【文章內(nèi)容簡介】 圖41 機架如圖41，機架采用槽鋼焊接而成，基本尺寸為A=100mm，B=48mm，S=，、B、S分別為槽鋼的寬度、腿高度和腰厚度。 制缽機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計圖42 總裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、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42（I）。如圖43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43 壓實，投出機構(gòu)圖 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44 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，影響整臺機械的工作，所以將模具上方的結(jié)構(gòu)加工成弧形，即頂端帶有弧形的圓柱體，弧形半徑與滾筒的半徑相等。經(jīng)設(shè)計計算得制缽模具主要參數(shù)為：模具內(nèi)徑: 。模具高度：模具頂部圓弧半徑：具體結(jié)構(gòu)形式見圖44。 活塞及活塞桿的設(shè)計（1）活塞的設(shè)計在設(shè)計活塞的過程中從以下兩大方面考慮：其一， 缽在壓實和投出的過程中，活塞是與其料直接接觸的，活塞外壁與制缽模具內(nèi)壁有配合，整個活塞在制缽模具中運動，所以為了減少活塞在模具內(nèi)運動的過程中活塞頂部容積中的料進入模具內(nèi)壁和活塞外壁間將活塞卡死的幾率，所以并沒有將整個活塞外壁與模具內(nèi)壁配合，只取了配合段L；其二，為了安裝的方便，所以將活塞開有內(nèi)螺紋與活塞桿連接，同時考慮防止螺紋連接的松脫，故在活塞壁上開有螺紋孔以便安裝緊定螺釘。 經(jīng)設(shè)計計算得活塞的主要參數(shù)為: 活塞大端外徑: 活塞整體長度: 與模具配合段長度: 具體結(jié)構(gòu)形式見圖45。 圖45 活塞結(jié)構(gòu)圖（2）活塞桿該機中的活塞桿螺紋左段與活塞連接，而右段與方軸連接。在缽體機工作的過程中，方軸對活塞桿產(chǎn)生推力（拉力），從而帶動活塞運動。為了得到預(yù)定的營養(yǎng)缽尺寸，所以要求對左段的長度為當(dāng)安裝活塞后端面與活塞端面平齊。同時為了在壓實的過程中，獲得種坑，故地在左段的斷面上制造出小凸頭，活塞桿的結(jié)構(gòu)形式見圖46。 圖46 活塞桿結(jié)構(gòu)圖 導(dǎo)向筒的設(shè)計由于活塞桿一端在制缽模具相連,另一端是與方軸相連,所以為了防止活塞桿在工作的過程中不被卡死,以及讓活塞桿的轉(zhuǎn)動始終與滾筒同步,所以在制缽模具的下端安裝導(dǎo)向筒。由于活塞桿的導(dǎo)向段與導(dǎo)向筒的內(nèi)壁之間總存在著相對運動，所以為了減少磨損以及簡化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向筒采用無油潤滑材料。同時，導(dǎo)向筒的長度不能太短，如果太短，會很容易產(chǎn)生自鎖，致使活塞桿被卡住，而不能正常工作。所以經(jīng)設(shè)計計算得導(dǎo)向筒的主要參數(shù)為：內(nèi)徑：長度：具體結(jié)構(gòu)形式見圖47。圖47 導(dǎo)向筒結(jié)構(gòu)圖 方軸的設(shè)計方軸是通過滾子子與凸輪連接，方軸的主要作用是連接5個活塞桿，使5個活塞桿同時擠壓缽，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計就可以實現(xiàn)只用兩個凸輪推動5個活塞桿，這樣就大大簡化了結(jié)構(gòu)。（1）方案選擇方案一，采用圓軸，如圖。采用該方案，活塞桿與該圓周的連接是通過螺紋直接與圓軸的孔內(nèi)螺紋連接。這種方案的優(yōu)點是軸的加工工藝性好，但在圓軸上開5個孔對軸的強度的削弱較大，孔不易加工，同時軸內(nèi)的螺紋孔與活塞桿直接相連，這樣安裝活塞桿不方便，且連接不牢靠,見圖48。 圖48 方案一方案二，采用方軸，如圖。該方案是與活塞桿連接段采用方軸，并且在該段上開有光孔，將活塞桿的一端穿過方軸后用螺母連接。該方案的優(yōu)點是孔對軸的強度削弱較小，且孔易于加工便，且與活塞桿，安裝方，連接牢靠，缺點是該軸的加工工藝性較差。綜合上述分析，采用方案二。這里在方舟上設(shè)有圓柱形段I、II，這是因為小凸輪在旋轉(zhuǎn)的過程中會推該軸段，所以為了使小凸輪在推該軸的過程中接觸良好，所以在I、II處采用圓周形軸段,方軸結(jié)構(gòu)見49圖。圖49 方案二 刮土機構(gòu)設(shè)計刮土機構(gòu)由兩部分組成：1刮土板和2彈簧合頁，刮土板由合頁安裝在混料箱3的左右側(cè)板上。當(dāng)制缽模具裝完料繼續(xù)轉(zhuǎn)動到右刮土板時，刮土板會將模具中多余的土刮去，使多余的料留在混料箱內(nèi)，見圖410。經(jīng)計算，刮土板與中心線的推薦夾角范圍為。夾角過小，則刮土效果不明顯，若夾角過大則使混料箱中的料與刮土板的水平方向接觸面積過大從而增加了刮土板所受的壓力。 圖410 刮土機構(gòu) 圖411 總裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1機架，2支座，3軸承端蓋，4螺釘，5緊定螺釘，6齒輪，10沉頭螺釘，8軸承端蓋9凸輪，11滑套，12長套筒，13深溝球軸承，14主軸，15油封，16圓環(huán)，17套杯圖412 套杯、凸輪安裝結(jié)構(gòu)總圖 套杯及主要零件的安裝方法先將凸輪9通過沉頭螺釘10安裝在套杯17的凸緣上，然后將主軸13從套杯17的右端穿入，再將圓環(huán)15安裝到套杯16的右端，然后安裝左軸承蓋，接著裝長套筒12和左端深溝球軸承，然后將滑套11裝入套杯，接著將已裝好齒輪6的左端蓋安裝到滑套11上，最后將已安裝好在支架1上的剖分式機座將套杯17的左安裝端卡卡緊，如圖412所示。 主要零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計（1）套杯 套杯17的結(jié)構(gòu)工藝性在該制缽機中非常重要，套杯工藝性好，則會便于凸輪，端蓋等零件的安裝及定位。所以從便于安裝及定位可靠等方面考慮，設(shè)計的套杯結(jié)構(gòu)見圖413所示。套杯的I 段和III段是用來安裝深溝球軸承的，所以為了便于軸承的安裝，故在I段和III段之間加工了一段比軸承外徑稍大的工藝孔。同時在套杯右端的結(jié)構(gòu)IV主要是為了安裝密封圈，避免土等雜質(zhì)進入軸承，影響軸承的工作。而套杯周邊留有帶有螺釘孔的凸緣是為了便于用螺釘安裝凸輪，否則通過在套杯上設(shè)置鍵來安裝凸輪不僅會導(dǎo)致鍵槽削弱套杯的整體強度，而且在該方案中鍵連接定位不如螺釘連接牢靠，套杯結(jié)構(gòu)如圖413所示。 圖413 套杯結(jié)構(gòu)（2）滑套 由于主軸轉(zhuǎn)速不高僅72r/min，同時為了便于齒輪凸輪9的安裝，以及減小機器整體的高度，所以這里采用了由無油潤滑材料制成的滑套11安裝在端蓋8和套杯17之間。而滑套的軸向定位是通過右端套杯17的凸緣和左端齒輪6的輪轂進行定位的。又因為在工作的過程中，套杯17靜止而滾筒左端蓋8轉(zhuǎn)動，所以為了在工作的過程中滑套始終和端蓋8一起旋轉(zhuǎn)，故安裝了緊定螺釘5，如圖412所示。（3）圓環(huán)套杯17右端的結(jié)構(gòu)IV不僅是為了安裝密封圈，而且也可以為右端軸承起到軸向定位，如果不用圓環(huán)，則會使右端軸承的靜止的外圈和轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈都與靜止的套杯接觸，如圖414（a），這種情況在機械設(shè)計中是不允許的，所以這里單獨設(shè)計了圓環(huán)16就解決了這一問題，如圖414（b）所示。 a b圖414 圓環(huán)定位圖 凸輪機構(gòu)設(shè)計凸輪機構(gòu)是一種常用的高副機構(gòu)，它主要由凸輪（主動件）、從動桿和機架組成。圖示為典型的盤狀凸輪及移動凸輪。其工作原理是：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動或移動時，借助凸輪輪廓曲線的向徑r(盤狀凸輪）或高度h(移動凸輪）的變化而使從動桿得到預(yù)期的運動規(guī)律。凸輪機構(gòu)按從動件的運動形式分類：尖端從動件：這種從動件結(jié)構(gòu)最簡單，尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，以實現(xiàn)從動件的任意運動規(guī)律。但因尖頂易磨損，僅適用于作用力很小的低速凸輪機構(gòu)。滾子從動件：從動件的一端裝有可自由轉(zhuǎn)動的滾子，滾子與凸輪之間為滾動摩擦，磨損小，可以承受較大的載荷，因此，應(yīng)用最普遍。平底從動件：從動件的一端為一平面，直接與凸輪輪廓相接觸。若不考慮摩擦，凸輪對從動件的作用力始終垂直于端平面，傳動效率高，且接觸面間容易形成油膜，利于潤滑，故常用于高速凸輪機構(gòu)。它的缺點是不能用于凸輪輪廓有凹曲線的凸輪機構(gòu)中。曲面從動件：這是尖端從動件的改進形式，較尖端從動件不易磨損。結(jié)合機構(gòu)的特點，本課題中采用的是滾動從動件。即使用是滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。 凸輪機構(gòu)設(shè)計（1）從動件運動規(guī)律的選擇從動件運動規(guī)律的設(shè)計涉及許多方面的問題，除考慮剛性沖擊和柔性沖擊外，還應(yīng)對各種運動規(guī)律所具有的最大速度vmax、最大加速度amax及其影響加以比較。1) 愈大，則動量 愈大。若從動件突然被阻止，過大的動量會導(dǎo)致極大的沖擊力，危及設(shè)備和人身安全。因此，當(dāng)從動件質(zhì)量較大時，為了減小動量，應(yīng)選擇vmax值較小的運動規(guī)律。2) 愈大，慣性力愈大。作用在高副接觸處的應(yīng)力愈大，機構(gòu)的強度和耐磨性要求也就愈高。對于高速凸輪，為了減小慣性力的危害，應(yīng)選擇amax值較小的運動規(guī)律。常用的幾種運動規(guī)律的 、 沖擊特性及適用場合見表41所示。表41 從動件常用運動規(guī)律因推桿的轉(zhuǎn)速僅為6/rmin,速度低，載荷也不大，故選用等速的運動規(guī)律。（2）設(shè)計原理：利用反轉(zhuǎn)法。首先取滾子中心為參考點，把該點當(dāng)作尖底從動件的尖底，按照上述方法求出一條輪廓曲線h。再以h上各點為中心畫一系列滾子，最后作這些滾子的內(nèi)包絡(luò)線h39。（對于凹槽凸輪還應(yīng)作外包絡(luò)線h39。39。）。它便是滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪的實際輪廓曲線，或稱為工作輪廓曲線，而h稱為此凸輪的理論輪廓曲線。由作圖過程可知，在滾子從動件凸輪機構(gòu)設(shè)計中，r0是指理輪廓曲線的基圓半徑，見圖415。當(dāng)e=0時，即得對心直動從動件凸輪機構(gòu)。這時，偏距圓的切線化為過點O的徑向射線，其設(shè)計方法與上述相同，也就是該凸輪的設(shè)計方法。 圖415 反轉(zhuǎn)法原理 圖416 滾子直動從動件盤型凸輪圖 （3）確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸在設(shè)計凸輪機構(gòu)時，凸輪的基圓半徑取得越小，所設(shè)計的機構(gòu)越緊湊。但是，必須指出，基圓半徑過小會引起壓力角增大，致使機構(gòu)工作情況變壞， 顯然，在其他條件不變的情況下，基圓半徑越小，壓力角a越大?；鶊A半徑過小，壓力角會超過許用值而使機構(gòu)效率太低甚至發(fā)生自鎖。因此實際設(shè)計中，只能在保證凸輪輪廓的最大壓力角不超過許用值的前提下，考慮縮小凸輪的尺寸，故設(shè)初步確定凸輪的基圓半徑為，推桿滾子半徑為 。（4）求理論廓線和工作曲線推程階段 2）遠休止階段 3）回程階段 4）近休止階段 取計算間隔為將以上各相應(yīng)值帶入公式計算理論輪廓線上各點的位移量，計算結(jié)果見表42。表42 凸輪位移5）滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的實際工作曲線是將理論輪廓線向內(nèi)偏移一個滾子半徑，見圖417。圖417 凸輪的的曲線輪廓 凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1