī) 架 上 。 這 樣 ， 就 構(gòu) 成 一 個(gè) 圓 盤 刀 式 切 碎 機(jī) 。 使 用 時(shí) ， 將馬 鈴 薯 等 塊 根 莖 物 料 放 入 偏 置 的 料 斗 中 ， 動(dòng) 刀 片 隨 刀 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 和 固 定 在 機(jī) 架 上 的定 刀 片 配 合 ， 將 物 料 切 碎 。2.3 方案選擇莖 稈 類 物 料 的 切 割 主 要 利 用 動(dòng) ， 定 刀 之 間 的 對(duì) 切 運(yùn) 動(dòng) ， 宛 如 剪 刀 一 樣 ， 是 根據(jù) 剪 切 原 理 工 作 的 。 而 塊 狀 類 物 料 的 切 割 是 利 用 刀 片 的 楔 切 作 用 ， 宛 如 加 工 金 屬的 車 刀 一 樣 ， 是 根 據(jù) 切 割 原 理 工 作 的 ， 這 是 因 為 切 割 時(shí) ， 動(dòng) 刀 刃 對(duì) 物 料 通 常 不 產(chǎn)生 滑 移 ， 只 是 按 照 看 砍 切 進(jìn) 行 切 割 。 馬 鈴 薯 與 動(dòng) 刀 刃 之 間 的 摩 擦 角 為 35°～ 40°，遠(yuǎn) 比 莖 稈 類 物 料 與 動(dòng) 刀 刃 之 間 的 摩 擦 角 （ 18°～ 24°） 要 大 得 多 。- 7 -塊 狀 類 物 料 切 碎 機(jī) 按 盤 刀 的 方 式 不 同 可 分 為 立 式 盤 刀 式 切 碎 機(jī) 、 水 平 盤 刀式 切 碎 機(jī) 和 刀 式 切 碎 機(jī) 。 當(dāng) 前 的 滾 刀 式 切 碎 機(jī) 其 最 主 要 的 形 式 就 是 圓 錐 形 滾刀 式 切 碎 機(jī) ， 其 主 要 用 來(lái) 切 碎 青 綠 物 料 和 塊 狀 莖 ， 其 動(dòng) 刀 片 一 般 安 裝 在 圓 錐形 滾 筒 上 。 當(dāng) 滾 筒 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 料 斗 內(nèi) 的 物 料 就 被 切 碎 ， 成 品 通 過(guò) 動(dòng) 刀 和 滾 筒 之間 的 空 隙 進(jìn) 入 圓 錐 滾 筒 內(nèi) ， 并 沿 著 圓 錐 斜 面 從 滾 筒 的 大 端 排 出 。 由 于 圓 錐 僅部 分 表 面 和 喂 料 斗 接 觸 ， 所 以 生 產(chǎn) 效 率 較 低 ， 但 工 作 較 可 靠 。立式簡(jiǎn)易切碎機(jī)由喂入斗和裝有 4 把刀片的圓盤組成.圓盤與地面垂直.工作時(shí),塊根裝在圓盤左的喂入斗內(nèi).當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),盤上的刀片就將塊根切成薄片,由圓盤下方排出口(出料口)排出.這種型式的切碎機(jī),構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,易于保養(yǎng)修理. 按 給 定 的 物 料 和 轉(zhuǎn) 軸 轉(zhuǎn) 速 ， 設(shè) 計(jì) 一 套 切 碎 系 統(tǒng) ， 切 碎 機(jī) 工 作 完 畢 后 查 其切 碎 的 情 況 。根據(jù)課題我們選擇立式盤刀式切碎機(jī)。簡(jiǎn)易式切碎機(jī) 見(jiàn)圖 2-1 圓盤上安裝 4 把動(dòng)刀，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)帶輪和帶使圓盤回轉(zhuǎn)，物料從偏置的料斗進(jìn)入，切碎后，從卸料槽排出，這種切碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，造價(jià)低廉。82.1 B53.123456789101121321.3175.219184.9242-11-進(jìn)料斗 2-六角螺栓 3-端蓋 4-固定臺(tái) 5-六角螺栓 6-彈簧墊圈7-滾動(dòng)軸承座 8-彈簧墊圈 9-六角螺栓 10-六角螺栓 11-出料口12-支架 13-固定板- 8 -第三章 設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 電機(jī)選擇由于立式盤刀式切碎機(jī)要求功率較低，所以選擇小功率電動(dòng)機(jī)。小功率電動(dòng)機(jī)也稱為分馬力電動(dòng)機(jī)，指連續(xù)工作定額不超過(guò) 1.1KW 的電動(dòng)機(jī)，小功率交流異步電動(dòng)機(jī)分為三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)。其中，YS（JB/T 1009-2007)系列為取代 AO2 系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，具有優(yōu)良的起動(dòng)和運(yùn)行性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維修方便，適合于使用三相電源的小型機(jī)械；YU(JB/T 1010-2007)系列為取代 BO2 系列的單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，具有中等起動(dòng)和過(guò)載能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維修方便，適合于使用單相電源的小型機(jī)械；YC（JB/T1 1011-2007）系列為取代 CO2 系列的單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小，適用于滿載起動(dòng)的機(jī)械，如空壓機(jī)、磨粉機(jī)等；YY（JB/T 1012-2007）系列為取代 DO2 系列的單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)，具有較高的功率因數(shù)、效率和過(guò)載能力，但是起動(dòng)力矩小，空載電流大，適用于空載或輕載起動(dòng)的小型機(jī)械，如電影放映機(jī)、電扇等；YL（JB/T 7588-2010）系列為單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)，具有高轉(zhuǎn)矩、高效率、高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，適用于要求起動(dòng)力矩大的空氣壓縮機(jī)、木工機(jī)械、粉碎機(jī)及其他小型機(jī)械。假設(shè)切割力 F 為 100N n=1400r/min則 T1=F*r=100*0.14=14N·m因?yàn)閭鲃?dòng)比為 3 所以 T2=T1/3=4.7N·mP=（T*n）/9550=(4.7*1400)/9550=0.689KW本課題研究的立式盤刀式切碎機(jī)為滿載起動(dòng)的機(jī)械，所以考慮功率轉(zhuǎn)矩等選擇 YC90L4 電機(jī)。 功率 750W，轉(zhuǎn)速 1400（r/min）。- 9 -3.2 傳動(dòng)比選擇傳動(dòng)比為帶輪 1 直徑比去帶輪 2 直徑=60mm/180mm=1:36027.18 2014.737.286±0.234°|μ243.3.2.218014.729.66±0.2 40.134°|μ23.826.5 3.2323.23.3 軸的強(qiáng)度條件計(jì)算通過(guò)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸,軸上零件的位置,以及外載荷和支反力的作位置均已確定,軸上的載荷(變矩和扭矩)已可以求得,因而可按彎矩合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算.其作圖分析和計(jì)算步驟如下:已知 h=68mm L1=130.6mm L2=67mm- 10 -計(jì)算：Fr1+Fr2=GFr1*L1-G(L1+L2)+Fa*h=0 Fa2=Fa1=1/2Fa=2.7NMc=Fr2*L1由以上式子得 Fa2=Fa1=2.7N Fa=5.4N Fr1=107.64N Fr2=-34.64N Mc=-34.64*130.6=-4523.98N*mm=0.6?ca=???WTM221)( MPaC5.1740*1.)8.6(322??前面已選項(xiàng)定軸為 45 鋼/正火,〔 -1〕=60MPa/55MPa caP2, 所以按軸承 1 的受力大小驗(yàn)算hPCnLh 6310616 10*7.25).4(*50)( ???年3)*8/(6?- 16 -結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)一學(xué)期的準(zhǔn)備，從到圖書館搜集資料，整理資料我的畢業(yè)設(shè)計(jì)生活就要結(jié)束了。回首這段期間的設(shè)計(jì)過(guò)程，有很多感受很多收獲，這是對(duì)我大學(xué)知識(shí)的一個(gè)整體的檢驗(yàn)，很嚴(yán)格，但是對(duì)我今后走向社會(huì)有很大的幫助，這這使我非常清楚的認(rèn)識(shí)到一項(xiàng)設(shè)計(jì)從開(kāi)始到結(jié)束所經(jīng)歷的過(guò)程，也對(duì)這個(gè)過(guò)程有了很深刻的了解。這對(duì)我們今后的各類設(shè)計(jì)提供了一個(gè)最基本的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，也使我認(rèn)識(shí)到到做一件事應(yīng)該堅(jiān)持不懈，遇到困難應(yīng)該用于面對(duì)，并且認(rèn)真尋找解決的方法。這就是一個(gè)成長(zhǎng)的過(guò)程，培養(yǎng)一種人生的態(tài)度。通過(guò)對(duì)盤刀式立體切碎機(jī)的設(shè)計(jì)，我了解到切碎機(jī)的種類、工作原理以及工作過(guò)程，還了解到了各種切碎機(jī)的區(qū)別。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了更深刻的理解，也罷學(xué)的不扎實(shí)的知識(shí)重新鞏固了一邊，發(fā)現(xiàn)以前不曾注意過(guò)的知識(shí)都十分有用，令我感受很深。結(jié)束了這段畢業(yè)設(shè)計(jì)后，我覺(jué)得自己方面的能力都有所提高。。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，使自己學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。在課題進(jìn)行過(guò)程中，學(xué)會(huì)了掌握資料收集及整理的方法。獨(dú)立完成系統(tǒng)方案改造與設(shè)計(jì)工作，提高了綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的各科知識(shí)和培養(yǎng)分析問(wèn)題的能力。使自己具有了一定的理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想。更熟悉運(yùn)用和查閱各種設(shè)計(jì)資料。掌握從事設(shè)計(jì)工作的具體步驟和方法。- 17 -參考文獻(xiàn)[1] 高志,李威主編,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 4 版 高等教育出版社,2012[2] 毛謙德，李振清主編，袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [3] 成大先主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.第二冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999 [4] 唐增寶，何永然，劉安俊主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第二版.武漢：華中理中大學(xué)出版社，1999 [5] 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研組編.孫桓，陳作模主編，機(jī)械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2001 [6] 羅迎社主編，材料力學(xué).武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001 [7] 肖旭霖主編，食品機(jī)械與設(shè)備.北京：科學(xué)出版社，2006 [8] 石一兵主編，食品機(jī)械與設(shè)備.北京：中國(guó)商業(yè)出版社，1990 [9] 周良德,朱泗芳主編,現(xiàn)代工程圖學(xué).長(zhǎng)沙: 湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2000- 18 -致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先我要感謝我的母?！r(nóng)林大學(xué)金山許愿，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識(shí)的土壤，使我們?cè)谶@里茁壯成長(zhǎng)；其次我要感謝機(jī)械專業(yè)的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我們做人做事的道理；尤其要感謝在本次設(shè)計(jì)中給與我大力支持和幫助的朱亨銀老師，每有問(wèn)題，老師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去；還要感謝我的同學(xué)們，他們熱心的幫助，使我感到了來(lái)自兄弟姐妹的情誼；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者和給予我們支持的社會(huì)各界人士，感謝您們?yōu)槲覀兲峁┮粋€(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。