剝麻機的設計與仿真【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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前 言 在研究設計苧麻剝制加工機械的過程中，研究重點往往在機械結構方面，側重于機械材料和關鍵部件的選擇與設計，而忽視了對被加工物料苧麻莖稈的力學特性的研究，僅限經(jīng)驗估計。故在基于對麻桿進行物理機械特性分析的基礎上，科學的進行設計。通過擠壓、劃破、刮打等連續(xù)的工序，實現(xiàn)苧麻的完整剝制過程。工作原理仍然為壓輥擠壓、劃破和剝麻滾筒刮打。不過在具體的機構和傳動設計上作出了改進和創(chuàng)新,借鑒食品機械的部分機構，增加齒輪機構，可適應多變的加工環(huán)境；簡化了刀片割麻的復雜過程，直接在壓輥上設計滾刀，功能容易實現(xiàn)。設計中著重考慮實用原則、經(jīng)濟原則，優(yōu)先選用常見的標準件、優(yōu)先的公差配合、來源廣泛的工程材料。降低制造成本，提高農(nóng)機在農(nóng)村地區(qū)的推廣度，打破我國農(nóng)機面臨的現(xiàn)狀，為農(nóng)民帶來實實在在的好處。 塔里木大學畢業(yè)設計 目 錄 1引論 1 1.1本課題來源及研究的目的和意義 1 1.2本課題所涉及的問題及國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 1 1.3對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 1 1.4本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 2 1.5完成本課題的工作方案及進度計劃 2 2剝麻機總體設計 2 3主要工作部件的結構設計 3 3.1喂料板 3 3.2壓輥的設計 3 3.3導向板 4 3.4剝麻滾筒的設計 4 3.5機架和出料槽 5 4傳動系統(tǒng)的設計 6 4.1電動機的選擇 6 4.2V帶傳動的設計 7 4.3滾子鏈傳動的設計 9 5軸的設計 11 5.1主動剝麻滾筒軸的設計 11 6安裝和潤滑維護 12 6.1安裝事項 12 6.2軸承和齒輪的潤滑 12 6.3機器的使用維護 12 結論 13 致 謝 14 參考文獻 15 1引論 1.1本課題來源及研究的目的和意義 中國是世界上麻類資源豐富的國家，種植的主要麻類作物有苧麻、亞麻、紅麻、黃麻、劍麻、工業(yè)大麻（又稱漢麻）。苧麻、亞麻和紅麻的常年種植面積分別為世界種植面積第一。第二、和第三位[1].其中苧麻是我國極具特色的纖維作物，苧麻是蕁麻科苧麻屬多年生草本植物，俗稱“中國草”，原產(chǎn)于我國，栽培歷史悠久，作為紡織原料在我國已有近5000年的歷史[2]. 人們生活水平的不斷提高，各類天然纖維制品因其具有色澤自然、透氣性強、防腐抗菌等優(yōu)良特性，越來越被人們所青睞，具有廣闊的市場前景和經(jīng)濟價值。然而原料生產(chǎn)一直在高成本、低效益上徘徊。 1.2本課題所涉及的問題及國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 苧麻纖維需要通過剝制（俗稱剝麻/刮麻）和脫膠才能得到用于精紡的苧麻纖維。因此，苧麻的剝制加工是苧麻生產(chǎn)過程的關鍵環(huán)節(jié)，其剝制加工質量直接影響到苧麻織品的品質。但傳統(tǒng)的手工剝麻效率低，勞動強度大，技術要求高，已很難滿足苧麻的生產(chǎn)發(fā)展和市場需求，因此研制出一種簡單而實用的動力剝麻機已成為國內一項重要的研究課題，2008年以來，全球遭遇前所未有的世界性經(jīng)濟危機，麻類生產(chǎn)步入歷史低谷，出口市場比較疲軟。因受人民幣升值、生產(chǎn)成本上漲和世界經(jīng)濟發(fā)展減速的影響，麻紡企業(yè)正承受著巨大的壓力。盡管如此，我國麻類產(chǎn)業(yè)仍呈現(xiàn)出旺盛的生命力[3]. 國內研究現(xiàn)狀及分析 新中國成立前，苧麻纖維的收獲為人工扯皮，手工刮制。新中國成立后，麻類機械科研、生產(chǎn)發(fā)展迅速。先后開發(fā)出浣江2號、631型和72型等苧麻刮麻器[4], 在苧麻生產(chǎn)中大量推廣使用，僅72型刮麻器就推廣了150多萬套。成為我國苧麻剝制加工的主要工具之一。同時，中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院、南京農(nóng)機化研究院、湖南省農(nóng)機研究院和中國農(nóng)科院麻類研究所等單位組合聯(lián)合開發(fā)小組，開展苧麻剝麻機研制工作，但由于當時受各種條件限制，技術難度較大，未研制成樣機投入生產(chǎn)使用。 1980年中國農(nóng)科院麻類研究所成功研制6BZ-400型苧麻剝麻機后，才初步解決了苧麻剝制難的問題。在生產(chǎn)使用的苧麻機有6BM-40A型、6BM-400型和DT-0201型，但由于存在工效較低，麻紡企業(yè)拒收剝麻機等現(xiàn)象，剝麻機的推廣使用十分困難。而農(nóng)民對苧麻機械收獲的呼聲很高，研制高效、性能穩(wěn)定的苧麻剝麻機是目前生產(chǎn)上迫切需要解決的實際問題。它將作為發(fā)展苧麻生產(chǎn)的技術載體和支撐條件，為推動我國農(nóng)業(yè)結構調整和苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。 國外研究現(xiàn)狀及分析 國外從19世紀即開展苧麻收剝機械的研究。法國、德國、意大利、日本等國先后研制出多種型號的剝麻機，1903-1904年美國就有2000多件剝麻機專利，但均不是很理想。直到第一次世界大戰(zhàn)，苧麻加工才去的顯著進展。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于苧麻纖維用于軍事目的而引起重視[5]。但是，縱觀國外剝麻機的現(xiàn)狀及當前發(fā)展趨勢，我們認為,國外的大型麻類機械由于機型龐大，造價高，收剝質量不能完全滿足我國麻類收獲的農(nóng)藝和麻紡要求，難以使用我國市場，但可供研發(fā)借鑒。 1.3對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 成功設計出苧麻剝麻機應有以下幾個任務要求 (1)剝麻質量好。剝出的麻皮含雜率低，確保麻皮的質量，提高出麻率，且外觀色澤較好，能滿足麻紡工業(yè)的要求， (2)生產(chǎn)功效較高。能滿足一般植麻戶的需要。 (3)極具操作簡單，加工速度快，工作效率高，勞動強度輕。配用電動機或柴油機作動力，可以適合農(nóng)戶場上集中作業(yè)或田間地頭使用。在勞動緊張、新擴苧麻產(chǎn)業(yè)區(qū)以及種植叫集中的地區(qū)更為適用[6]。 (4)各部件結構緊湊，配合自如，可靠性、安全性高。 (5)解決纖維纏繞和變色問題。 優(yōu)質苧麻織品必須有優(yōu)質、穩(wěn)定的原料庫作保證。這就要求我國苧麻種植從目前小面積、個體化向區(qū)域化、良種化方向轉變。大規(guī)模苧麻的及時收獲需要有質優(yōu)、高效的收剝機器作保證，為此，要研制大、中型苧麻剝麻機，走集中化加工的道路。苧麻是季節(jié)性很強的纖維作物，大規(guī)模的苧麻收剝就必須有高效的大型苧麻剝麻機作保證。為適應苧麻生產(chǎn)發(fā)展的需要，應投入足夠的人力物力，著手開發(fā)自動化程度高的大型苧麻剝麻機，這樣不僅解決了麻竹原料及時收剝的問題，同時也解決了從個體農(nóng)戶收購的苧麻原料質差、摻假問題[7]。 1.4本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 在研究設計苧麻剝制加工機械的過程中，研究重點往往在機械結構方面，側重于機械材料和關鍵部件的選擇與設計，而忽視了對被加工物料苧麻莖稈的力學特性的研究，僅限經(jīng)驗估計，故在基于對麻桿進行物理機械特性分析的基礎上，科學的進行設計，通過擠壓、劃破、刮打等連續(xù)的工序，實現(xiàn)苧麻的完整剝制過程。解決了出麻率低、纖維色變和纏繞等問題！ 解決思路如下： (1)剝麻機的總體設計 (2)主要工作部件的結構設計 (3)傳動系統(tǒng)的設計 (4)軸的設計 (5)畫出裝配圖 1.5完成本課題的工作方案及進度計劃 完成本課題的方案：本課題在研究苧麻桿莖的力學特性的基礎上，探索剝麻機的脫皮原理，通過分析現(xiàn)有各種麻類加工機械存在的不足和可鑒之處，比較優(yōu)缺點，在前人研究的基礎上做適當?shù)慕Y構改進和簡化，同時也參考了其他類似在實際應用中的農(nóng)業(yè)加工機械的設計，以進一步完善設計中存在的的不足之處. 2剝麻機總體設計 因本設計是面向廣大的農(nóng)戶，故在設計結構和傳動系統(tǒng)的時候盡量考慮到選材和制造的通用性，初步設計思路是以電動機為原動力，必要的情況下也可用柴油機作為原動力，柴油機可直接從拖拉機上獲取，使剝麻機使用范圍不受電源的限制。 圖2-1 剝麻機工作原理示意圖 完成一次原料的加工又分以下幾個工序：上料、送料、壓麻、剝麻。上料采用人工的方式，操作人員只需將麻桿放入導料板中，麻桿便會沿著導料板送入兩壓輥之間，一旦麻桿進入壓輥后，便自動完成后面的加工過程。壓麻會對麻桿的組織結構起到一個預先的破壞作用，使其表皮和芯骨之間產(chǎn)生相對滑移，并可使較脆的芯骨壓碎，有利于出麻率的提高。壓麻不光是對麻桿的進一步破壞同時滾筒上的滾刀會將麻皮割破使麻骨直接暴露出來，便于兩者的分離。緊接著利用滾筒的高速旋轉刮打來實現(xiàn)麻皮和碎骨的分離，通過壓輥與剝麻滾筒的轉速之差對麻皮進行刮打，去除麻皮上的膠原物質，露出所需的粗纖維。利用滾筒的高速旋轉刮打來實現(xiàn)麻皮和碎骨的分離，最后纖維落于機體外并搜集起來。 根據(jù)工作原理和傳動的要求，確定剝麻機的傳動系統(tǒng)框架見圖2-2所示 圖2-2 傳動結構示意圖 3主要工作部件的結構設計 3.1喂料板 在正常的生長條件下，麻桿的粗細范圍一般在8-10mm，取其平均直徑為10mm，平均麻桿長度為1.5米。由于麻桿在送入壓輥之前，需要人工上料，再送入的過程中需要支撐板扶持。 本設計所用較為常見的T型槽作為喂料板，對麻桿起到一個徑向的定位作用。 （1）喂料板基本尺寸的確定：考慮到為了提高剝麻的效率，故作一個長為320mm、寬為90mm的喂料口。支撐板為T型，高度700mm。上底寬600mm，下底寬320mm。 （2）喂料板的制造：選用GB/709-88熱軋鋼板，公稱厚度為2mm，凹槽由焊接成型，并在喂料板的下面焊接兩個頂柱，用來固定喂料板。具體結構見圖3-1所示。 圖3-1 喂料板結構示意圖 3.2壓輥的設計 3.2.1工作原理 兩個做相對旋轉的壓輥對物料加以擠壓、摩擦，從而使麻桿在通過壓輥的時候，受到向前的牽引力，同時在力的作用下被壓扁成一定得厚度，其厚度取決于間隙e的大小，決定著壓輥的加工性能。 3.2.2徑向喂入麻桿的輸送條件 在麻桿開始喂入的瞬間，其所受到的力見圖3-2所示，到麻桿完全進入壓輥的過程中，莖稈受到壓輥的法向反力N和切向摩擦力T的合力不斷增大，并向著有利于輸送莖稈的方向變化。在喂料的瞬間，能使莖稈順利的進入壓輥間隙的條件為 （3-1） 由于初始施加的推力 Q 不大，可以忽略不計，因此上公式可以進一步簡化為 （3-2） 圖3-2 麻桿送入瞬間的受力圖 式中@—壓輥對麻桿的起始輸入角，與壓輥的直徑機麻桿的直徑有關； fo－壓輥與麻桿之間的摩擦系數(shù) 根據(jù)相關的實驗數(shù)據(jù)，以及為了獲得一應的擠壓效果，間隙e的取值在2-10mm之間變化時，可以滿足輸送和擠壓的要求。 考慮到壓麻桿的工作面無需作特殊的處理，故選用熱軋鋼管作為壓輥的工作面，截取一定長度以焊接的形式固定在軸上。壓輥間隙固定。 3.2.3壓輥的主要參數(shù)的選擇 （1）壓輥的直徑和間隙：選用熱軋鋼管GB8162-87 102×3.5，故壓輥的直徑D=102mm，若兩壓輥之間的間隙e在2-8范圍內變化，設麻桿的平均直徑d =10mm，則麻桿進入壓輥錢后的直徑變化d=2-8mm，起始輸送角a、壓輥直徑D、直徑變動d滿足 （3-3） 解得，滿足在之間變化要求。初定壓輥之間的間隙e=4mm。 （2）壓輥速度的選擇：喂料保證剝麻的質量，同時考慮到生產(chǎn)效率，根據(jù)實際經(jīng)驗的數(shù)據(jù)，初定壓輥的圓周速度為0.34m/s。 3.3導向板 為了使壓制好的麻桿順利進入剝麻滾筒，以及對麻骨進行彎折起進一步的破壞作用，達到最終剝麻的目的，故考慮在壓輥和剝麻滾筒之間加入一塊導向板，形成過道，改變麻桿的前進方向。材料選用公稱厚度為1mm的熱軋鋼板，具體結構見圖3-3 圖3-3 導向板 3.4剝麻滾筒的設計 3.4.1麻桿的受力分析 麻桿在一對剝麻滾筒的受力分析見圖 2-4 所示，由圖可知，滾筒對麻桿的打擊力為： （3-4） -剝麻滾筒的反拉力；-滾筒對麻桿的摩擦力； 、-滾筒對麻桿的法向擠壓力；-麻桿受到的重力。 圖3-4 剝麻滾筒受力分析 3.4.2基本結構設計 剝麻滾筒是本設計的最關鍵的工作部件，考慮到本設計主要是面向普通的農(nóng)戶，為了降低成本和簡化制造工藝，剝麻滾筒主要是由打板、圓盤和支撐軸三部分組成。剝麻滾筒選用規(guī)格為GB 709-88 3的熱軋鋼板用氣割的方式切割出所需尺寸的環(huán)狀圓盤，并在其邊緣焊接一段規(guī)格為 GB8162-87 100×5 結構用熱軋無縫鋼管，再將兩個組合體固定在支撐軸的兩端。為了便于安裝和維護，打板用碳素結構鋼代替，選用規(guī)格為Q235碳素結構鋼，依次將其焊接在圓盤外邊沿的鐵圈上。 3.4.3主要參數(shù)的選擇 參考以在實際生產(chǎn)中應用較為廣泛的各種機型，了解到一剝麻滾筒的直徑范圍在180-400之間變化，綜合本設計的特點，麻桿在正式剝制前麻骨和麻皮已有相當?shù)姆蛛x和粉碎，以及為了減少機器的體積，直徑可選較小的值，根據(jù)前面的選材，可知剝麻滾筒的直徑為 故環(huán)狀圓盤的直徑 考慮到打板應有適當?shù)拈g隙，選取打板數(shù)為 m =12 上下兩滾筒的打板有一定的嚙合，以起到刮麻、打麻的作用，取其重合度 則兩剝麻滾筒的中心距 滾筒速度的選擇：參考文獻可知，滾筒速度高時，會影響到剝麻質量，速度低時，機器的抖動較厲害，通常滾筒的轉速在200-500之間選取，處定滾筒的轉速n=300r/min。 3.5機架和出料槽 機架選擇采用普通碳素結構鋼，規(guī)格選用Q235，以焊接的方式結合，參考零件圖。在焊接好機架后，在機架的上方焊接熱軋鋼板GB709-88，厚度選用10mm，在安裝軸承的位置鉆孔，寬度略大于軸徑，以便于焊接好的工作件的裝入，軸承與機殼的連接采用螺栓GB/5780 M14×60。機架下端的出料槽是鑄造為一個整體，便于簡化機器的結構，采用焊接的方式與機架連接。剝麻機在打擊和擠壓麻桿的過程中，會產(chǎn)生麻骨碎屑，其于剝出的麻皮一并從出料槽出來，并有人工將其取走，將之分離開。機架的外形輪廓見圖2-5所示，機殼的厚度為10mm，安裝軸承處厚度為20mm，為了加強機殼的穩(wěn)定性添加了緊固件，與機殼采用螺栓定位的地方機殼厚度為15mm。 圖3-5 機架的輪廓 4傳動系統(tǒng)的設計 4.1電動機的選擇 (1) 電動機的類型和結構型號：按剝麻的工作條件和工作要求，選用一般用途的 Y (IP44)系列三相異步電動機，臥式封閉型。 (2) 電動機的容量 a)定義電動機軸為0軸，主動剝麻滾筒軸為1軸，從動剝麻軸為2軸，主動壓輥軸為3軸，被動壓輥軸4軸。 b)參考相關資料，當剝麻滾筒的轉速n=300r/min 時，其軸需要輸出的功率大致為1-2.5kW，各軸功率表如3-2所示。 c)確定各級主動軸、電動機的傳動效率。由《機械設計課程設計手冊》表1-7查得滾子鏈；V帶傳動；圓柱齒輪傳動，則各級傳動效率分別為： （4-1） （4-2） （4-3） （4-4） d)計算總功率?？紤]到傳動裝置的功率的損耗，則實際電動機軸上需要的輸出總功率 (4-5) （3）電動機的額定功率 由《機械設計課程設計手冊》表12-1選取電動機的額定功率Ped=1.5kW 根據(jù)滾筒的轉速，選擇同步轉速為1400r/min的Y90-L4型電動機 相關數(shù)據(jù)表 表4-1 電動機參數(shù)表 電動機的型號 額定 功率 電動機轉速 （r/min） 額定 轉矩 質量 （kg） Y90-L4 1.5 同步轉速 滿載 堵轉轉矩 最大轉矩 22 - - 1500 1400 2.3 2.3 - 表4-2 傳動參數(shù)表 項目 0軸 1軸 2軸 3軸 4軸 轉速（r/min） 1400 300 300 75 75 功率（kW） 1.5 1.0 0.41 0.1 0.10 轉矩 10.23 14.32 13.05 12.75 12.73 4.2V帶傳動的設計 電動機與剝麻滾筒之間的V帶傳動運動見圖4-1 圖4-1 V帶傳動簡圖 電動機的輸出功率，小帶輪的轉速，大帶輪的轉速 4.2.1計算功率 （4-6） 查《機械設計基礎》表13-7，考慮載荷性質和運轉時間，取=1.0，則 （4-7） 4.2.2選擇帶型 根據(jù)和，由《機械設計基礎》表13-9選取V帶型號為A型， 4.2.3確定大、小帶輪的基準直徑和帶速 確定小帶輪的直徑 （4-8） 取 小帶輪的速度為 （4-9） 帶速在s范圍內，合適。 4.2.4計算V帶基準長度和中心距a （4-10） 得， 考慮到要有足夠的空間安裝電動機，因此選取中心距 由《機械設計基礎》式13-2 (4-11) 可得 由《機械設計基礎》表13-2選取基準長度 求實際中心距a (4-12） 4.2.5驗算小帶輪包角 由《機械設計基礎》式13-1得 （4-13） 滿足的要求。 4.2.6確定V帶根數(shù) 由《機械設計基礎》式13-15 可計算出帶的根數(shù) (4-14) 由《機械設計基礎》表13-3知，基本額定功率，額定功率增量 由《機械設計基礎》式13-9的傳動比 (4-15) 由《機械設計基礎》表13-5得 由查＜機械設計基礎＞表13-7得，查表13-2得，由此可得 (4-16) 結合實際取2根。 4.2.7求作用在帶輪軸上的壓力 查《機械設計基礎》表13-1得， 故由《機械設計基礎》式13-17得單根V帶的初拉力 (4-17) 作用在軸上的壓力 (4-18) 4.2.8帶輪的結構設計 由前后的設計知，電動機的軸徑為28mm，主動剝麻滾筒的最小軸徑為30mm，根據(jù)帶輪的基準直徑與孔徑的尺寸關系，小帶輪選用實心式，大帶輪選用腹板式，將計算結果整理見表3-3所示 表4-3 帶輪參數(shù)表 帶型 A 實際軸間距 472 小帶輪基準直徑 90 V帶的根數(shù) 2 小帶輪孔徑 28 小帶輪包角 140 大帶輪基準直徑 420 壓軸力 394 大帶輪孔徑 30 輪緣長度 45 帶長 1800 輪緣長度 35 4.2.9帶傳動的張緊裝置 采用滑道式張緊裝置，將電動機安裝在由GB/709-88熱軋鋼板焊接而成形的滑道上，通過調節(jié)螺栓的位置，可以改變帶傳動的中心距，方便簡單。 4.3滾子鏈傳動的設計 4.3.1鏈輪齒數(shù) 由《機械設計基礎》表13-12選。 大鏈輪齒數(shù) 取。 實際傳動比 誤差遠小于，故允許。 4.3.2鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距。由《機械設計基礎》式13-22可得 (4-19) 4.3.3計算功率 由《機械設計基礎》表13-14差得,故 (4-20) 4.3.4鏈條節(jié)距 由《機械設計基礎》式13-25 (4-21) 由《機械設計基礎》表13-13得 (4-22) 采用單排鏈，，故 (4-23) 由《機械設計基礎》圖13-33查得當時，08A鏈條能傳遞的功率為1.7kw（＞0.81kW），故采用08A鏈條，節(jié)距 4.3.5實際中心距 (4-24) 4.3.6計算鏈速 由《機械設計基礎》式13-20 (4-25) 符合原來的假定。 4.3.7作用在軸上的壓力 如前所述,取 (4-26) 4.4齒輪傳動的設計 剝麻滾筒兩軸之間的齒輪傳動的運動簡圖見圖3-2 圖4-2 齒輪傳動運動簡圖 4.4.1計算兩軸之間的傳動比 4.4.2選擇材料及確定許用應力 考慮到軸的轉速和功率不是很高，對傳動比的精度要求不是很高，故齒輪采用45號剛，調制處理，齒面硬度197-286HBS，（《機械設計基礎》表11-1）由表11-5，取,， (4-27) (4-28) 4.4.3按齒面接觸強度設計 設齒輪按8級精度制造。去載荷系數(shù)K=1.5（＜機械設計基礎＞表11-3），齒寬系數(shù)（＜機械設計基礎＞表11-6）齒輪的轉矩 (4-29) 取(《機械設計基礎》表11-4) (4-30) 初定d=190mm 齒數(shù)取z=45，模數(shù) 齒寬 中心距 4.4.4驗算齒輪彎曲強度 齒形系數(shù)（《機械設計基礎》圖11-8），（《機械設計基礎》圖11-9） 由（《機械設計基礎》式11-5） (4-31) 4.4.5齒輪的圓周速度 (4-32) 對照《機械設計基礎》表11-2可知選用8精度和合適的。 考慮齒輪的徑向尺寸、材料、使用要求和經(jīng)濟等因素，選用鍛造方式生產(chǎn)毛坯，根據(jù)齒輪的分度圓直徑，齒輪選用實心式，具體結構尺寸見裝配圖。 5軸的設計 5.1主動剝麻滾筒軸的設計 5.1.1選擇材料和熱處理 根據(jù)軸的使用，選用45號鋼，正火，硬度為170-217HBS 5.1.2按扭矩強度估計軸徑 查《機械設計基礎》表14-2，取C=118，則由公式14-2得 （5-1） 按帶輪的標準系列，取其最小軸徑 5.1.3軸向定位 軸承的右端采用軸承座自身固定，左端采用軸肩定位，為了使軸肩通過軸承座的大端孔徑，取其孔徑d=31mm 齒輪和帶輪的徑向定位采用楔形鍵連接，由于對傳動的精度要求比較一般，故兩者與軸的配合公差均采用。 由于剝麻滾筒在工作面受到的載荷不均勻，且軸傳遞的動力不大，對軸的校核不是不設計的重點，所以省略。 5.2其他軸的設計 壓輥軸傳遞的轉矩，軸的許用應力，軸的長度， 軸在全長的扭矩不得超過，剛的切變模量。 圖4-1 壓輥的結構簡圖 5.2.1壓輥軸的強度校核 按強度要求，應使 （5-2） 故軸的直徑 （5-3） 按扭轉剛度要求，應使 （5-4） 由l=830mm，在軸的全長上，。故 （5-5） 該軸的直徑取決于剛度要求。圓整后去d=25mm。 由于各軸所安裝的工作部件尺寸基本相同，為了便于安裝和設計，軸承均采用GB/T7810型深溝球軸承，中間部分固定工作部件處的結構基本相同，其余結構設計、步驟與前面類似，根據(jù)具體的傳動零件的定位和安裝需要而定，具體設計結果可參見裝配圖。 6安裝和潤滑維護 6.1安裝事項 安裝整機時，先焊接好機架和工作部件，在機架上固定好軸座，再分別將工作部件 和軸的焊接整體部件從上或下的位置套入機架，固定好軸后，在將各傳動部件依次定位同時要檢查各工作部件裝好后能否靈活轉動。 6.2軸承和齒輪的潤滑 剝麻機的工作環(huán)境含水量較高、載荷輕，滾動軸承的潤滑選用潤滑脂潤滑。查《機械設計基礎》表11-7，齒輪傳動的潤滑，選用L-CKH普通開式齒輪油。 6.3機器的使用維護 機架和箱壁表面涂牌號F53-32灰酚醛防銹漆，可防止鋼材的氧化生銹，并可起到一定程度的美觀作用。由于麻桿的生產(chǎn)加工具有季節(jié)性，機器閑置時間較長，要注意防止各主要工作部件的生銹，因為苧麻中有單寧，會與鐵離子發(fā)生化學反應生成沉淀物質污染原料，生銹程度較嚴重的話，會影響纖維的成色，使用完一段時間后，要涂防銹油保存，再次使用時，要用堿液去除油、除銹，并做定期的清理。 結論 本設計的剝麻機的總體外形尺寸是2350×600×1250，具有機型小，操作簡單安全，使用常用的工程材料和標準零件易于生產(chǎn)制造等特點，可一次實現(xiàn)對原料的加工。在原有的基礎上新增的結構使所設計的機器具有更好的適應性，提高生產(chǎn)效率和剝麻的質量。 通過本次畢業(yè)設計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，總結有以下幾點： (1).在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，零部件的尺寸不能確定，使方案進行了多次修改，耽誤了大量時間。在計算過程中，對于帶輪和齒輪的基本尺寸，計算結果與實際生產(chǎn)加工有偏差，也相應作了修改。 (2).在剝麻機的總體結構設計上，由于計算量過大，導致剝麻機的結構布置不是很合理，而且機架尺寸的確定也比較麻煩。 (3).在四根軸的設計過程中，其基本尺寸進行了多次修改，最后利用三維實體軟件進行實體繪制與仿真，由于工作量太大，軸的校核部分沒有計算。 總體來說，在這次畢業(yè)設計中，收獲很大，平時在學習知識的時候，總是認為好多知識用不到，所以就沒有更深一步去理解。在此次設計中，我感到自己的知識面很窄，對知識掌握得不夠，在設計時，考慮問題太片面，導致零部件進行多次修改。由于工作量較大和時間緊張，在仿真這部分沒有完全表達出我的設計意圖，這也是遺憾之處。同時也期望在今后有其他畢業(yè)生能夠克服，做到十全十美。 致 謝 對于這次畢業(yè)設計的完成，首先感謝母校---塔里木大學的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我將以前學到的知識又重新回顧了一遍，知道了學習的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙指導老師的耐心指導，使我順利地完成了畢業(yè)設計。在此，深深地感謝指導老師，給予了我耐心的指導和幫助，體現(xiàn)出了他對工作高度負責的精神，特別是王旭峰老師，他利用上班的休息時間趕來為我指導，同時，在周末他也會隨時過來檢查進度。在整個設計的過程中，他耐心的指導，才使我的設計順利完成，同時也感謝在這幾年中給予我知識的各位老師。 對于這次畢業(yè)設計，由于時間倉促和自己所學軟件掌握熟練程度等因素，使這次畢業(yè)設計的仿真沒有達到最完美的效果，這不能不說是本次設計的遺憾之處。不過，它至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力，使我應用了以前solid works軟件中沒有用到的工具，同時，使我將以前所學的書本知識又重新復習了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅實的基礎。 最后，再一次衷心的感謝學校能夠給予我這次機會，使我將所學理論知識與實踐相結合，以及在這次設計中給予我指導的所有老師。你們傳授的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生。 參考文獻 [1]何宏彬,馬蘭,呂江南等.苧麻動力剝麻機的研究與應用平[J].中國麻業(yè)科學,2008,30（5）：1-5. [2]王邵文,麻類作物生產(chǎn)機械[J].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997.25(8)2-6. [3]熊和平,我國麻類產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與對策[J].中國麻業(yè)科學,2009.31(2):1-6. [4]龍超海,我國麻類作物生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀發(fā)展機遇與目標[J].中國農(nóng)科院，1998,33(2)：2-5. [5]龍超海.呂江南等,國內外苧麻剝制加工機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)科院.1999,25(4):3-6. [6]何宏彬,龍超海等,推廣苧麻剝麻機勢在必行[J].中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所,2001.36(2):2-7. [7]呂江南,龍超海等,苧麻纖維出加工機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2000,16(4):3-9. [8]機械工程手冊,專用機械(1),北京:機械工業(yè)出版社,1997:456-564. [9]吳宗澤,羅盛國.機械設計課程設計手冊[M].3版,北京:高等教育出版社2006.5:64-76. [10]楊可幀,程光蘊,機械設計基礎[M].5版,北京:高等教育出版,2006.5:204-239. 15 12 屆畢業(yè)設計 剝麻機的設計與仿真 設計說明書 學生姓名 馬永濤 學 號 8031208207 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 王旭峰 日 期 2012.6 塔里木大學教務處制 1、本課題來源及研究的目的和意義 中國是世界上麻類資源豐富的國家，種植的主要麻類作物有苧麻、亞麻、紅麻、黃麻、劍麻、工業(yè)大麻（又稱漢麻）。苧麻、亞麻和紅麻的常年種植面積分別為世界種植面積第一。第二、和第三位 [1].其中苧麻是我國極具特色的纖維作物，苧麻是蕁麻科苧麻屬多年生草本植物，俗稱“中國草”，原產(chǎn)于我國，栽培歷史悠久，作為紡織原料在我國已有近5000年的歷史[2]. 人們生活水平的不斷提高，各類天然纖維制品因其具有色澤自然、透氣性強、防腐抗菌等優(yōu)良特性，越來越被人們所青睞，具有廣闊的市場前景和經(jīng)濟價值。然而原料生產(chǎn)一直在高成本、低效益上徘徊。 2、本課題所涉及的問題及國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 苧麻纖維需要通過剝制（俗稱剝麻/刮麻）和脫膠才能得到用于精紡的苧麻纖維。因此，苧麻的剝制加工是苧麻生產(chǎn)過程的關鍵環(huán)節(jié)，其剝制加工質量直接影響到苧麻織品的品質。但傳統(tǒng)的手工剝麻效率低，勞動強度大，技術要求高，已很難滿足苧麻的生產(chǎn)發(fā)展和市場需求，因此研制出一種簡單而實用的動力剝麻機已成為國內一項重要的研究課題，2008年以來，全球遭遇前所未有的世界性經(jīng)濟危機，麻類生產(chǎn)步入歷史低谷，出口市場比較疲軟。因受人民幣升值、生產(chǎn)成本上漲和世界經(jīng)濟發(fā)展減速的影響，麻紡企業(yè)正承受著巨大的壓力。盡管如此，我國麻類產(chǎn)業(yè)仍呈現(xiàn)出旺盛的生命力[3]. 國內研究現(xiàn)狀及分析 新中國成立前，苧麻纖維的收獲為人工扯皮，手工刮制。新中國成立后，麻類機械科研、生產(chǎn)發(fā)展迅速。先后開發(fā)出浣江2號、631型和72型等苧麻刮麻器[4], 在苧麻生產(chǎn)中大量推廣使用，僅72型刮麻器就推廣了150多萬套。成為我國苧麻剝制加工的主要工具之一。同時，中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院、南京農(nóng)機化研究院、湖南省農(nóng)機研究院和中國農(nóng)科院麻類研究所等單位組合聯(lián)合開發(fā)小組，開展苧麻剝麻機研制工作，但由于當時受各種條件限制，技術難度較大，未研制成樣機投入生產(chǎn)使用。 1980年中國農(nóng)科院麻類研究所成功研制6BZ-400型苧麻剝麻機后，才初步解決了苧麻剝制難的問題。在生產(chǎn)使用的苧麻機有6BM-40A型、6BM-400型和DT-0201型，但由于存在工效較低，麻紡企業(yè)拒收剝麻機等現(xiàn)象，谷剝麻機的推廣使用十分困難。而農(nóng)民對苧麻機械收獲的呼聲很高，研制高效、性能穩(wěn)定的苧麻剝麻機是目前生產(chǎn)上迫切需要解決的實際問題。它將作為發(fā)展苧麻生產(chǎn)的技術載體和支撐條件，為推動我國農(nóng)業(yè)結構調整和苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。 國外研究現(xiàn)狀及分析 國外從19世紀即開展苧麻收剝機械的研究。法國、德國、意大利、日本等國先后研制出多種型號的剝麻機，1903~1904年美國就有2000多件剝麻機專利，但均不是很理想。直到第一次世界大戰(zhàn)，苧麻加工才去的顯著進展。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于苧麻纖維用于軍事目的而引起重視[5]。但是，縱觀國外剝麻機的現(xiàn)狀及當前發(fā)展趨勢，我們認為：國外的大型麻類機械由于機型龐大，造價高，收剝質量不能完全滿足我國麻類收獲的農(nóng)藝和麻紡要求，難以使用我國市場，但可供研發(fā)借鑒。 3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 成功設計出苧麻剝麻機應有以下幾個任務要求 1、剝麻質量好。剝出的麻皮含雜率低，確保麻皮的質量，提高出麻率，且外觀色澤較好，能滿足麻紡工業(yè)的要求， 2、生產(chǎn)功效較高。能滿足一般植麻戶的需要。 3、極具操作簡單，加工速度快，工作效率高，勞動強度輕。配用電動機或柴油機作動力，可以適合農(nóng)戶場上集中作業(yè)或田間地頭使用。在勞動緊張、新擴苧麻產(chǎn)業(yè)區(qū)以及種植叫集中的地區(qū)更為適用[6]。 4、各部件結構緊湊，配合自如，可靠性、安全性高。 5、解決纖維纏繞和變色問題。 優(yōu)質苧麻織品必須有優(yōu)質、穩(wěn)定的原料庫作保證。這就要求我國苧麻種植從目前小面積、個體化向區(qū)域化、良種化方向轉變。大規(guī)模苧麻的及時收獲需要有質優(yōu)、高效的收剝機器作保證，為此，要研制大、中型苧麻剝麻機，走集中化加工的道路。苧麻是季節(jié)性很強的纖維作物，大規(guī)模的苧麻收剝就必須有高效的大型苧麻剝麻機作保證。為適應苧麻生產(chǎn)發(fā)展的需要，應投入足夠的人力物力，著手開發(fā)自動化程度高的大型苧麻剝麻機，這樣不僅解決了麻竹原料及時收剝的問題，同時也解決了從個體農(nóng)戶收購的苧麻原料質差、摻假問題[7]。 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 在研究設計苧麻剝制加工機械的過程中，研究重點往往在機械結構方面，側重于機械材料和關鍵部件的選擇與設計，而忽視了對被加工物料苧麻莖稈的力學特性的研究，僅限經(jīng)驗估計，故在基于對麻桿進行物理機械特性分析的基礎上，科學的進行設計，通過擠壓、劃破、刮打等連續(xù)的工序，實現(xiàn)苧麻的完整剝制過程。解決了出麻率低、纖維色變和纏繞等問題！ 解決思路如下： 1.動力的選擇 2.傳動系統(tǒng)的設計 3.主要工作部件的結構設計 4.軸的設計 5.畫出裝配圖 5、完成本課題的工作方案及進度計劃 完成本課題的方案：本課題在研究苧麻桿莖的力學特性的基礎上，探索剝麻機的脫皮原理，通過分析現(xiàn)有各種麻類加工機械存在的不足和可鑒之處，比較優(yōu)缺點，在前人研究的基礎上做適當?shù)慕Y構改進和簡化，同時也參考了其他類似在實際應用中的農(nóng)業(yè)加工機械的設計，以進一步完善設計中存在的的不足之處 第1-2周 查閱相關文獻，撰寫開題報告。 第3-4周 走訪機械廠，進行測量，比較，決定設計方案。 第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關手冊，對各部分機構設計、計算，畫草圖。 第7-8周 運用AutoCAD軟件，設計工作視圖。 第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價，校核，修正。 第11-12周 完成產(chǎn)品說明書，準備答辯。 6、主要參考文獻 [1],何宏彬，馬蘭，呂江南 等，苧麻動力剝麻機的研究與應用 中國麻業(yè)科學，2008年 [2],王邵文 等，麻類作物生產(chǎn)機械。北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997 [3],熊和平 我國麻類產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與對策 中國麻業(yè)科學，2009 [4],龍超海 我國麻類作物生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀、發(fā)展機遇與目標，1998(02) [5],龍超海，呂江南 等，國內外苧麻剝制加工機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 中國農(nóng)科院。 [6],何宏彬，龍超海 等，推廣苧麻剝麻機勢在必行 中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所 2001年 [7],呂江南，龍超海 等，苧麻纖維出加工機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械學報 2000年1月。 [8],機械工程手冊，專用機械(1)/北京 機械工業(yè)出版社 1997.。