毕业设计制钵机设计说明书.doc

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1、摘要本文所设计的JX3000型制钵机是用来生产在农业生产中广泛使用的育秧钵。育秧钵的钵体由配有各种肥料的土壤做成圆柱状，上端有一凹孔，用来播种种子。用育秧钵进行育苗和移栽，能够保证种子有足够养料以及种子成苗后可以方便的移栽到田间，种子发芽率、成活率高，苗体强壮且防虫害。JX3000型制钵机，吸取了前人研究成果的精华，与手工制钵和过去的制钵机不同的是，JX3000型制钵机具有生产率更高，结构更简单，操作更方便，基本实现自动化，性价比高等优点；提高了生产效率并可实现大规模生产，可以保证秧苗早育、早熟、早上市，同时还能节约劳动力、种子、肥料、农药等。本文从JX3000型制钵机的工作原理、运动协调、总

2、体结构、运动和尺寸等多方面进行了说明和分析。关键词：制钵机；育秧；运动分析；营养钵AbstractJX3000 earthen bowl machine ,which is designed in this text ,is used to produce the seedling bowl ,which is very popular in the agricultural produce .The seedling bowl is made as a cylinder by the nutritional soil ,which consists of all kinds of ferti

3、lizer .And there is a cave pit in the top of the bowl , which is the very hole we put the seedling in .Growing and transplanting the seeds in this bowl can make sure the seeds have enough time and nutrition to grow with ,high germination rate ,high survival rate ,strong and anti-pest.JX3000 earthen

4、bowl machine ,differently from the former machine ,has lots of benefits just like :higher production ,easier structure ,more convenient handling ,automation and economy .Besides it can realize the earlier growth ,earlier maturity ,earlier on market , and it can economy labor force ,fertilizer and ag

5、rochemical at the same time.This text is going to introduce the JX3000 earthen bowl machine about its structure ,motion ,work principle and size.Keywords：earthen bowl machine ,nursery ,kinematical analysis ,bowl 目录1 综述11.1课题的研究意义和实用价值11.2现有制钵机研究状况的分析21.2.1ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备21.2.2简易纸筒育苗制钵机31.2.3 2ZBY31

6、0型水稻钵苗育秧播种机41.2.4 2BZJ50机械化制钵机41.3 设计要求52 功能原理方案设计62.1 设计要求62.2对执行机构的运动要求62.2.1 拌料、填料72.2.2 物料输送和各工序转移72.2.3 钵体的成型和冲出72.2.4 播种和覆土82.2.5 协调配合关系82.3 机构选型和传动方案设计82.3.1. 蜂窝煤制作机的分析研究82.3.2对文献中三种典型机构的分析，比较92.3.3 拟定传动方案153 绘制工作循环图174技术设计194.1运动设计与动力计算194.1.1电动机功率的选择194.1.2确定各传动机构的传动比214.1.3计算各轴的转速和功率224.2典

7、型零件的结构设计与强度校核234.2.1模盘的结构和尺寸确定234.2.2直齿圆柱齿轮的设计，校核244.2.3直齿圆锥齿轮的结构设计294.2.4皮带轮的设计344.2.5偏心轮结构设计364.2.6同步带结构设计434.2.7轴III的结构设计及其校核454.2.8轴承的校核。494.2.9 键较核51参考文献53谢 辞541 综述1.1课题的研究意义和实用价值为使秧苗在育秧期有足够养料以及秧苗成长后能被方便的移栽到田间，农业生产中曾使用过塑料袋或纸袋进行育苗，然后再进行移栽的方法。这种方法的确使农产品的质量和产量有了大幅度的提高。但是，塑料袋或纸袋用量很大，原材料难以解决，制作袋子和装营

8、养土费工时，塑料袋或纸袋是一次性使用后报废丢弃的，成本较高。此外，长期丢弃报废的塑料袋还会造成农田的白色污染，破坏环境，必然得不偿失。因此需要有一种培育秧苗用的育秧钵，如图 2-1所示。育秧钵由配有各种肥料的土壤做成圆柱状，上端有一凹孔。使用了这样的用营养土制成的钵体，之前提出的问题都迎刃而解了。用营养钵进行育苗和移栽，种子发芽率、成活率高，苗体强壮且防虫害，在农业生产中得以广泛应用。播种时，将种子播在凹坑里，覆土，待种子发芽长成秧苗后，将秧苗连同育秧钵一起移植到田间。为了制造营养钵，早期的方法是用手工制作。如下图所示，是一种手动轻便直冲式制钵器，主要用于玉米、棉花育苗营养钵的制作，可在室内也

9、可在田间地头制钵。该制钵器可按育苗位置投出钵体，节省了移取钵体的时间和劳力；由于压制钵体时可手动快速冲压，钵体强度均匀性好。但是效率相对较低，难以大规模推广使用。1 钵模2 导柱3 支撑腿4 冲头5 机架6 手柄图 1 制钵器（左）与制出的钵体示意图后来制造出一种像蜂窝煤制造机一样的制钵机，但机构复杂，零件多，易破坏且造价高。因此，我们有必要设计一种新型的育秧制钵机。 机械制钵育苗定向移栽技术，简单概括为：使用机械加工制成营养土钵，在钵体内培育秧苗，然后大田定向移栽。它与容器育苗定向移栽技术无多大差别，只是土钵育苗代替容器育苗，减少材料耗用，减少成本，提高工效，就塑料袋容器育苗而言，还减少污染

10、。它与传统种植技术仅差别于成苗期，田间管理并无差异。该技术易学易懂，增产效果显著。机械制钵育苗移栽技术，可以用于玉米，棉花，大豆，烟草，蔬菜，瓜果等经济作物。集中育苗、适时移栽是玉米、棉花等农作物增产的手段之一，但日前机械育苗移栽主要是采用穴盘或纸筒制钵育苗，人工喂入式移栽，投资大，移栽效率低，难以满足玉米、棉花大而积种植的需要，使育苗移栽技术受到限制。为适应大面积棉花玉米钵苗移栽的需要，根据日前农村劳动力水平，结合传统制钵育苗的优点，得出了利用钵模批量压制营养钵的方案，其主要工艺流程是:加土-成型-播种-覆土-压实-投出。因此，我们开始研究机械化制钵同时播种设备JX-3000制钵机(以下简称

11、制钵机)。1.2现有制钵机研究状况的分析目前在农业生产中得以广泛应用的营养钵主要由制钵机来制造，我国对机械制钵机的研究始于70年代，至今已研制了多种型号的制钵机，在“七五”期间，在北京引进了国外机械化育苗生产线，主要以生产蔬菜苗钵为主，可以实现钵土制备，钵体成型，打坑，精密播种，覆土等工艺；在“八五”期间，在引进消化基础上农业部立项，进行了“盘苗设备及配套技术研究”，研制了“精密播种生产线设备”。大多数以蔬菜，甜菜为主的苗钵：“机械化制钵机的研制”课题的研究被国家科委列入“九五”攻关项目，已研制出2ZBJ50机械化制钵机，能实现制钵过程机械化操作，它制造出来的营养钵能够满足玉米，棉花等经济作物

12、的移栽要求。随着九十年代制钵机械的迅猛发展，现将几种有代表性的制钵机分析如下：1.2.1ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备2ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备是由中国农业大学继2ZPY系列水稻抛秧机之后，研制开发的水稻钵盘育秧设备。其结构如图4所示：该设备由机架、动力部分、输送胶带、铺土设备、排种装置和覆土装置等组成。一次可完成钵盘的输送、铺底土、播种、覆表土和洒水（需另配）等水稻育秧播种作业的全过程。图4 2ZBZ-600型水稻钵盘育秧设备结构示意该套设备每小时播种约600盘，播种量和铺土量可调整，每钵播种35粒，空穴率比人工作业减少15个百分点，适用于宽度不超过340的软（硬）塑钵育秧盘，秧苗

13、出土整齐，能为水稻抛秧栽培提供合格的秧苗1.2.2简易纸筒育苗制钵机1991年黑龙江省二九一农场研制了一种简易营养制钵机，其构造简单，制造容易，取材方便。在育苗期时，由该机卷制的纸筒营养钵育的苗长势粗壮，根系发达，抗病害；在移苗时期，移栽时不松散，移栽后不需缓苗。它主要由机架，主被动棍，帆布带，台面板等构成，如图所示 图1-2 简易纸筒制钵机结构示意图1.2.3 2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机是由黑龙江农业工程研究所通过消化吸收外机的先进技术，结合我国国情而研制的一种播种且制钵的水稻育秧制钵机。该机采用了秧盘自动进给机构，2次装土工序，并在支架下安装有两个

14、行走轮，使机器便于移动，主要由机架部装，秧盘自动进给机构，床土部装，秧盘伸出架以及护罩板等组成，如图所示：图1-3 2ZBY310型水稻钵苗育秧播种机1.2.4 2BZJ50机械化制钵机2BZJ50机械化制钵机主要是为了满足大面积棉花和玉米钵苗移栽的需要，由山东工程学院主持，南京农业机械化研究所，淄博农科所等单位合作，共同承担的国家“九五”攻关课题：“机械化育苗移栽工艺和机具设备的研究”中研制开发的。2BZJ50机械化制钵机选用直线型设计方案，以液压为动力来实现各部分的传动。该机械化制钵机主要有模板运送机构，铺土机构，打孔机构，播种机构及压实脱模机构等组成，如图所示：图1-4 2ZBJ-50

15、机械化制钵机结构示意图钵体高80mm、直径80 mm、上端中心有一直径20 mm、深20 mm的圆坑（种坑）；钵体原料为事先拌好肥料、湿度适中、压缩比为1.2：1的壤土；生产能力：3000块/小时。 钵体压实成型、向钵中下种、覆土镇压、钵体冲出在一个循环中完成。1.3 设计要求图 5 钵体的示意图2 功能原理方案设计2.1 设计要求营养钵的大小营养钵的大小首先要满足农艺的要求, 即根据钵中所带的营养成分能保证幼苗在育苗期间生长的需要, 确定营养钵的最小体积。一般棉花的苗龄3035 天, 真叶3 叶;玉米苗龄2530 天, 长到3 叶1 心或4 叶1 心, 这时开始移栽。根据试验, 营养钵的体积

16、应大于20, 钵中的养分能维持幼苗的在育苗期间生长需要。其次, 要综合考虑机械适用性、用土量等多种因素。钵体高80mm、直径80mm、上端中心有一直径20mm的凹坑（高取40 mm）；钵体原料为事先拌好肥料、湿度适中、压缩比为1.2:1的壤土；生产能力：3000块/小时。按每年250个工作日，每天工作8小时计算；结构简单 ，体积小，维护方便，成本低；使用期限约5年。图 2-1 钵体的示意图2.2对执行机构的运动要求 图2-2 JX3000制钵机的工艺流程框图2.2.1 拌料、填料 将已拌好的营养土在搅拌箱内继续充分拌匀，并填入模孔然后刮平。搅拌箱内的搅拌叉可起填料推杆的作用，同时它也起到破坏营

17、养土的“安息状态”的作用，它在搅拌箱内作连续回转运动。JX-3000制钵机模盘依靠槽轮机构实现间歇回转，其结构如图所示：图2-3 槽轮模盘机构 2.2.2 物料输送和各工序转移 转盘上的模孔数至少应有六个，其工艺职能分别为待料，填料，成型，播种，覆土和冲出。转盘和模孔作间歇的转动。由控制系统带动起回转速度的快慢和各工序之间的转移。2.2.3 钵体的成型和冲出 两冲头作直线往复运动，在模孔中将土壤挤压成型和冲出钵体，成型冲头比冲出冲头的工作行程要长，其差值取决于钵体的尺寸、土壤的压缩比以及所选曲柄滑块机构的杆长关系等。2.2.4 播种和覆土 在钵体的成型和冲出过程之间要有播种和覆土机构，该机构由

18、棉花播种机的播种机构演变而来，是由同步带带动机构转动，同时取一定量的种子和土壤由导管导入钵体，同时完成播种和覆土。其机构采用下图结构：图2-4 上面的结构非常简单。由下端回转体的回转，通过其上的凹坑来取种子或营养土。其坑的的大小可以由种子的尺寸和需要覆土量来调节。2.2.5 协调配合关系 两冲头作直线往复运动。当转盘静止时，由冲头冲模而脱离模孔，再回复到冲压位置，完成一次冲压，同时播种轮转一周完成一次播种和覆土；周而复始。2.3 机构选型和传动方案设计2.3.1. 蜂窝煤制作机的分析研究经过对设计任务的分析，我们找到的完成设计任务的关键技术，于是我们可以寻找具 类似技术的设备装置，分析利用原装

19、置的结构和有利条件，消除其不利条件和增加缺少的条件。将原装置加以改造，以满足现设计的需要，这样既可以缩短设计周期，又可切实提高设计质量。制作营养育苗钵的关键核心技术是钵的成型与冲出，这与蜂窝煤的制作过程十分相似，故可将蜂窝煤制作机作为参考。 图2-5 蜂窝煤制作机的传动系统示意图图中电动机1经带传动2和齿轮传动3减速后，有圆锥齿轮4和拨杆上的拨销5推动槽轮6间歇回转，从而使与其固连的模盘7也间歇转动。滑块9在连杆8的带动下往复直动，其上固连有冲头13和脱模盘14，同时实现对煤粉冲压和对压成的蜂窝煤脱模。清扫刷11，同时实现对冲头和脱模盘的清扫动作。2.3.2对文献中三种典型机构的分析，比较在制

20、钵机的发展演化过程中，最早期的方法是手工制钵，纸筒制钵。后来根据制作营养钵的形状、制钵生产率指标和生产工艺要求, 人们发现了两种可供选择的方案: 圆盘式和直线式。其中最为典型的是新型育秧制钵机（圆盘式）和2ZBJ - 50 机械化制钵机（直线式）（1） 早期的手工制作方法 为了制造营养钵，早期的方法是用手工制作。如下图所示，是一种手动轻便直冲式制钵器，主要用于玉米、棉花育苗营养钵的制作，可在室内也可在田间地头制钵。该制钵器可按育苗位置投出钵体，节省了移取钵体的时间和劳力；由于压制钵体时可手动快速冲压，钵体强度均匀性好。但是效率相对较低，难以大规模推广使用。后来制造出一种像蜂窝煤制造机一样的制钵

21、机，但机构复杂，零件多，易破坏且造价高。 图2-6 制钵机与制出的钵体示意图1. 钵模 2.导柱 3. 支撑腿 4. 冲头 5. 机架 6. 手柄（2）新型育秧制钵机育秧钵有配有各种肥料的土壤做成圆柱状，上端做成一凹孔。播种时将种子播在凹孔中，覆土，待种子发芽长成秧苗后，将秧苗连同育秧钵一起移植到田间。为解决手工制作，效率很低，难以大规模推广使用和蜂窝煤制作机类似制钵机，结构复杂，零件多，易损坏且造价高等问题，人们设计了一种新型育秧制钵机，其结构如图2所示。新型制钵机由两大部分部分组成：工作机构和传动机构。 图2-7 新型制钵机的构造工作机构主要包括搅拌箱，搅拌器，模孔转盘，冲头等。其主要功能

22、是：a.将配有各种肥料的土壤搅拌均匀（土壤的含水率应保持在18%22%，即用手可以捏成团而落地即散碎），然后填入模孔中，充满后将余土刮平。b.将摸孔中松散的土壤经两次压紧成型，再将成型钵体从模孔中冲出。c.将相邻模孔移到冲头下面，再重复上述过程。传动机构 主要包括电动机，皮带轮，齿轮副，曲柄（偏心轮）连杆机构等。传动路线有两条：一条是有电动机-三角皮带直齿圆柱齿轮传动-曲柄滑竿机构组成，主要功能是完成压紧和冲出动作；另一条是由偏心轮-圆锥齿轮传动直齿圆柱齿轮传动转盘组成，其功能是完成土壤的搅拌和填料动作。（3）2ZBJ - 50 机械化制钵机的研制 2ZBJ - 50 机械化制钵机所制造营养钵

23、的形状是梯形钵，见下图1经反复试验,认定梯形钵重心低, 钵苗能平稳地从倾斜输送带翻至开沟器开出的沟底, 因而移栽时直立度高。本设计改变传统做法, 省去育苗盘, 采用直接在模板中压出营养钵的制钵方式。投资小、育苗灵活性大。营养钵制作工艺: 铺土刮平打孔播种压实脱模。压制成型的钵可放在育苗架或田间简易大棚内育苗。图2-8 营养钵形状总体构成和工作原理机械化制钵机主要由模板运送机构、铺土机构、打孔机构、播种机构及压实脱模机构等组成, 见图2 。图2-9机械化制钵机结构示意图工作时, 机体上的推爪在油缸的作用下来回往复运动, 将机体平台上的模板连续不断地推至铺土工位、打孔工位、播种工位及压实脱模工位,

24、 经各个工位的机械完成作业后, 压成型的营养钵落入接钵盘, 完成整个制钵作业。主要工作部件结构模板运送机构：模板运送机构由模板提升台、滑台、推爪、模板、翻板、倾斜滑道和机架等组成。模板的高度由营养钵的压实比来确定, 上面开有90 个长方体孔, 一次可以压出90 个营养钵, 每6 s 压出1 盘, 生产率可达54000 个/ h。更换模板可以压制圆锥体和其它形状的营养钵体。模板运送机构的功用是定时、精确地将模板运送到铺土刮平、打孔、播种和压实脱模等工位, 及时回收模板, 使模板循环使用。提升台将倾斜滑道送来的模板提升至滑台平面。推爪在液压油缸和传动机构的作用下向前运动, 将模板推到前一个工位。推

25、爪的不断来回运动, 推动模板一个工位一个工位前进。当脱模后的模板前进到活动翻板时, 翻板转动一定角度, 模板沿着倾斜的滑道滑至提升台的底部。铺土机构：铺土机构由提升机、料斗、刮土板和机架等组成。配制好的营养土由刮板式提升机送至料斗, 料斗中的翻板可定时控制供土量。翻板的动作, 通过齿轮齿条, 由模板连动。来回运动的刮土板将土刮入模孔内。打孔机构：打孔机构由打孔头、压板、液压缸和机架等组成, 见图3 。当模板被运送至打孔工位时, 压头和压板在油缸的作用下, 向下运动, 运动至规定的打孔深度(打孔深度可以调节) , 行程开关发出信号, 油缸在液压阀的作用下停止并返回, 完成打孔作业。图2-10 打

26、孔机构简图播种机构： 播种机构由料斗、播种箱、固定孔板、活动孔板、导种管、油缸和机架等组成, 见图4 。经过丸粒化的种子加入料斗, 料斗定时将种子供给播种箱。当模板运送至播种工位时, 播种箱在油缸的作用下来回移动一次, 播种箱内的种子在滚动刷子的作用下均匀地填入活动孔板孔内。播种箱后退时带动活动孔板移动, 使活动板上的孔和固定板上的孔一一对齐。种子沿着导种管落入模板孔内, 完成播种作业。将棉花玉米种子丸粒化后, 外形尺寸一致, 易于实现机械操作。试验表明, 空穴率 3 % , 重播率 2 %。图2-11 播种机构简图压实和脱模机构： 压实和脱模机构由压头、压板、液压缸和机架等组成。压头根据营养

27、钵形状的不同可设计成多种型式。当模板被运送至压实工位时, 压头和压板在液压缸的作用下向下运动, 运动至规定的高度(其高度可根据需要调节) ,油缸停止运动, 压头将模板中的营养土压实成所需的形状(如梯形钵或圆锥形钵等) , 完成压实作业。然后, 另一油缸使模板下垫板下移, 压头继续向下运动, 压成型的营养钵被顶入接盘, 取出盘子, 完成脱模作业。传动系统： 为使多工位协调一致, 实现精确定位, 传动机构简单, 该机选用了液压传动, 各工位的动作由液压缸来完成, 大大简化了整机设计。以上制钵方法的比较 手动轻便直冲式制钵器，主要用于玉米、棉花育苗营养钵的制作，可在室内也可在田间地头制钵。该制钵器可

28、按育苗位置投出钵体，节省了移取钵体的时间和劳力；由于压制钵体时可手动快速冲压，钵体强度均匀性好。但是效率相对较低，难以大规模推广使用。后来制造出一种像蜂窝煤制造机一样的制钵机，但机构复杂，零件多，易破坏且造价高。新型制钵机有如下优点：1.转盘转速是连续的，无停顿间歇，生产效率高，每小时生产育秧钵约3000个。2.制钵压紧力大小均匀，适宜，其压紧冲击力约1000N。3.整体结构简单，体积小，配套功率小，能耗少。4.动力机构传动链短，零件使用寿命长，且维修方便，造价低廉。 该机非常使用于瓜果，蔬菜，花卉以及棉花等经济作物大规模育秧使用。2ZBJ - 50 机械化制钵机 : 本设计改变传统做法, 省

29、去育苗盘, 采用直接在模板中压出营养钵的制钵方式。是一种以机械代替手工制作营养钵的高效制钵机, 更换压头和模板可生产各种不同形状和规格的营养钵, 可用于玉米、棉花、油菜等各种不同旱地作物的钵育苗时的营养钵制作。为今后集中化制钵和工厂化钵育苗, 大面积推广使用棉花、玉米移栽技术开发了一种高效实用的机具。投资小、育苗灵活性大。另外梯形钵重心低, 钵苗能平稳地从倾斜输送带翻至开沟器开出的沟底, 因而移栽时直立度高。总得来说，圆盘式制钵机结构紧凑, 占地面积小, 模板不用回收, 但回转圆盘加工精度要求高, 各工位调整比较困难; 如果是间歇式制钵机，采用圆盘式其工位调整就比较容易。直线式制钵机, 传送机

30、构加工简单, 各工位安装调整比较容易, 但占地面积大, 模板需及时回收。同时考虑到要应用限位开关，液压传动等知识面比较广，短期内不易完成。最后经比较, 决定采用圆盘式作为JX3000制钵机首选设计方案。2.3.3 拟定传动方案JX-3000型制钵机主要由两部分组成：工作机构和传动机构。 工作机构：主要包括搅拌箱、搅拌叉、槽轮转盘、冲头，导管等。主要功能是：（1） 将配有各种肥料的土壤拌匀，然后填入模孔中；（2） 将模孔中松散的土壤经压紧、成型并最终将钵体冲出；（3） 在成型和将钵体冲出之间有导管将种子和土壤导入，完成播和覆土。传动机构：主要包括电动机、皮带轮、齿轮副、曲柄连杆机构等，传动路线有

31、三条：一条是由电动机皮带传动直齿轮圆柱齿轮传动曲柄连杆机构所组成，主要功能是完成压紧和冲出动作；另一条是由直齿圆柱齿轮圆锥齿轮传动直齿圆柱齿轮转盘，其主要功能是完成土壤的搅拌和填料动作。并且由转盘上的槽轮完成间歇运动还有一条是由直齿轮圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮（曲柄连杆机构）-同步带 导管，主要功能是完成播种和覆土工作；图2-12 JX-3000型制钵机传动方案如图10所示，JX-3000型制钵机的总体布局的特点为：（1） 搅拌箱处于整机的最高的位置，便于直接将土壤在填料推杆即搅拌叉作用下，通过箱体底部的缺口自动填入下部转盘的模孔中。（2） 两冲头由同一个曲柄滑块机构带动，并且带动两冲头的滑轴V

32、轴（即曲柄滑块机构中的滑块）与转盘的回转轴合二为一，搅拌器的转轴与小齿轮9的转轴共用轴IV，结构因此得到简化，传动链紧凑，提高了传动精度。（3） 搅拌箱下面的支撑体采用“双八字”形铸件，电动机处于机体的最低位置有利于降低重心，稳定机身。（4） 带轮和高速齿轮置于支撑体左侧，滑轴，冲头及转盘置于支撑体右侧，一方面高速传动部分便于集中安装防护罩，另一方面有利于整机的平衡，此外也有利于装配，检修。（5） 播种和覆土机构采用导管引入，减小了体积，简化了机构。3 绘制工作循环图由于搅拌机构的运动是连续进行的，故主要考虑冲头和模孔之间的运动关系。为了协调它们之间的运动，特绘制出工作循环图，如图11所示。机

33、械的运动循环是指机械完成其功能所需要的总时间，通常以T表示。机械的运动循环往往与各执行机构的运动循环相一致，因为执行机构的生产节奏就是整台机器的运动节奏。执行机构中执行构件的运动循环至少包括一个工作行程和一个空回行程。在我们这个设计里就是这样，执行构件冲头的运动循环就是有一个工作行程和一个急速的空回行程。因此，可以冲头运动循环T可以表示为：式中 -执行机构工作行程时间； -执行机构空回行程时间。要绘制工作循环图，首先要确定执行机构的运动循环时间T。因为制钵机的生产率要求是3000个/小时，即50个/分钟。同时，偏心轮转一圈（360），冲头完成一次工作循环。所以，偏心轮的转速为n=50r/min

34、，其运动循环时间为T=60/n=1.2s其次，就是要确定执行构件各区段的运动时间及相应的偏心轮转角。由于冲头的工作行程是随着转盘一起转动的，而且转过的角度是确定的。所以，工作行程的时间可以根据转盘的转速和冲头转过的角度来确定；而空回行程的时间应该相对较短。与工作行程和空回行程相对应的偏心轮转角分别为180。绘制的工作循环图如下：图3-1 JX-3000制钵机工作循环图4技术设计4.1运动设计与动力计算4.1.1电动机功率的选择电瓷帽坯件机功率消耗主要有四部分：压紧和冲出时作功，但主要消耗在第一工位。模孔转盘上均匀分布着6个模孔，根据每小时生产定额，模孔转盘的转速为 转盘每转一圈，冲头上下6次往

35、复运动。则偏心轮的转速为 设偏心轮偏心距（曲柄长）为96mm，则冲头的最大位移速度为：由于传动带、齿轮的功率问题可以通过传动效率来解决，再忽略传动过程中摩擦消耗的功率，我们要考虑的功率就是搅拌器的功率、冲头的功率以及模孔转盘，播种及覆机构的功率。（1） 搅拌器的功率：因搅拌器转速较低，估计功率消耗为（2）冲头的功率：1)压紧冲头的功率：，其中（a）p是作用在接触面上的压强，单位为;（b）z是变形量，单位是厘米，由钵体高为80mm，压缩比是1.2:1可得模高为96mm,所以z=96-80=16mm=1.6cm；（c）k是跟土壤性质有关的比例常数，取0.25；（d）n 取1.所以，.由表可知，所以

36、p=39227pa.所以又由工作循环图可知，冲头速度曲线的a点对应于压紧冲头向下开始压紧土壤的速度，此时偏心轮相应的角位移为125，则 从而得到压紧冲头所消耗功率为 2) 冲出冲头的功率：在确定冲出冲头的功率时，我们忽略钵体的自重，只考虑克服钵体与侧壁的摩擦力所需要的功率。由公式，其中（a）是容器侧壁上的压强；（b）是作用在散体深度为h处的压强，取；（c）是散体的侧压系数，取0.7；（d）施压前的原有压强，取0。所以，根据公式，可求得25746pa.因此。又由工作循环图可知，冲头速度曲线上的b点对应于冲出冲头开始冲出钵体的速度，此时偏心轮相应的角位移近似为296，则从而得到冲出冲头所消耗的功率

37、为则（3）模孔转盘的功率：模孔转盘转动时要克服滑轴V与转盘间的滑动摩擦，转盘与机架间的摩擦，估计所消耗功率为 （4）播种及覆土机构的功率=0.08kw总功率 估计传动系统总机械效率为0.85，则电动机的功率至少应为 选出Y系列小型三相异步电动机，由表，Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机技术条件，选用Y90S4型，,由表其主要技术数据、外形和安装尺寸先下表：表4-1 电动机主要技术数据、外形和安装尺寸表型号额定功率/kW满载转速/r/min最大转矩重量/kgY90S41.114002.222外形尺寸/mmmmmmL(AB/2+AD)+HD中心高/mmH安装尺寸/mmAB轴伸尺寸/mmmmDE

38、平键尺寸/mmmmFG3102451909014010024508204.1.2确定各传动机构的传动比（1）因，则外传动总传动比为 考虑带传动比不宜过大，故传动比分配为，（2）当偏心轮转6圈的同时，要求经内传动路线后使得转盘转1圈，其总传动比应为 若取，则，即小齿轮的转速和偏心轮的转速一样。对于搅拌器兼刮板的转速没有严格要求，为简化机构，定为和小齿轮的转速相同，装在同一根轴上。4.1.3计算各轴的转速和功率（1）各轴的转速 （2）各轴功率由表，传动带取普通V带、绳芯结构：；由机械设计师手册：，（均取8级精度），则转盘所需功率 2) 轴V所需功率轴所需功率 轴所需功率（设偏心轮机构效率） 4)

39、轴所需功率 5) 轴所需功 4.2典型零件的结构设计与强度校核4.2.1模盘的结构和尺寸确定 模盘上有6个均匀分布的模孔，根据苗钵的规格和土壤的压缩比，现确定模孔的高度H=96mm,孔径d=80mm，转盘的材料为铸铁HT250，由于强度低，孔与外圆之间的壁厚不宜太薄，取10mm，由于是间歇传动，故采用了槽轮结构。 槽轮机构的典型机构如下图所示，他有主动拨盘1，从动槽轮2和机架组成。 槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地，间歇的进行转位。但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于转速不太高的场合。普通的槽轮机构有外槽轮和内槽轮机构之分。它们均用于平行轴间的间歇传动，但前者槽轮与拨盘

40、的转向相反，而后者则转向相同。外槽轮机构应用比较广泛。在机械中最常用的是径向槽均匀分布的槽轮机构。对于这种机构，在设计计算时，首先应根据工作要求确定槽轮的槽数Z和主动拨盘的圆销数n；再按受力情况和实际机械所允许的安装空间尺寸，确定中心距L和圆销半径r；最后可按图中机构的几何关系，由下列各式求出其它尺寸：拨盘轴的直径及槽轮的直径受以下条件限制: 锁止或弧的半径大小，根据槽轮轮叶齿顶厚度b来确定，通常取b=3-10mm 其中L=315mm，计算得： r=10mm b=10mmR=272.8mm S=157.5mm125.3mm 取 h=125.3mm转盘的结构和尺寸见下图图4-1 槽轮转盘结构、尺

41、寸图4.2.2直齿圆柱齿轮的设计，校核已知小齿轮传递的功率为1.06kW，小齿轮的转速，。传动比i=7，工作条件是连续单向运转，工作轻微冲击，有载启动，预定寿命H=1000h ，68个月检修一次。1. 选择材料确定初步参数（1）小齿轮1采用45钢，调质，取硬度值为255HBS。大齿轮2采用45钢，调质，齿面硬度取236HBS。两齿轮工作齿面硬度差为19，合适。（2）初选齿数 取小齿轮齿数为=20则大齿轮齿数（3）选择齿宽系数和传动精度等级选齿轮精度为8级精度（GB1009588）。 齿宽系数=0.533（4）由图35.2-16，35.2-17 按MQ级质量要求取值查得 2初定齿轮主要参数 因为

42、该传动为开式软齿面齿轮传动，故按齿根弯曲疲劳强度计算齿轮尺寸计算模数，按公式14-3（K取2） 由图1415查得大小齿轮的复合齿形系数（时）；由于齿轮单向受力，齿轮的许用弯曲应力 由于，故按小齿轮的抗弯强度计算模数采用直齿轮，按表142，取标准模数m=3mm，则齿轮中心距 由于是单件生产，不必取标准中心距，取=225mm。齿轮分度圆直径 工作齿宽，取齿轮圆周速度 由图14-3查得，端面重合度 ，满足要求。（3）齿轮1和2的几何尺寸如下： （3）校核齿面接触疲劳强度根据表1437公式确定式中各参数：分度圆上的切向力（1431）963.3N使用系数（表1439）取1.25，动载系数，查图149，取

43、1.085，齿数比u7齿向载荷分布系数1.0齿间载荷分布系数=1.1节点区域系数2.5材料弹性系数Z189.8重合度系数0.872螺旋角系数0.872由于1，可取1将以上数据代入计算式：537.4MPa计算接触强度安全系数（表1437）：则；式中各系数的确定：按式（1416）计算齿面应力循环数查图1437，得寿命系数：润滑油膜影响系数，查表1447，=0.87齿面工作硬化系数，按图1439，查得1.0将以上数据代入计算式：满足强度要求(4)齿根抗弯疲劳强度校核强度条件: 计算应力 , 其中 ,齿形系数, 应力校核系数,抗弯强度重合度系数抗弯强度螺旋角系数 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数带入式

44、中得 MPa MPa许用应力 式中； 极限应力 安全系数应力修正系数 寿命系数齿根圆角敏感系数 齿根表面状况系数尺寸系数 a则 验算结果符合要求4.2.3直齿圆锥齿轮的结构设计传递功率P=0.997KW， 传递转矩 齿轮转速 传动比i=1 预定寿命H=10000h1，选择齿轮材料及热处理要求,确定精度等级据表1428，两齿轮用，调质硬度257HBS接触强度极限应力 接触强度安全系数 弯曲强度极限应力 弯曲强度安全系数 2、初步设计选用直齿锥齿轮，按齿面接触强度进行初步设计公式载荷系数K=1.25 额定转矩T=189.07 Nm齿宽系数材料配对系数 计算结果 3.几何尺寸计算初选两齿轮数 齿轮分锥角 45模数 取模数大端分度圆直径 2010200mm齿宽中点分度圆直径 外锥距 中锥距 齿宽 b0.3141.4242.43mm 齿顶高齿根高顶圆直径 齿根角 齿顶角 顶锥角 根锥角 冠顶距 安装距 取 轮冠距 端分度圆齿厚 大端分度圆法向弦齿厚 大端分度圆法向弦齿高 当量齿数 当量齿轮分度圆直径 齿宽中点齿顶高 当量齿轮顶圆直径齿宽中点模数 当量齿轮基圆直径 （） 啮合线长度： 端面重合度4.齿面接触疲劳强度校核根据表1437公式确定式中各参数：节点区域系数2.5 材料弹性系数Z189.8接触强度重合度系数0.89 使用系