【文章內(nèi)容簡介】 幾點值得改進： 圖 已有制育秧缽機 制育秧缽機的改進設(shè)計 8 （ 1） 育秧缽的壓制壓力較小，用手制造時估計沖擊壓力約為 100 公斤左右，故壓緊 機構(gòu)可以設(shè)計得簡單一些； （ 2） 已有制缽機的轉(zhuǎn)盤是間歇運動，是靠端面凸輪離合器實現(xiàn)的。凸輪每轉(zhuǎn)動 60 176。 就停頓一次，機構(gòu)比較復(fù)雜，凸輪不易制作，且容易失效，造價也高。改進型制 育秧缽機在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的同時進行壓緊和沖出動作，從而取消了定位裝置和端面凸輪離合器，這樣，動作和機構(gòu)都比較簡單、也不容易失效； （ 3） 攪拌叉 19 可以直接裝在齒輪 9的軸上、省掉一對錐齒輪； （ 4） 用轉(zhuǎn)盤的方法將?？邹D(zhuǎn)位，此方法比較簡單，應(yīng)該保留。 這樣，在參考已有制缽機的基礎(chǔ)上加以改進，就形成了一個新的設(shè)計方案，見圖 所示，其傳動示意圖如圖 所示。 圖 改進型制育秧缽機 制育秧缽機的改進設(shè)計 9 圖 改進型制育秧缽機傳動示意圖 改進型制育秧缽機與已有制缽機相比有如下優(yōu)點： （ 1） 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn) 動是連續(xù)的，無停頓間歇，生產(chǎn)效率高，每小時生產(chǎn)育秧缽約 3000 個； （ 2） 制缽壓緊力大小均勻、適宜，其壓緊沖擊力約 1000N； （ 3） 整體結(jié)構(gòu)簡單，體積小，配套功率小，能耗少； （ 4） 動力機構(gòu)傳動鏈短，零件使用壽命長，且維修方便，造價低廉。 該機非常適合于瓜果、蔬菜、花卉以及棉花等經(jīng)濟作物大規(guī)模育秧使用。 制育秧缽機的改進設(shè)計 10 第三章 工作機構(gòu)的設(shè)計 工作機構(gòu)的功能 工作機構(gòu)包括攪拌箱、攪拌器、?？邹D(zhuǎn)盤。沖頭等，其主要功能是： （ 1） 將沒有攪拌均勻的配有肥料的土壤再次攪拌均勻（土壤的含水率應(yīng)保持在 18%22%，即用手可以捏成團，而落地即散碎），然后撥入?？字敝脸錆M再將多余的土壤刮掉； （ 2） ?？字兴缮⒌耐寥澜?jīng)第一道工位壓緊后，再經(jīng)第二道工位將壓緊成型的育秧缽 從模孔中沖出； （ 3） 將相鄰模孔移到?jīng)_頭下面，再重復(fù)上述過程。 針對工作機構(gòu)的要求，并參考已有制育秧缽機的工作機構(gòu)，改進后的新方案有如下一些特點： （ 1) 攪拌的結(jié)構(gòu)不變； （ 2) ?？邹D(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)不變，只是將間歇轉(zhuǎn)動改變?yōu)檫B續(xù)轉(zhuǎn)動，取消了端面凸輪離合器，簡化了機構(gòu)； （ 3) 因為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動是連續(xù)的，無停頓時間，所以要求沖 頭在壓緊和沖出過程中，也要跟隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。而在回程中當(dāng)脫離轉(zhuǎn)盤以后，又要回到原來的位置，進行下一次壓緊和沖出動作。為此，就設(shè)想出圖 的機構(gòu)。圖中兩個沖頭固定在沖頭座上，而沖頭座空套在軸上，由偏心輪經(jīng)過連桿帶動兩個沖頭一起作上下運動，完成壓緊和沖出動作。當(dāng)沖頭進入?？缀螅碗S轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)沖頭退出?？讜r，由于扭力彈簧的作用，沖頭就回到原來的位置。為了使沖頭準(zhǔn)確地回到原來的位置和準(zhǔn)確地進入?？祝仨氃O(shè)計定位和調(diào)整裝置。調(diào)整螺釘座固定在軸上，用調(diào)整螺釘調(diào)整沖頭的平面位置，以使沖頭準(zhǔn)確地進入?？住? 對工作機構(gòu)的要求 1. 攪拌原料、填料、刮除余料 為了能更好的使各種原料混合均勻，土壤原料可在送入攪拌器前人工進行加工均勻混合，將土壤在攪拌箱內(nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后靠攪拌器推動及自身的重力和流動性填入制育秧缽機的改進設(shè)計 11 ?？缀蠊纹?。攪拌器以旋轉(zhuǎn)的方式運動，以實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 圖 沖頭的往復(fù)及調(diào)整機構(gòu) 2. 物料的輸送和各工藝的轉(zhuǎn)接 為了實現(xiàn)指定的生產(chǎn)，要求轉(zhuǎn)盤上的?？讛?shù)不得少于 4 個，即待料?？?、填料?？?、成型?？住_出?？?。?？字谱髟谵D(zhuǎn)盤上，一起作回轉(zhuǎn)運動，在各個傳動件的協(xié)調(diào)動作下，使其具有一定的速度和位 移，完成缽體的制作工藝。 圖 制作育秧缽的工藝流程圖 制育秧缽機的改進設(shè)計 12 3. 成型和沖出的實現(xiàn) 為了提高生產(chǎn)率和簡化結(jié)構(gòu)，將成型和沖出分兩個沖頭同時實現(xiàn)，沖頭作上下直線往復(fù)運動，由于成型和沖出要求的行程不同，故兩沖頭的長度有差別，其尺寸長度與缽體和轉(zhuǎn)盤的尺寸有關(guān)。由于兩沖頭的運動規(guī)律相同，可用同一個機構(gòu)來帶動，因行程較長，這里選用曲柄滑塊機構(gòu)來帶動兩沖頭動作。 4. 各機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系 為了使該機實現(xiàn)規(guī)定的動作，要求各機構(gòu)（包括傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和其它輔助機構(gòu)）必須滿足一定的關(guān)系，不能發(fā)生干涉。 因該機的轉(zhuǎn)盤是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以要求沖頭在沖壓和沖出過程中能與轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動，而在沖壓或沖出完成后，能立即回到初始位置，繼續(xù)下一個循環(huán)動作。同時，沖頭在沖壓前（即空行程結(jié)束時）要能與轉(zhuǎn)盤的?？缀芎玫呐浜仙希@就要求帶動沖頭的曲柄滑塊機構(gòu)和帶動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)位機構(gòu)的 速比一定和滿足一定的傳動精度。 5. 各傳動機構(gòu)的速度控制和實現(xiàn) 為了實現(xiàn)已經(jīng)擬定的生產(chǎn)率，考慮到原動機（這里用電動機）的轉(zhuǎn)速過高的問題，需用減速裝置將原動機的速度降到所需的速度。在各種的傳動系統(tǒng)中，齒輪傳動以其傳動效率精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，壽 命長的優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，所以這里主要選用齒輪作各執(zhí)行機構(gòu)的傳動裝置。 擬定機器的工作原理圖和運動循環(huán)圖 1. 工作原理圖 圖 制造育秧缽工作原理圖 制育秧缽機的改進設(shè)計 13 該機的動力由電動機經(jīng)減速裝置減速后，分兩條傳動路線傳動到執(zhí)行機構(gòu)，一路經(jīng)齒輪機構(gòu)、曲柄連桿機構(gòu)傳到滑桿，滑桿帶動沖頭作上下的直線往復(fù)運動；另一路通過其它齒輪傳動，將動力提供給轉(zhuǎn)盤和攪拌器，使其實現(xiàn)物料的攪拌和模孔轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)位動作，如圖 所示。 2. 繪制兩沖頭工作循環(huán)圖 由于沖頭每作一次循環(huán)運動，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動 60176。，這里按轉(zhuǎn)盤每 轉(zhuǎn)動 60176。（偏心輪轉(zhuǎn)動 360176。）為一周期進行繪制循環(huán)圖。沖頭的行程位移公式（以沖頭運動到最低點為位置零點）為： （ 31） 其中 e — 為偏心輪的半徑； ?— 為偏心輪的轉(zhuǎn)角； 1s — 連桿長度； 2s — 導(dǎo)桿的長度 。 畫出沖頭的運動循環(huán)圖如圖 所示： 方案確定 本次設(shè)計由老式 制缽機改進得來，通過對老式制缽機的結(jié)構(gòu)功能分析，并針對各個機構(gòu)分別進行討論，得出新的制缽機方案。其老式制缽機的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示： ?？邹D(zhuǎn)盤方案的討論 特點：直接用齒輪傳遞功率和動力，轉(zhuǎn)盤工作過程中不停歇。實現(xiàn)簡單、可靠，沒有沖擊、振動，運動平穩(wěn)。但對沖頭工作中的定位和運動精度的要求相對較高。 （間歇式） 對本機來說，由于其結(jié)構(gòu)相對簡單，沖擊不是很大，精度要求一般，因此可選用比較常用的槽輪機構(gòu)做本機的間歇式運動機構(gòu)。 特點：轉(zhuǎn)位迅速，效率高，對沖頭的控制相對簡單，機構(gòu)零部 件較多，加工制造有制育秧缽機的改進設(shè)計 14 一定的困難，調(diào)節(jié)性能差，在撥銷進入和脫出槽輪時會產(chǎn)生有限的二次沖擊。 鑒于以上兩種方案各有其特點，并針對，本次設(shè)計要求，該機采用連續(xù)式運動轉(zhuǎn)盤機構(gòu)。 圖 制育秧缽機直線型運動循環(huán)圖 圖 老式制缽機的工作原理圖 制育秧缽機的改進設(shè)計 15 第四章 傳動機構(gòu)的設(shè)計 傳動機構(gòu)主要包括電動機、皮帶輪、齒輪副、曲柄（偏心輪）連桿機構(gòu)等。傳動路線有兩條： 一條是由電動機 —— 三角皮帶傳動 —— 直齒圓柱齒輪傳動 —— 曲柄滑桿機構(gòu)所組成，主要功能是完成壓緊和 沖出動作； 另一條是由偏心輪 —— 圓錐齒輪傳動 —— 直齒圓柱齒輪傳動 —— 轉(zhuǎn)盤組成，其功能是完成土壤的攪拌和填料動作。 電動機的選擇 電動機的功率確定 電動機的功率由該設(shè)備所消耗的功率決定。該設(shè)備消耗的功率主要有： 1. 壓緊和沖出時作功 沖頭工作時平均所受的壓力取 100kg（按經(jīng)驗選?。?，沖頭總行程為 160mm ，上下一次總位移為 320mm ，每小時往復(fù) 3000 次，所消耗功率按下式計算 P =F v = 3600nSF ?? （ 41） 式中 F— 沖頭在行程中所受的平均壓力，單位 N； S— 沖頭每次行程的位移量，單位 m ； n— 沖頭每小時的行程次數(shù)，單位 次 /小時。 因此 沖P =F v = 3600nSF ?? = 100 ? ≈ 2. 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中克服摩擦力做功 轉(zhuǎn)盤克服的摩擦力有：（ 1）底板（土缽擋板）與轉(zhuǎn)盤的摩擦； （ 2）攪拌箱的攪拌器與轉(zhuǎn)盤的摩擦； （ 3）土壤與轉(zhuǎn)盤的摩擦。 由參考文獻 [5]得：其消耗的功率大約為： 盤P =。 3. 攪拌器消耗功率 制育秧缽機的改進設(shè)計 16 由于攪拌器的轉(zhuǎn)速不高，估計推動 1 立方米的土料需要 1 噸的力。 攪拌器 的體積為： V = hr ?? 2? = = 3m 推動的土料需要的平均力： F = ?? = N 消耗功率： P =F v =F r?? = =≈ 取 攪P = 總的工作功率： 總P = 沖P + 盤P + 攪P =++= 總的機械效率選： 總? = 則電動機的功率為： 電P =總總?P = = 選擇電動機 由于該機為農(nóng)用機械，主要是針對農(nóng)村和農(nóng)場設(shè)計的，一般的農(nóng)村用電電壓為220V，又異步電動機比直流電動機使用方便，價格低廉，因此該機采用單相電容啟動異步電動機作動力源。電動機型號為 YC100L4，其特性參數(shù)見下表 ： 表 41 電動機的特性參數(shù) 電壓 / V 功率/kW 轉(zhuǎn)速/r min 1? 效率（ %） 功率因數(shù) 額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 /A 220 1500 73 37 采用 B3 型安裝，其安裝尺寸見下表： 制育秧缽機的改進設(shè)計 17 表 42 電動機的安裝尺寸 系列 機座號 安裝尺寸 A B C D E F G H K YC 系列 100L 160 140 63 28 60 8 24 100 12 外型尺寸見下表 表 43 電動機的外型尺寸 外型尺寸（不大于） AB AC AE DH L 205 220 130 260 430 確定各傳動機構(gòu)的傳動比 該機的傳動機構(gòu)傳動路線組成：電動機的動力經(jīng)帶輪傳給單級開式齒輪減速器，然后分兩路傳動，一路由錐齒輪傳給轉(zhuǎn)盤和攪拌器，另一路由偏心輪帶動滑桿和沖頭作上下的往復(fù)運動。 考慮到生產(chǎn)率的要求和工作機構(gòu)的配合，各傳動機構(gòu)的傳動比應(yīng)滿足下列關(guān)系： 1. 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)盤n = 60?轉(zhuǎn)盤的?？讛?shù)　 每小時生產(chǎn)定額 = 6063000? = r/min 2. 偏心輪的轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計工藝，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，要求沖頭作 6 次上下往復(fù)運動，則偏心輪的轉(zhuǎn)速為： 偏n = 轉(zhuǎn)盤n 6= 6= r/min 3. 總的傳動比 主傳動路線要求將電動機的轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動 帶i ，直齒圓 柱齒輪傳動 齒i 降到偏心輪的轉(zhuǎn)速，其總的傳動比 主i 為： 主i = 帶i 齒i =偏電nn = = 制育秧缽機的改進設(shè)計 18 由于帶傳動的傳動比不宜太大，一般≤ 5，故可分配傳動比 帶i =4， 直齒i =。 4. 內(nèi)傳動路線傳動比 要求偏心輪轉(zhuǎn) 6 圈時轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一圈，因此就要求兩錐齒輪的傳動比 錐齒i 和轉(zhuǎn)盤齒輪的傳動比 轉(zhuǎn)盤齒i 乘積等于 6，即： 內(nèi)i =轉(zhuǎn)盤偏nn = 錐齒i 轉(zhuǎn)盤齒i =6 5. 其它齒輪的傳動比 為了保證轉(zhuǎn)盤和攪 拌器的尺寸和攪拌器的速度，并簡化機構(gòu)，選兩直齒錐齒輪的傳動比 錐齒i =1，則小齒輪 5 和直齒圓柱齒輪的傳動比 轉(zhuǎn)盤齒i =6。所以小齒輪 5 的轉(zhuǎn)速、攪拌器的轉(zhuǎn)速和偏心輪的轉(zhuǎn)速三者相同。 計算各軸的轉(zhuǎn)速和功率 根據(jù)傳動比及功率計算方法，可按公式 2n = in1 和 2p = ??1p 計算。 已知電動機 YC100L4，其 電p = 電n =1500r/mir，又 帶i =4， 直齒i =， 錐齒i =1，轉(zhuǎn)盤齒i =6，由參考文獻 [11]選： 帶? = 齒? = 滾? = 再由參考文獻 [5] 得： 偏心輪? = 1. 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 Ⅰn =帶電in = 41500 =375 r/min 制育秧缽機的改進設(shè)計 19 Ⅱ軸 Ⅱn =直齒帶電直齒Ⅰ ii n??in = ? =50 r/min Ⅲ軸 Ⅲn =錐齒Ⅱin = 150 =50 r/min 2. 各軸功率 由前面的計算可知，轉(zhuǎn)盤所需功率 轉(zhuǎn)盤P = kw。所以有 Ⅲ軸 ⅢP =滾齒轉(zhuǎn)盤 ?? ?P +滾攪拌?P = ? + =≈ kw Ⅱ軸 ⅡP =滾齒Ⅲ ?? ?P +滾偏心沖 ?? ?P = ? + ? = kw Ⅰ軸 ⅠP =滾齒Ⅱ ?? ?P = ? = kw 制育秧缽