3719 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)

3719 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì),旋耕機(jī),刀片,專用,磨損,試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),研究,鉆研,設(shè)計(jì) 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課 題 名 稱 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 江 遠(yuǎn) 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 張廬陵 職 稱 教授 學(xué) 歷 博士畢業(yè)設(shè)計(jì)要求：1. 好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦專研，有相應(yīng)專業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)自工作的能力；2. 按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，方案切實(shí)可行；3. 獨(dú)立繪制裝配圖和零件圖；4. 圖紙量不少于 1.5 張 A0；5. 工作量符合我院畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求；6. 完成電子文檔，并打印裝訂成冊(cè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為設(shè)計(jì)一旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)；2.通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)在以往的旋耕機(jī)刀片選用過程中，都沒有很嚴(yán)格的安裝刀片的耐磨性來選擇，只是按照品牌的好壞來選擇刀具；3.確定及選擇電動(dòng)機(jī)、V 帶等型號(hào)和傳動(dòng)比的分配；3.有關(guān)技術(shù)參數(shù)參見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：1.首先查閱有關(guān)于旋耕機(jī)與磨損機(jī)的相關(guān)資料，對(duì)旋耕機(jī)與磨損機(jī)有大體的了解，熟悉 其工作原理；2.通過思考和交流以及考察發(fā)現(xiàn)磨損機(jī)的不足，特別是關(guān)于專用刀具的磨損機(jī)；3.通過給出總體方案，畫出工作草圖；4.對(duì)旋耕機(jī)刀片專用磨損機(jī)有全面的了解后確定其整體結(jié)構(gòu)和主要零部件；5.計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率及帶輪、齒輪型號(hào)并確定各零件的基本尺寸、基本偏差和 IT 等級(jí)；6.編寫設(shè)計(jì)說明書；7.繪制裝配圖.接受任務(wù)日期 2012 年 12 月 28 日 要求完成日期 2012 年 5 月 10 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日.. UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì) 學(xué) 院：工學(xué)院姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱：教授 二○一二 年 五 月i摘要隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展，旋耕機(jī)的研究與生產(chǎn)也越來越廣泛。各種用途的旋耕機(jī)都相繼面世。旋耕機(jī)的用途的不同自然是有他們的主要工作部位決定的，因此旋耕機(jī)刀片的研究就尤為重要重要，各種各樣的道具有外型不一也有同一系列不同材料的刀具。對(duì)于一臺(tái)旋耕機(jī)而言或者說對(duì)于生產(chǎn)而言選取一款最適合的刀具是重中之重。所以相應(yīng)的對(duì)比刀具的性能才是選擇的關(guān)鍵。通過我對(duì)市場(chǎng)的有關(guān)方面的調(diào)查和了解發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)社會(huì)并沒有相關(guān)的對(duì)比刀具性能的機(jī)器，這對(duì)于需要選用刀具的單位或者個(gè)人而言，沒有明確的信息供他們合理的選著。針對(duì)現(xiàn)狀我設(shè)計(jì)了一臺(tái)旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)供對(duì)比刀具性能實(shí)用。我所設(shè)計(jì)的旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理是利用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)鏈接轉(zhuǎn)軸的帶輪傳動(dòng)，使軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得軸上的刀具與磨料高速摩擦，通過對(duì)比一段時(shí)間的后刀具的磨損情況來對(duì)比刀具的耐磨性。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，生產(chǎn)此磨損試驗(yàn)機(jī)難度很小。而且此機(jī)械工作原理以及操作簡(jiǎn)單，其所用的材料普通，所以本機(jī)的制造成本不僅很低而且適用性很強(qiáng)，并且對(duì)于使用者基本上沒有技術(shù)要求。本設(shè)計(jì)利用Auto CAD軟件繪制相關(guān)的圖紙，并用Pro/ Engineer軟件進(jìn)行實(shí)體建模。關(guān)鍵詞：磨損機(jī)、旋耕機(jī)刀片、磨料iiAbstractAgricultural development, the the rotavator the research and production is also more extensive. The various uses of rotary tiller have been published. The rotavator the use of different natural is their main work site decision, rotary tiller blade is particularly important to a wide variety of Tao has a shape different tool of the same series of different materials. For a rotavator or select a most suitable tool is the most important in terms of production. So the key to the performance of the comparison tool is selected. By the market parties to investigate and understand advanced social comparison tool performance machine for the unit or individual of the need to use the tool, there is no clear message for their election. For the status quo, I designed a rotary tiller blades wear testing machine for comparison tool performance and practical.I designed the rotary tiller blade for wear testing machine works by the use of electric motor drive link shaft pulley transmission, axis high-speed rotation, so that the axis of the tool and the abrasive high-speed friction, by comparing the period of time the wear of the tool to compare the wear resistance of the tool.The main features of this design is that the institutional design is very simple, practical strong, difficult to produce this wear test machine is very small. And mechanical work as well as simple operation, and its use of ordinary materials, the manufacturing cost of the machine is not only low but also the applicability of a strong and virtually no technical requirements for the utility. The design using Auto CAD software to draw the relevant drawings and Solid Modeling with Pro / Engineer software.Key words: wear machine, rotary tiller blade, abrasive目錄1 緒論 ..........................................................................................................................11.1 引言 ................................................................................................................11.2 適用范圍及特點(diǎn) ............................................................................................12 設(shè)計(jì)方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法 ..............................................................22.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作部分 ............................................................................22.1.1 機(jī)架 ......................................................................................................22.1.2 外形 ......................................................................................................22.1.3 與機(jī)架有關(guān)的部分 ..............................................................................32.2 傳動(dòng)系統(tǒng) ........................................................................................................32.2.1 V 帶輪傳動(dòng) ..........................................................................................32.2.2 軸的設(shè)計(jì) ..............................................................................................42.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 ..................................................................................43 本機(jī)工作原理與操作方法 ......................................................................................63.1 工作原理 ........................................................................................................63.2 操作方法 ........................................................................................................64 本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與先進(jìn)性 ......................................................................................75 本機(jī)的特征 ..............................................................................................................86 計(jì)算部分 ..................................................................................................................96.1 動(dòng)力計(jì)算、選配電機(jī) ....................................................................................96.2 V 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ................................................................................96.3 軸的分析 ........................................................................................................116.3.1 軸的選材 ..............................................................................................116.3.2 軸的校核 ..............................................................................................126.4 軸承的選用與校核 ........................................................................................17參考文獻(xiàn)： ..................................................................................................................19致謝 ..............................................................................................................................2011 緒論1.1 引言自古以來，有很多人試圖以機(jī)械力代替人力和畜力進(jìn)行耕作。但直到19世紀(jì)歐洲進(jìn)入蒸汽機(jī)時(shí)代后，才使動(dòng)力型農(nóng)業(yè)機(jī)械的誕生成為可能。19世紀(jì)30年代，已有人開始研究用蒸汽車輛牽引農(nóng)機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)。但當(dāng)時(shí)所能造出的蒸汽機(jī)牽引車輛（即蒸汽拖拉機(jī)的前身）猶如一個(gè)水火車頭，它即使不陷在田里，也會(huì)把土壓得很實(shí)，根本無法耕種，此后人們一直改進(jìn)創(chuàng)新一直到1920年以后旋耕機(jī)才正式走進(jìn)勞動(dòng)人名的生活。目前，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的飛速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)村耕地基本上采用旋耕機(jī)。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)村所使用的旋耕機(jī)有各種各樣的的旋耕機(jī)，主要區(qū)別還是在于他們的刀具不同，而且同一外形的刀具也有很多不同的生產(chǎn)廠家制造，所以他們的各種性能也會(huì)不同。因此為了研究各種刀具的性能我針對(duì)這一情況設(shè)計(jì)出了一款中小型旋耕機(jī)刀具專用磨損試驗(yàn)機(jī)。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，生產(chǎn)此磨損試驗(yàn)機(jī)難度很小。而且此機(jī)械工作原理以及操作簡(jiǎn)單，其所用的材料普通，所以本機(jī)的制造成本不僅很低而且適用性很強(qiáng)，并且對(duì)于實(shí)用者基本上沒有技術(shù)要求。1.2 適用范圍及特點(diǎn)本產(chǎn)品適用于研究同一系列不同型號(hào)的旋耕機(jī)刀具性能對(duì)比試驗(yàn)，其工作效率高，生產(chǎn)成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。用戶可以自行更換部分簡(jiǎn)單的零部件。22 設(shè)計(jì)方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法2.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作部分2.1.1 機(jī)架目前國(guó)內(nèi)外機(jī)械的機(jī)架一般有兩大類，分別是整理鑄造和焊接式機(jī)架。整體鑄造機(jī)架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時(shí)，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以說百年不壞。但是，機(jī)架鑄造困難，而且鑄造技術(shù)要求高，成本高。焊接式機(jī)架：其生產(chǎn)周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術(shù)要求高， 焊接后產(chǎn)生變形及應(yīng)力及中， 必須進(jìn)行熱處理以消除應(yīng)力及中。綜合上面兩種機(jī)架的優(yōu)缺點(diǎn)以及該磨損試驗(yàn)機(jī)的工作要求，因此本實(shí)驗(yàn)采用焊接式機(jī)架。機(jī)架的材料：機(jī)架的材料應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：(1) 鑄鐵：容易鑄成復(fù)雜的機(jī)械零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有很好的抗震性。其缺點(diǎn)是單件成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品；質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形簡(jiǎn)單，單位壓力較大的導(dǎo)軌或彎曲應(yīng)力較大的床身等；HT150流動(dòng)性較好，但機(jī)械性能稍差，適用于機(jī)型復(fù)雜而載荷不大的機(jī)座。若灰口鑄鐵無法滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨性鑄鐵。（2）鋼：用剛才焊接成機(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%—50%；在單件小批量生產(chǎn)的情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗震性較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防震措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高。綜上：選用HT200的灰口鑄鐵滿足該機(jī)器的機(jī)架要求。2.1.2 外形3機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)主要有三種：1 方形截面機(jī)座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，箱體內(nèi)有較大的空間安放其他的部件；但剛度稍差，宜用于載荷較小的場(chǎng)合。所以機(jī)座應(yīng)選擇合適的壁厚、筋板和形狀，以保證在重力、慣性力和外力的作用下，有足夠的剛度。2 圓形截面機(jī)座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計(jì)，有較好的承載能力。3 鑄鐵板裝配式機(jī)座鑄鐵板裝配機(jī)構(gòu)，適用于局部性狀復(fù)雜的場(chǎng)合，它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡(jiǎn)化木模形狀和制造工藝等優(yōu)點(diǎn)。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量大?？紤]上訴原因，本機(jī)使用的是密封的工作環(huán)境，即把軸與磨料放于一個(gè)橫向鐵桶中，使工作部分完全密封。它的優(yōu)點(diǎn)在避免了工作時(shí)磨料的飛濺以及保護(hù)了軸長(zhǎng)期處于外部壞境而產(chǎn)生的負(fù)面影響。而且該機(jī)器操作簡(jiǎn)單方便，更加加強(qiáng)的該機(jī)器的適用性。2.1.3 與機(jī)架有關(guān)的部分該機(jī)器除去機(jī)架部分外還有一根軸鐵桶以及磨料。在機(jī)架底部會(huì)有兩個(gè)圓弧型凹槽，該凹槽半徑與鐵通外半徑相同，很好的起到了支撐作用。工作時(shí)磨料是位于鐵桶內(nèi)，軸是直接穿過鐵桶的兩端與位于桶外面的軸承鏈接。軸承安裝的兩邊的支架上。2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.1 V 帶輪傳動(dòng)V 帶輪是通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，而 V 帶輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由旋耕機(jī)工作數(shù)據(jù)可4知軸的轉(zhuǎn)速為 270r/min，但是此實(shí)驗(yàn)需要快速得出結(jié)果，故使該機(jī)器軸的轉(zhuǎn)速為旋耕機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)速的 2.5 倍到 3 倍，即 775～810r/min。這個(gè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不僅加快刀具磨損可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)也不至于轉(zhuǎn)速度太快而造成各種不利影響。由小型旋耕機(jī)的功率大至可以推斷此機(jī)器功率大至介于 3.0～5.5kw ，初步選取的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1500r/min。因此可以確定傳動(dòng)比大至為 1.85～1.94，具體參數(shù)后面會(huì)詳細(xì)計(jì)算確定。2.2.2 軸的設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的傳動(dòng)軸采用的結(jié)構(gòu)與旋耕機(jī)的刀軸結(jié)構(gòu)類似。即在圓柱的外表面焊接刀座，兩端接軸承。這樣就合理的解決了刀具的安裝問題。為減輕質(zhì)量軸的中心可采用通孔，再保證的正常工作的情況下盡量減輕軸的質(zhì)量，這樣也可以減少能量的損耗。2.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖此機(jī)器的傳動(dòng)原理就是靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) V 帶輪，從而使得軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)示意圖如下：563 本機(jī)工作原理與操作方法3.1 工作原理本機(jī)的工作原理是V帶輪快速帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使得軸做快速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上的刀具下半部分侵入磨料的當(dāng)中，因此使得刀具與磨料發(fā)生摩擦，通過較長(zhǎng)一段時(shí)間的摩擦看最后各個(gè)刀具的磨損量，從而得到自己需要的數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)的磨料選擇細(xì)沙，他可以通過可開口的鐵桶放入，實(shí)驗(yàn)前后可對(duì)細(xì)沙更換。軸上的刀具裝在一個(gè)支架上面，做其他實(shí)驗(yàn)時(shí)更換不同的到的刀片就可。3.2 操作方法設(shè)備安裝好后，檢查一下各部件是否穩(wěn)定。先把不同廠家的刀具的安裝在軸的刀架上面，利用螺釘螺母把刀具緊固，然后通過鐵桶的開口部分注入細(xì)沙，使得細(xì)沙均勻分布，細(xì)沙的深度需滿足刀具的下半部分可以完全侵入，完成此工作后把鐵桶開口部分關(guān)閉。確認(rèn)無誤后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)觀察一段時(shí)間，看看是否正常工作，如果工作出現(xiàn)問題應(yīng)立即關(guān)閉電動(dòng)機(jī)從新檢查各部位是否出現(xiàn)問題，從而改正。機(jī)器正常工作后，操作人員可設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間，等到時(shí)間之后再把電機(jī)關(guān)閉即可。74 本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與先進(jìn)性本機(jī)器是綜合各方面因素才設(shè)計(jì)的，目前社會(huì)上還沒有出現(xiàn)過旋耕機(jī)刀片專用的磨損試驗(yàn)機(jī)，此設(shè)計(jì)可以說是一個(gè)創(chuàng)新，是史無前例的。本機(jī)機(jī)架部分外形適用簡(jiǎn)單，即使安裝各配件后整理仍然簡(jiǎn)單，而且各部位涉及的零件都可以直接選用標(biāo)準(zhǔn)件，有事的生產(chǎn)的成本的大大的降低了。綜上：本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，裝、拆、檢修方便，而且各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸都比較小，生產(chǎn)此機(jī)器的成本低。并且此機(jī)器是旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)，為各個(gè)廠家選擇最合適的旋耕機(jī)刀片具有歷史性的意義。85 本機(jī)的特征綜上所述，本機(jī)具有以下特征：1、傳動(dòng)簡(jiǎn)單，中途損耗小誤差小；2、電動(dòng)機(jī)的功率較小，節(jié)省工作能耗；3、軸傳動(dòng)采用V帶輪傳動(dòng)；4、工作部位采用整體外殼結(jié)構(gòu)，密閉性好，噪音小；5、本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，裝、拆、檢修方便；整理機(jī)型如下圖：96 計(jì)算部分6.1 動(dòng)力計(jì)算、選配電機(jī)由經(jīng)驗(yàn)可知，該實(shí)驗(yàn)可選取電動(dòng)機(jī)：型號(hào) －61－4 同步轉(zhuǎn)速1500r/min 2JO滿載時(shí)1460r/min 質(zhì)量164kg 功率13kw 功率因數(shù)0.886.2 V 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 V帶輪傳動(dòng)工作時(shí)，帶的兩側(cè)面是工作面。由于拉力是變化的，同時(shí)引起帶寬尺寸的改變，從而使帶沿輪槽做徑向移動(dòng)。在從動(dòng)輪上，帶由松變緊，拉力逐漸增大，帶向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)輪則相反。因此，V 帶輪傳動(dòng)有周向滑動(dòng)和徑向滑動(dòng)同時(shí)存在，相應(yīng)的都有周向和徑向的摩擦力的存在。定V帶輪型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù) 由表11.5 4.1?AK計(jì)算功率 （式11.19） cP134.??KA kW28cP選帶型號(hào) 由圖11.15 B 型 小帶輪直徑 由表11.6 取大帶輪直徑 m140?D（式11.15）80154.1n22 ??）（）（ ?（設(shè) ） 取 mm%?? 260?D大帶輪轉(zhuǎn)速 260154).1(n1n22 ??D）（ min/r8n2計(jì)算帶長(zhǎng)求 mD021m??10求 ?2140612???D初取中心距 mm 50a帶長(zhǎng) （式11.2）a2m?L?65002??基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由圖11.4 m20d?L中心距和包角求中心距 （式11.3）2mm841a?????）（ DLL??20?+ 683mm2260?）（ ?a小輪包角 （式11.4）??a18012?????634?5.169?求帶根數(shù)帶速 10654106n????Ds/m1??傳動(dòng)比 i i852 875.帶根數(shù) 由表11.9 由表11.7 WPk21.0?9.0ka?由表11.12 由表11.11 L 5?PLa0Ck)(z??取z=302.1985.21??）（求軸上載荷11張緊力 （式11.21）2ac0qvk5.2vz???）（PF=500 329.721.098.31??）（ ?0FN(由表11.4 q )m/20?軸上載荷 （式11.23）sinz1?FQ25.69i7.3?NFQ9.16?帶輪的結(jié)構(gòu)如下圖：6.3 軸的分析6.3.1 軸的選材軸是機(jī)械中重要的零件之一，主要用于傳動(dòng)零件傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。工作時(shí)主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用，有時(shí)也受拉壓應(yīng)力；軸與軸上零件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互間存在摩擦和磨損；軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動(dòng)，是軸承受12沖擊載荷；多數(shù)軸在工作工程中，常常要承受一定的過載載荷。長(zhǎng)期交變載荷作用易導(dǎo)致疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）；承受大載荷和沖擊載荷會(huì)引起過量變形、斷裂；長(zhǎng)期承受較大的摩擦，軸頸及花鍵表面易出現(xiàn)過量磨損。良好的力學(xué)綜合性能，以防過載斷裂、沖擊斷裂；高疲勞強(qiáng)度，降低應(yīng)力集中敏感性，以防疲勞斷裂；足夠的剛度，以防工作過程中，軸發(fā)生過量彈性變形而降低加工精度；表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨損失效；特殊性要求-----如高溫中工作的軸，抗蠕變形能要好；在腐蝕性工作介質(zhì)的軸，要求耐腐蝕性能好等。由以上原因，我所選取的軸使用的材料為合金鋼。合金鋼 a80MPB??ab1270][P???ab013][MP??ab175][P???6.3.2 軸的校核軸的外形以及尺寸大至如下：圖中用于標(biāo)注的虛線與軸中心線的交點(diǎn)為軸承、刀具以及 V 帶輪等部件的中心點(diǎn)。下面的計(jì)算所用的距離均以各個(gè)部件的中心點(diǎn)為準(zhǔn)。13由經(jīng)驗(yàn)可知，旋耕機(jī)刀片磨損過程中所損耗的能量占總能量的 ，在前面31我們已經(jīng)計(jì)算出 V 帶輪作用在軸上的載荷為 ，下面我們算出刀具NFQ9.16?所受到的力。計(jì)算如下：WPk13?（ 為刀具進(jìn)入磨料部分的中點(diǎn)的速度） vF( 為軸的角速度， r 為軸的中心到刀具入料部分中點(diǎn)的距離，r?取 )m25r?（n 為 V 帶輪轉(zhuǎn)速 800r/min）602??代入數(shù)據(jù)得：NF5.8?當(dāng)帶輪的中心線垂直時(shí)，軸所受的力為最大，下面的計(jì)算即為該狀況下軸的受力情況已經(jīng)載荷的計(jì)算和校核。通過受力分析，繪制軸的彎扭矩圖，對(duì)危險(xiǎn)界面進(jìn)行校核。簡(jiǎn)化軸上載荷如圖：軸的總長(zhǎng)度為 1045mm，合金鋼的密度為 ?L 3m/kg108.7???軸的體積為 14LV2r??則軸的總重量mgGm= V?代入數(shù)據(jù)得： N230?在 YOZ 平面內(nèi)，左右軸承的力設(shè)為 ，通過兩軸承的位置我們可以繪21F和制 YOZ 平面的力學(xué)模型關(guān)系，位置和方向如圖所示：則有以下數(shù)學(xué)關(guān)系：23019721??F0)398(20)()480(1?????求得： N1?N92則 與圖示方向相反， 與圖示方向相同F(xiàn)2F在 XOZ 平面內(nèi)，左右軸承的力設(shè)為 ，通過兩軸承的位置我們可以''1和繪制 XOZ 平面的力學(xué)模型關(guān)系，位置和方向如圖所示：15'1F'2則有以下數(shù)學(xué)關(guān)系：( 前面已算得)03'2'1??FN25.803468' ?????? F求得： 則說明 的實(shí)際方向與圖示.'2'1?'2'1與方向相反。由上面所有數(shù)據(jù)可畫出如下所示彎矩圖，扭矩圖：16由彎矩圖、扭矩圖可知 A 點(diǎn)為危險(xiǎn)截面。對(duì) A 點(diǎn)進(jìn)行校核計(jì)算：22)(TMYX???因?yàn)榇宿D(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，取 代入數(shù)據(jù)得 ][b01??? 13075?代入數(shù)據(jù)可得： m7.6??N對(duì)于 A 點(diǎn)則有：（A 處直徑 ）][d1.03b???Mm50d?代入數(shù)據(jù)可得：Pa8.25.763b??）（因?yàn)? ][a8121b?????17滿足強(qiáng)度要求。所有軸承選用上述的合金鋼符合要求。6.4 軸承的選用與校核考慮到軸的直徑為 50mm，并且中間鐵桶由支架支撐，對(duì)軸承沒有力的作用，選用單列向心球軸承，型號(hào)為 0000，輕（2）窄系列 210 型。其參數(shù)為：m50d?90Dm0b?額定動(dòng)負(fù)荷 額定靜負(fù)荷 NCk7.6kN81.90?C（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷 P：由式： 知，對(duì)不受軸向載荷的球軸承，arYFXP?? 0?YX，；2rYZ??由前面計(jì)算已知： ；N791FZ4.10?； YY2NZ 37.2809712r1 ???FY14..022r2 ?得 1PZ .21r?2NFYZ 7.04..1022r2 ???（2）校核計(jì)算軸承的計(jì)算額定功率載荷 ，它與所選用的軸承型號(hào)的基本額定載荷'C值必須滿足下式的要求：C；?'h'1670nLP??為壽命指數(shù)，球軸承 ；3??18為軸承的預(yù)期使用壽命，查表 ；'hL h60'h?L解得： 2.97kW058.1617083.2'1 ????C6.k4..3'2綜上：軸承滿足使用要求，選用合理。19參考文獻(xiàn)：[1] 趙衛(wèi)軍，任金泉.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].北京.科學(xué)出版社，2011.（11）[2] 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，1997.7[3] 陳香久，陳一飛.小型電動(dòng)機(jī)原理使用維修 400 問[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998:110（帶輪選擇）[4] 孔凌嘉.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.2[5] 邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.北京：高等教育出版社，1997：118[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.7[7] 劉自然，李東梁，武文斌.輥式磨粉機(jī)磨輥的受力計(jì)算和強(qiáng)度分析[J].糧食與飼料工業(yè)報(bào)，2009，NO.12[8] 辛長(zhǎng)平.簡(jiǎn)明電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2010.2[9] 卜嚴(yán).機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.12[10] 上海電器科學(xué)研究院[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1[11] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998[12] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].第四版.北京：高等教育出版社，2004.1[13] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.7[14] 蔣曉、沈培玉、苗青.AutoCAD2008 中文版機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)出版社.2008.[15] 何銘新、錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.5 版.北京：高等教育出版社.2008.4[16] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.6 版.北京：高等教育出版社.2004.4[17] 劉混舉、趙河明、王春燕.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2010.6[18] 金清肅、范順成、范曉珂.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社.2006.2[19] 王慧、呂宏、王連明.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：北京大學(xué)出版社.2011.220致謝在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師張廬陵教授的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。沒有張老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。感謝我的班主任曾一凡老師，謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺校磺蠡貓?bào)，無私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向他表示由衷的感謝。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！ 編 號(hào) 20080950江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 材 料專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 江遠(yuǎn)材 料 目 錄序號(hào) 附 件 名 稱 數(shù)量 備注1 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 零件圖 113 總裝圖 14 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1二〇一二年 五月題 目 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課 題 名 稱 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 江 遠(yuǎn) 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 張廬陵 職 稱 教授 學(xué) 歷 博士畢業(yè)設(shè)計(jì)要求：1. 好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦專研，有相應(yīng)專業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)自工作的能力；2. 按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，方案切實(shí)可行；3. 獨(dú)立繪制裝配圖和零件圖；4. 圖紙量不少于 1.5 張 A0；5. 工作量符合我院畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求；6. 完成電子文檔，并打印裝訂成冊(cè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為設(shè)計(jì)一旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì)；2.通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)在以往的旋耕機(jī)刀片選用過程中，都沒有很嚴(yán)格的安裝刀片的耐磨性來選擇，只是按照品牌的好壞來選擇刀具；3.確定及選擇電動(dòng)機(jī)、V 帶等型號(hào)和傳動(dòng)比的分配；3.有關(guān)技術(shù)參數(shù)參見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：1.首先查閱有關(guān)于旋耕機(jī)與磨損機(jī)的相關(guān)資料，對(duì)旋耕機(jī)與磨損機(jī)有大體的了解，熟悉 其工作原理；2.通過思考和交流以及考察發(fā)現(xiàn)磨損機(jī)的不足，特別是關(guān)于專用刀具的磨損機(jī)；3.通過給出總體方案，畫出工作草圖；4.對(duì)旋耕機(jī)刀片專用磨損機(jī)有全面的了解后確定其整體結(jié)構(gòu)和主要零部件；5.計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率及帶輪、齒輪型號(hào)并確定各零件的基本尺寸、基本偏差和 IT 等級(jí)；6.編寫設(shè)計(jì)說明書；7.繪制裝配圖.接受任務(wù)日期 2012 年 12 月 28 日 要求完成日期 2012 年 5 月 10 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日.. UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的研究與設(shè)計(jì) 學(xué) 院：工學(xué)院姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱：教授 二○一二 年 五 月i摘要隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展，旋耕機(jī)的研究與生產(chǎn)也越來越廣泛。各種用途的旋耕機(jī)都相繼面世。旋耕機(jī)的用途的不同自然是有他們的主要工作部位決定的，因此旋耕機(jī)刀片的研究就尤為重要重要，各種各樣的道具有外型不一也有同一系列不同材料的刀具。對(duì)于一臺(tái)旋耕機(jī)而言或者說對(duì)于生產(chǎn)而言選取一款最適合的刀具是重中之重。所以相應(yīng)的對(duì)比刀具的性能才是選擇的關(guān)鍵。通過我對(duì)市場(chǎng)的有關(guān)方面的調(diào)查和了解發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)社會(huì)并沒有相關(guān)的對(duì)比刀具性能的機(jī)器，這對(duì)于需要選用刀具的單位或者個(gè)人而言，沒有明確的信息供他們合理的選著。針對(duì)現(xiàn)狀我設(shè)計(jì)了一臺(tái)旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)供對(duì)比刀具性能實(shí)用。我所設(shè)計(jì)的旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理是利用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)鏈接轉(zhuǎn)軸的帶輪傳動(dòng)，使軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得軸上的刀具與磨料高速摩擦，通過對(duì)比一段時(shí)間的后刀具的磨損情況來對(duì)比刀具的耐磨性。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，生產(chǎn)此磨損試驗(yàn)機(jī)難度很小。而且此機(jī)械工作原理以及操作簡(jiǎn)單，其所用的材料普通，所以本機(jī)的制造成本不僅很低而且適用性很強(qiáng)，并且對(duì)于使用者基本上沒有技術(shù)要求。本設(shè)計(jì)利用Auto CAD軟件繪制相關(guān)的圖紙，并用Pro/ Engineer軟件進(jìn)行實(shí)體建模。關(guān)鍵詞：磨損機(jī)、旋耕機(jī)刀片、磨料iiAbstractAgricultural development, the the rotavator the research and production is also more extensive. The various uses of rotary tiller have been published. The rotavator the use of different natural is their main work site decision, rotary tiller blade is particularly important to a wide variety of Tao has a shape different tool of the same series of different materials. For a rotavator or select a most suitable tool is the most important in terms of production. So the key to the performance of the comparison tool is selected. By the market parties to investigate and understand advanced social comparison tool performance machine for the unit or individual of the need to use the tool, there is no clear message for their election. For the status quo, I designed a rotary tiller blades wear testing machine for comparison tool performance and practical.I designed the rotary tiller blade for wear testing machine works by the use of electric motor drive link shaft pulley transmission, axis high-speed rotation, so that the axis of the tool and the abrasive high-speed friction, by comparing the period of time the wear of the tool to compare the wear resistance of the tool.The main features of this design is that the institutional design is very simple, practical strong, difficult to produce this wear test machine is very small. And mechanical work as well as simple operation, and its use of ordinary materials, the manufacturing cost of the machine is not only low but also the applicability of a strong and virtually no technical requirements for the utility. The design using Auto CAD software to draw the relevant drawings and Solid Modeling with Pro / Engineer software.Key words: wear machine, rotary tiller blade, abrasive目錄1 緒論 ..........................................................................................................................11.1 引言 ................................................................................................................11.2 適用范圍及特點(diǎn) ............................................................................................12 設(shè)計(jì)方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法 ..............................................................22.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作部分 ............................................................................22.1.1 機(jī)架 ......................................................................................................22.1.2 外形 ......................................................................................................22.1.3 與機(jī)架有關(guān)的部分 ..............................................................................32.2 傳動(dòng)系統(tǒng) ........................................................................................................32.2.1 V 帶輪傳動(dòng) ..........................................................................................32.2.2 軸的設(shè)計(jì) ..............................................................................................42.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 ..................................................................................43 本機(jī)工作原理與操作方法 ......................................................................................63.1 工作原理 ........................................................................................................63.2 操作方法 ........................................................................................................64 本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與先進(jìn)性 ......................................................................................75 本機(jī)的特征 ..............................................................................................................86 計(jì)算部分 ..................................................................................................................96.1 動(dòng)力計(jì)算、選配電機(jī) ....................................................................................96.2 V 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ................................................................................96.3 軸的分析 ........................................................................................................116.3.1 軸的選材 ..............................................................................................116.3.2 軸的校核 ..............................................................................................126.4 軸承的選用與校核 ........................................................................................17參考文獻(xiàn)： ..................................................................................................................19致謝 ..............................................................................................................................2011 緒論1.1 引言自古以來，有很多人試圖以機(jī)械力代替人力和畜力進(jìn)行耕作。但直到19世紀(jì)歐洲進(jìn)入蒸汽機(jī)時(shí)代后，才使動(dòng)力型農(nóng)業(yè)機(jī)械的誕生成為可能。19世紀(jì)30年代，已有人開始研究用蒸汽車輛牽引農(nóng)機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)。但當(dāng)時(shí)所能造出的蒸汽機(jī)牽引車輛（即蒸汽拖拉機(jī)的前身）猶如一個(gè)水火車頭，它即使不陷在田里，也會(huì)把土壓得很實(shí)，根本無法耕種，此后人們一直改進(jìn)創(chuàng)新一直到1920年以后旋耕機(jī)才正式走進(jìn)勞動(dòng)人名的生活。目前，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的飛速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)村耕地基本上采用旋耕機(jī)。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)村所使用的旋耕機(jī)有各種各樣的的旋耕機(jī)，主要區(qū)別還是在于他們的刀具不同，而且同一外形的刀具也有很多不同的生產(chǎn)廠家制造，所以他們的各種性能也會(huì)不同。因此為了研究各種刀具的性能我針對(duì)這一情況設(shè)計(jì)出了一款中小型旋耕機(jī)刀具專用磨損試驗(yàn)機(jī)。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，生產(chǎn)此磨損試驗(yàn)機(jī)難度很小。而且此機(jī)械工作原理以及操作簡(jiǎn)單，其所用的材料普通，所以本機(jī)的制造成本不僅很低而且適用性很強(qiáng)，并且對(duì)于實(shí)用者基本上沒有技術(shù)要求。1.2 適用范圍及特點(diǎn)本產(chǎn)品適用于研究同一系列不同型號(hào)的旋耕機(jī)刀具性能對(duì)比試驗(yàn)，其工作效率高，生產(chǎn)成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。用戶可以自行更換部分簡(jiǎn)單的零部件。22 設(shè)計(jì)方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法2.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作部分2.1.1 機(jī)架目前國(guó)內(nèi)外機(jī)械的機(jī)架一般有兩大類，分別是整理鑄造和焊接式機(jī)架。整體鑄造機(jī)架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時(shí)，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以說百年不壞。但是，機(jī)架鑄造困難，而且鑄造技術(shù)要求高，成本高。焊接式機(jī)架：其生產(chǎn)周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術(shù)要求高， 焊接后產(chǎn)生變形及應(yīng)力及中， 必須進(jìn)行熱處理以消除應(yīng)力及中。綜合上面兩種機(jī)架的優(yōu)缺點(diǎn)以及該磨損試驗(yàn)機(jī)的工作要求，因此本實(shí)驗(yàn)采用焊接式機(jī)架。機(jī)架的材料：機(jī)架的材料應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：(1) 鑄鐵：容易鑄成復(fù)雜的機(jī)械零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有很好的抗震性。其缺點(diǎn)是單件成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品；質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形簡(jiǎn)單，單位壓力較大的導(dǎo)軌或彎曲應(yīng)力較大的床身等；HT150流動(dòng)性較好，但機(jī)械性能稍差，適用于機(jī)型復(fù)雜而載荷不大的機(jī)座。若灰口鑄鐵無法滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨性鑄鐵。（2）鋼：用剛才焊接成機(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%—50%；在單件小批量生產(chǎn)的情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗震性較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防震措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高。綜上：選用HT200的灰口鑄鐵滿足該機(jī)器的機(jī)架要求。2.1.2 外形3機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)主要有三種：1 方形截面機(jī)座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，箱體內(nèi)有較大的空間安放其他的部件；但剛度稍差，宜用于載荷較小的場(chǎng)合。所以機(jī)座應(yīng)選擇合適的壁厚、筋板和形狀，以保證在重力、慣性力和外力的作用下，有足夠的剛度。2 圓形截面機(jī)座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計(jì)，有較好的承載能力。3 鑄鐵板裝配式機(jī)座鑄鐵板裝配機(jī)構(gòu)，適用于局部性狀復(fù)雜的場(chǎng)合，它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡(jiǎn)化木模形狀和制造工藝等優(yōu)點(diǎn)。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量大?？紤]上訴原因，本機(jī)使用的是密封的工作環(huán)境，即把軸與磨料放于一個(gè)橫向鐵桶中，使工作部分完全密封。它的優(yōu)點(diǎn)在避免了工作時(shí)磨料的飛濺以及保護(hù)了軸長(zhǎng)期處于外部壞境而產(chǎn)生的負(fù)面影響。而且該機(jī)器操作簡(jiǎn)單方便，更加加強(qiáng)的該機(jī)器的適用性。2.1.3 與機(jī)架有關(guān)的部分該機(jī)器除去機(jī)架部分外還有一根軸鐵桶以及磨料。在機(jī)架底部會(huì)有兩個(gè)圓弧型凹槽，該凹槽半徑與鐵通外半徑相同，很好的起到了支撐作用。工作時(shí)磨料是位于鐵桶內(nèi)，軸是直接穿過鐵桶的兩端與位于桶外面的軸承鏈接。軸承安裝的兩邊的支架上。2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.1 V 帶輪傳動(dòng)V 帶輪是通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，而 V 帶輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由旋耕機(jī)工作數(shù)據(jù)可4知軸的轉(zhuǎn)速為 270r/min，但是此實(shí)驗(yàn)需要快速得出結(jié)果，故使該機(jī)器軸的轉(zhuǎn)速為旋耕機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)速的 2.5 倍到 3 倍，即 775～810r/min。這個(gè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不僅加快刀具磨損可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)也不至于轉(zhuǎn)速度太快而造成各種不利影響。由小型旋耕機(jī)的功率大至可以推斷此機(jī)器功率大至介于 3.0～5.5kw ，初步選取的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1500r/min。因此可以確定傳動(dòng)比大至為 1.85～1.94，具體參數(shù)后面會(huì)詳細(xì)計(jì)算確定。2.2.2 軸的設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的傳動(dòng)軸采用的結(jié)構(gòu)與旋耕機(jī)的刀軸結(jié)構(gòu)類似。即在圓柱的外表面焊接刀座，兩端接軸承。這樣就合理的解決了刀具的安裝問題。為減輕質(zhì)量軸的中心可采用通孔，再保證的正常工作的情況下盡量減輕軸的質(zhì)量，這樣也可以減少能量的損耗。2.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖此機(jī)器的傳動(dòng)原理就是靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) V 帶輪，從而使得軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)示意圖如下：563 本機(jī)工作原理與操作方法3.1 工作原理本機(jī)的工作原理是V帶輪快速帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使得軸做快速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上的刀具下半部分侵入磨料的當(dāng)中，因此使得刀具與磨料發(fā)生摩擦，通過較長(zhǎng)一段時(shí)間的摩擦看最后各個(gè)刀具的磨損量，從而得到自己需要的數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)的磨料選擇細(xì)沙，他可以通過可開口的鐵桶放入，實(shí)驗(yàn)前后可對(duì)細(xì)沙更換。軸上的刀具裝在一個(gè)支架上面，做其他實(shí)驗(yàn)時(shí)更換不同的到的刀片就可。3.2 操作方法設(shè)備安裝好后，檢查一下各部件是否穩(wěn)定。先把不同廠家的刀具的安裝在軸的刀架上面，利用螺釘螺母把刀具緊固，然后通過鐵桶的開口部分注入細(xì)沙，使得細(xì)沙均勻分布，細(xì)沙的深度需滿足刀具的下半部分可以完全侵入，完成此工作后把鐵桶開口部分關(guān)閉。確認(rèn)無誤后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)觀察一段時(shí)間，看看是否正常工作，如果工作出現(xiàn)問題應(yīng)立即關(guān)閉電動(dòng)機(jī)從新檢查各部位是否出現(xiàn)問題，從而改正。機(jī)器正常工作后，操作人員可設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間，等到時(shí)間之后再把電機(jī)關(guān)閉即可。74 本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與先進(jìn)性本機(jī)器是綜合各方面因素才設(shè)計(jì)的，目前社會(huì)上還沒有出現(xiàn)過旋耕機(jī)刀片專用的磨損試驗(yàn)機(jī)，此設(shè)計(jì)可以說是一個(gè)創(chuàng)新，是史無前例的。本機(jī)機(jī)架部分外形適用簡(jiǎn)單，即使安裝各配件后整理仍然簡(jiǎn)單，而且各部位涉及的零件都可以直接選用標(biāo)準(zhǔn)件，有事的生產(chǎn)的成本的大大的降低了。綜上：本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，裝、拆、檢修方便，而且各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸都比較小，生產(chǎn)此機(jī)器的成本低。并且此機(jī)器是旋耕機(jī)刀片專用磨損試驗(yàn)機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)，為各個(gè)廠家選擇最合適的旋耕機(jī)刀片具有歷史性的意義。85 本機(jī)的特征綜上所述，本機(jī)具有以下特征：1、傳動(dòng)簡(jiǎn)單，中途損耗小誤差?。?、電動(dòng)機(jī)的功率較小，節(jié)省工作能耗；3、軸傳動(dòng)采用V帶輪傳動(dòng)；4、工作部位采用整體外殼結(jié)構(gòu)，密閉性好，噪音小；5、本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，裝、拆、檢修方便；整理機(jī)型如下圖：96 計(jì)算部分6.1 動(dòng)力計(jì)算、選配電機(jī)由經(jīng)驗(yàn)可知，該實(shí)驗(yàn)可選取電動(dòng)機(jī)：型號(hào) －61－4 同步轉(zhuǎn)速1500r/min 2JO滿載時(shí)1460r/min 質(zhì)量164kg 功率13kw 功率因數(shù)0.886.2 V 帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 V帶輪傳動(dòng)工作時(shí)，帶的兩側(cè)面是工作面。由于拉力是變化的，同時(shí)引起帶寬尺寸的改變，從而使帶沿輪槽做徑向移動(dòng)。在從動(dòng)輪上，帶由松變緊，拉力逐漸增大，帶向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)輪則相反。因此，V 帶輪傳動(dòng)有周向滑動(dòng)和徑向滑動(dòng)同時(shí)存在，相應(yīng)的都有周向和徑向的摩擦力的存在。定V帶輪型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù) 由表11.5 4.1?AK計(jì)算功率 （式11.19） cP134.??KA kW28cP選帶型號(hào) 由圖11.15 B 型 小帶輪直徑 由表11.6 取大帶輪直徑 m140?D（式11.15）80154.1n22 ??）（）（ ?（設(shè) ） 取 mm%?? 260?D大帶輪轉(zhuǎn)速 260154).1(n1n22 ??D）（ min/r8n2計(jì)算帶長(zhǎng)求 mD021m??10求 ?2140612???D初取中心距 mm 50a帶長(zhǎng) （式11.2）a2m?L?65002??基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由圖11.4 m20d?L中心距和包角求中心距 （式11.3）2mm841a?????）（ DLL??20?+ 683mm2260?）（ ?a小輪包角 （式11.4）??a18012?????634?5.169?求帶根數(shù)帶速 10654106n????Ds/m1??傳動(dòng)比 i i852 875.帶根數(shù) 由表11.9 由表11.7 WPk21.0?9.0ka?由表11.12 由表11.11 L 5?PLa0Ck)(z??取z=302.1985.21??）（求軸上載荷11張緊力 （式11.21）2ac0qvk5.2vz???）（PF=500 329.721.098.31??）（ ?0FN(由表11.4 q )m/20?軸上載荷 （式11.23）sinz1?FQ25.69i7.3?NFQ9.16?帶輪的結(jié)構(gòu)如下圖：6.3 軸的分析6.3.1 軸的選材軸是機(jī)械中重要的零件之一，主要用于傳動(dòng)零件傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。工作時(shí)主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用，有時(shí)也受拉壓應(yīng)力；軸與軸上零件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互間存在摩擦和磨損；軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動(dòng)，是軸承受12沖擊載荷；多數(shù)軸在工作工程中，常常要承受一定的過載載荷。長(zhǎng)期交變載荷作用易導(dǎo)致疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）；承受大載荷和沖擊載荷會(huì)引起過量變形、斷裂；長(zhǎng)期承受較大的摩擦，軸頸及花鍵表面易出現(xiàn)過量磨損。良好的力學(xué)綜合性能，以防過載斷裂、沖擊斷裂；高疲勞強(qiáng)度，降低應(yīng)力集中敏感性，以防疲勞斷裂；足夠的剛度，以防工作過程中，軸發(fā)生過量彈性變形而降低加工精度；表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨損失效；特殊性要求-----如高溫中工作的軸，抗蠕變形能要好；在腐蝕性工作介質(zhì)的軸，要求耐腐蝕性能好等。由以上原因，我所選取的軸使用的材料為合金鋼。合金鋼 a80MPB??ab1270][P???ab013][MP??ab175][P???6.3.2 軸的校核軸的外形以及尺寸大至如下：圖中用于標(biāo)注的虛線與軸中心線的交點(diǎn)為軸承、刀具以及 V 帶輪等部件的中心點(diǎn)。下面的計(jì)算所用的距離均以各個(gè)部件的中心點(diǎn)為準(zhǔn)。13由經(jīng)驗(yàn)可知，旋耕機(jī)刀片磨損過程中所損耗的能量占總能量的 ，在前面31我們已經(jīng)計(jì)算出 V 帶輪作用在軸上的載荷為 ，下面我們算出刀具NFQ9.16?所受到的力。計(jì)算如下：WPk13?（ 為刀具進(jìn)入磨料部分的中點(diǎn)的速度） vF( 為軸的角速度， r 為軸的中心到刀具入料部分中點(diǎn)的距離，r?取 )m25r?（n 為 V 帶輪轉(zhuǎn)速 800r/min）602??代入數(shù)據(jù)得：NF5.8?當(dāng)帶輪的中心線垂直時(shí)，軸所受的力為最大，下面的計(jì)算即為該狀況下軸的受力情況已經(jīng)載荷的計(jì)算和校核。通過受力分析，繪制軸的彎扭矩圖，對(duì)危險(xiǎn)界面進(jìn)行校核。簡(jiǎn)化軸上載荷如圖：軸的總長(zhǎng)度為 1045mm，合金鋼的密度為 ?L 3m/kg108.7???軸的體積為 14LV2r??則軸的總重量mgGm= V?代入數(shù)據(jù)得： N230?在 YOZ 平面內(nèi)，左右軸承的力設(shè)為 ，通過兩軸承的位置我們可以繪21F和制 YOZ 平面的力學(xué)模型關(guān)系，位置和方向如圖所示：則有以下數(shù)學(xué)關(guān)系：23019721??F0)398(20)()480(1?????求得： N1?N92則 與圖示方向相反， 與圖示方向相同F(xiàn)2F在 XOZ 平面內(nèi)，左右軸承的力設(shè)為 ，通過兩軸承的位置我們可以''1和繪制 XOZ 平面的力學(xué)模型關(guān)系，位置和方向如圖所示：15'1F'2則有以下數(shù)學(xué)關(guān)系：( 前面已算得)03'2'1??FN25.803468' ?????? F求得： 則說明 的實(shí)際方向與圖示.'2'1?'2'1與方向相反。由上面所有數(shù)據(jù)可畫出如下所示彎矩圖，扭矩圖：16由彎矩圖、扭矩圖可知 A 點(diǎn)為危險(xiǎn)截面。對(duì) A 點(diǎn)進(jìn)行校核計(jì)算：22)(TMYX???因?yàn)榇宿D(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，取 代入數(shù)據(jù)得 ][b01??? 13075?代入數(shù)據(jù)可得： m7.6??N對(duì)于 A 點(diǎn)則有：（A 處直徑 ）][d1.03b???Mm50d?代入數(shù)據(jù)可得：Pa8.25.763b??）（因?yàn)? ][a8121b?????17滿足強(qiáng)度要求。所有軸承選用上述的合金鋼符合要求。6.4 軸承的選用與校核考慮到軸的直徑為 50mm，并且中間鐵桶由支架支撐，對(duì)軸承沒有力的作用，選用單列向心球軸承，型號(hào)為 0000，輕（2）窄系列 210 型。其參數(shù)為：m50d?90Dm0b?額定動(dòng)負(fù)荷 額定靜負(fù)荷 NCk7.6kN81.90?C（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷 P：由式： 知，對(duì)不受軸向載荷的球軸承，arYFXP?? 0?YX，；2rYZ??由前面計(jì)算已知： ；N791FZ4.10?； YY2NZ 37.2809712r1 ???FY14..022r2 ?得 1PZ .21r?2NFYZ 7.04..1022r2 ???（2）校核計(jì)算軸承的計(jì)算額定功率載荷 ，它與所選用的軸承型號(hào)的基本額定載荷'C值必須滿足下式的要求：C；?'h'1670nLP??為壽命指數(shù)，球軸承 ；3??18為軸承的預(yù)期使用壽命，查表 ；'hL h60'h?L解得： 2.97kW058.1617083.2'1 ????C6.k4..3'2綜上：軸承滿足使用要求，選用合理。19參考文獻(xiàn)：[1] 趙衛(wèi)軍，任金泉.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].北京.科學(xué)出版社，2011.（11）[2] 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，1997.7[3] 陳香久，陳一飛.小型電動(dòng)機(jī)原理使用維修 400 問[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998:110（帶輪選擇）[4] 孔凌嘉.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.2[5] 邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.北京：高等教育出版社，1997：118[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.7[7] 劉自然，李東梁，武文斌.輥式磨粉機(jī)磨輥的受力計(jì)算和強(qiáng)度分析[J].糧食與飼料工業(yè)報(bào)，2009，NO.12[8] 辛長(zhǎng)平.簡(jiǎn)明電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2010.2[9] 卜嚴(yán).機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.12[10] 上海電器科學(xué)研究院[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1[11] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998[12] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].第四版.北京：高等教育出版社，2004.1[13] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.7[14] 蔣曉、沈培玉、苗青.AutoCAD2008 中文版機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)出版社.2008.[15] 何銘新、錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.5 版.北京：高等教育出版社.2008.4[16] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.6 版.北京：高等教育出版社.2004.4[17] 劉混舉、趙河明、王春燕.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2010.6[18] 金清肅、范順成、范曉珂.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社.2006.2[19] 王慧、呂宏、王連明.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：北京大學(xué)出版社.2011.220致謝在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師張廬陵教授的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。沒有張老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。感謝我的班主任曾一凡老師，謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回?bào)，無私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向他表示由衷的感謝。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！