多功能秸秆粉碎机结构设计.doc

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1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11 设计目标11.1 项目背景31.2 国内外研究现状31.2.1国内研究现状31.2.2国外研究现状41.3 发展趋势51.4 主要研究内容61.5 设计成果61.6 本章小结62 设计要求72.1 主要参数及工作条件82.2 设备组成82.3 设备工作原理92.3.1粉碎碰撞原理分析92.3.2秸秆粉碎工作原理92.4 本章小结103 秸秆粉碎机的构造及计算103.1 秸秆粉碎机的总体结构113.2 秸秆粉碎机电机选型及扭矩计算113.3 带传动的计算与校核143.4 主轴的计算及强度核算193.5 本章小结214 锤片的设计、选型及排布2

2、14.1 本章小结235 产品渲染图的制作245.1 产品实物模型295.2 本章小结30结 论31参考文献32致 谢34本科论文摘 要该课题所研究的多功能秸秆粉碎机，主要功能将农作物秸秆进行加工粉碎的机器，通过一定的粗加工，它可以很好地避免秸秆资源的浪费，减少焚烧处理，保护环境，有效的对资源进行二次开发利用。通过其粉碎加工的农作物秸秆可适用于肥料制造、燃料、纸张等行业的生产原材料，变废为宝，可以使不便处理的大量绿色“垃圾”发挥出新的经济价值。该设备的主要组成部分有行走机构、粉碎机构、喂入机构、传动机构和防护板等。喂料台、上下槽辊、定刀组成喂入机构，它主要用于的秸秆初次的切割；传动机构主要由三

3、角传送带、齿轮传动构成，由柴油机或电机进行驱动；粉碎机构主要由动刀、刀盘等组成，用于将秸秆粉碎至1-4cm，粉碎程度可以通过更换刀片型号和使用多组刀片进行调整。在本次设计中，对设备的二维图纸进行了绘制，完成了整机的建模和效果图的输出，主要从秸秆粉碎机的传动和机械结构进行设计和核算，通过对比国内外的相关产品，结合牧草、芦苇、秸秆等粗纤维特性，进行传动和结构的优化和设计，在一定程度上降低了能耗，提高了产量。关键词：粉碎机；结构设计；动力；皮带传动AbstractThe main function of the multifunctional straw crusher is to process

4、and crush the straw. Through certain rough processing, it can well avoid the waste of straw resources, reduce the incineration treatment, protect the environment, and effectively carry out the secondary development and utilization of resources. The crop straw can be used to produce raw materials in

5、fertilizer manufacturing, fuel, paper and other industries. It can make a lot of green garbage which is inconvenient to deal with play a new economic value.The main components of the equipment are walking mechanism, crushing mechanism, feeding mechanism, transmission mechanism and protective plate.

6、Feeding mechanism is composed of feeding table, upper and lower groove roller and fixed knife, which is mainly used for the first cutting of straw; driving mechanism is mainly composed of triangle conveyor belt and gear drive, which is driven by diesel engine or motor; crushing mechanism is mainly c

7、omposed of moving knife and knife disc, which is used to crush straw to 1-4cm, and the degree of crushing can be adjusted by changing blade model and using multiple sets of blades.In this design, the two-dimensional drawings of the equipment were drawn, and the modeling and rendering of the whole ma

8、chine were completed. The design and calculation were mainly from the transmission and mechanical structure of the straw crusher. The product combines the characteristics of forage, reed, straw and other coarse fibers to optimize and design the transmission and structure, which reduces energy consum

9、ption to a certain extent and improves output.Keywords: crusher; structural design; power; belt drive引 言秸秆主要指成熟的乔本科谷物（小麦、玉米、水稻等）脱粒后的残叶和茎秆部分。它最简单的处理方式可以用做日常取暖、柴火。除此之外它不仅可以用做编织坐垫、床席、扫帚等家居用品，还可以圈养牲畜、用做牲畜饲料、堆沤还田，甚至可以用做简易房屋屋顶的原材料。由于近二十几年来我国农村电、煤、天然气等燃料的普及应用，各种经济实惠工业制品种类的丰富，农村对农作物秸秆的需求大大降低，面对这种现象，如何处理好过剩的

10、秸秆成了农村建设中日益严峻的社会问题。近年来由焚烧秸秆产生的失火事件逐渐增加，法律也明令禁止焚烧秸秆，但是还有很多地方的农民依旧不管不顾，直接在田地里焚烧秸秆，引起环境污染、火灾、空气中二氧化碳含量增加等环境问题。农作物秸秆中含有大量丰富的有机质，氮磷钾和微量元素，根据2014年的作物产量，全国农村秸秆总产量已经突破7.26亿吨，研究发现其中含有1200多万吨过磷酸钙，1200多万吨硫酸钾，氮磷钾养分含量相当于700多万吨尿素。在过去的40年间，我国秸秆还田发展迅速，年平均增长在10%以上。全国年秸秆还田量超过一亿吨，约占全国秸秆总量的20%。农作物秸秆作为一种存在面积非常广泛的生物质能源，如

11、何节能、高效、多重化的利用，对于解决能源替代问题起着决定性重要意义。但是农作物秸秆的综合利用率仅仅占33%左右，有50%以上的的农作物秸秆被直接在田地里焚烧或者直接丢弃，造成了极大的资源浪费和环境污染。为了有效提高秸秆利用率，秸秆利用和回收补贴政策黑龙江省2019年率先发布：玉米秸秆粉碎还田40元/亩，秸秆覆盖还田10元/亩；水稻秸秆翻埋还田按照15元/亩，其他农作物秸秆腐熟还田20元/亩补助。其中玉米青秸秆粉碎作为饲料等，对牛奶场进行100元/吨；对生物发电厂进行50元/吨的补助。在设计上主要使用了SolidWorks软件进行建模，最初对产品进行设计时，很多装配的问题都没有考虑详细，经过三维

12、建模、装配之后发现了很多问题，又对零件特征进行了二次修改，使其更符合设计理念，简化了很多没有必要的元素，为降低成本做出了部分贡献。渲染效果图部分使用了Cinema 4d完成，制作出的画面逼真，大大提升了整体画面的美感，能够真实的表现出较为复杂的形体结构，使客户可以更加直观的看到产品具体的工作原理，增强产品的宣传能力。1 设计目标1.1 项目背景能源在今经济社会发展中起到的作用是非常重要的，面对全球社会经济的迅速发展，人类对能源的需求也在日益增长，中国能源消耗每年增长速度已经超过10%1。上个世纪60年代起一些国家就开始寻找替代能源，特别是可持续生产、对环境无污染的能源，目的是为了满足当今社会发

13、展对于能源的需求，实现能源的可持续利用性。在喂养或是在压缩加工过程中，为了进一步的加工利用，绝大多数的生物质原材料都需要通过粉碎机进行加工处理。粉碎机的研究、设计在全球上有悠久的历史。对比可以发现，饲料粉碎形式和农作物秸秆粉碎是它研究的主要内容，由此产生了种类和粉碎形式不同的粉碎机。但是查阅资料发现，目前我们现有的粉碎设备依旧存在很多的不完善。例如：工作效率、能源损耗、组织零件的使用寿命；安全操作的保证性以及各类生物质原料粉碎的尺寸要求。为了更好的完善功能，从揉切部件、喂入方式和输出碎屑尺寸等方面研究，实现该秸秆粉碎机的多功能性，减少秸秆资源的浪费和节约所需成本的基础上尽可能提高机械的节能性和

14、生产效率，使之可以广泛的被应用，解放劳动力，丰富农作物秸秆资源的可利用性。图1.1 秸秆粉碎机现场1.2 国内外研究现状1.2.1国内研究现状对于生物质秸秆的粉碎利用现状，我国主要研究方向可以根据粉碎方法和形式分为以下四种类型。（1） 铡切式粉碎：铡草机的主要粉碎方式，它的生产效率较高、功耗低、结构简单，可以切断生活中农作物原料的茎秆部分。（2） 锤片式粉碎：其主要工作原理是锤片通过快速环绕旋转将秸秆搅碎。它的工作性能良好，方便维修并且具有较高的生产效率，目前市场上很多的粉碎机都是采用锤片式粉碎，在牧场等地被广泛应用。基本可以满足我国畜牧业生产的需求，有切向进料和顶部进料两种形式。经过近些年的

15、研究，国内的生产制造技术已经在国际上起到领先作用。但是锤片式粉碎机现阶段的发展仍然存在效率低，能耗高等固有问题2。（3） 揉碎机和揉搓机：揉碎机是一种介于粉碎和铡切两种机械之间的一种新型加工机械，是粗饲料加工的新起之秀。通过揉碎机的揉碎部件，将秸秆加工制成适宜的粗细程度，满足不同尺寸的碎屑3，成品为柔软、蓬松的丝状物。由于我国出现较晚，目前相对技术不是很成熟，且成本较锤片式粉碎略高，目前除了个别行业所需，还没有大范围的推广使用。揉搓机是利用高速旋转的锤片、齿板以及定刀之间的相互摩擦击打来对秸秆进行揉搓粉碎加工，但是具有一定的局限性，仅能对所需加工的物料进行破碎处理，在一定程度上不能满足较高的粉

16、碎性能，生产率较其他粉碎形式低下，不适用于水分较大，韧性大的物料，能耗高。（4） 组合式粉碎：将粉碎、铡切、揉碎和揉切技术相互配合，融为一体的技术就是组合式粉碎。如黑龙江八一农垦大学独立研制的93RZ-40型揉浆机即将切碎、切断、揉搓功能于一体组合式粉碎机，通过锤片、动刀齿板和定刀的相互配合作用下物料被粉碎，然后风机和离心力的作用下排出，具有较好的粉碎质量与效率4。虽然其性能好，生产率高，但是成本很高，技术不成熟，还有较大的提升空间，因此也没有大范围的推广使用。1.2.2国外研究现状国外对于秸秆粉碎机的研究技术也很成熟了。通过大体相似的原理，设计制造了多种不同类型规格的秸秆粉碎机。这些国家对于

17、秸秆粉碎机的研究制造相比于其他功能，注重的大多是生产效率，同时在加大开发自动化程度较高、包容性高的粉碎机。其电机动力大多超过了50kW，丹麦的麦朵农机机械厂生产的由柴油机动力驱动的朵农805型秸秆粉碎设备，它最大功率达到了60kW5；同在丹麦的President公司，生产动力在75-110kW的粉碎机，生产率达到了4-5t/h6。美国（CPM）公司生产的HM系列水滴型卧式粉碎机。将传统形状的筛片结构进行了优化，改为水滴形筛片，这样的改变可以对物料环流层的形成造成一定的影响，不仅增加了物料粉碎后的成品质量，还对提高粉碎效率有着积极的促进作用7。德国生产的Heitling EM12系列粉碎机采用双

18、速控制无级调速。锤片的快速高效更换结构，大大的提高了工作效率，6片筛片独立安装，可以在不停机、不影响工作效率的情况下快速、高效的更换筛片，采用可调节的筛孔，筛面包角可达324。在顶部的进料口处，设计调配专用喂料器控制流量，配备吸风机，出口处的传感器设计可以实现堵料情况的实时反馈。具有结构简单、操作维护方便、产量高、粒度规则等特点。荷兰VAN Arson公司研制生产的GD1400型锤片粉碎机， 给设备提供工作电能的是采用分体式结构的160400kW功率变频调速双向电机采用分体式结构。可以实现不停机手动/自动换筛，机体带有防震动装置，采用激光切割技术对锤片进行设计制造，可以实现四个角调换使用，一般

19、产量2060t/h。1.3 发展趋势我国对农业资源的利用和开发不断增加，对于粉碎机的工作原理以及实际生产需要的研究就显得尤为重要。我国是农业大国，秸秆年产量在全球占有较大比例。秸秆加工机械的发展与畜牧业和现代化建设密切相关。与发达国相比，我国在粉碎机的制造和设计创新上还存在较大差距，通过分析我国农业种植特点，秸秆粉机的推广使用，在能源替换、环境保护以及还田等方面具有十分重要的意义，如果我国秸秆资源可以充分的开发利用，无论是对环保还是畜牧业的发展亦或是对于富裕农民都将起到极大的推动作用。同时生物工程和秸秆粉碎也可进行有机结合，粉碎后的秸秆还田后，土壤中微生物对秸秆进行分解，生物质秸秆分解回馈土壤

20、的效率增加，对于解决秸秆还田问题起着十分重要的作用。采用类似方式进行秸秆还田时，通过开发配套的农业机械和生物制剂能很大程度上简化还田的操作流程，加速秸秆的腐烂分解8。1.4 主要研究内容该项目的研究主要是生物质秸秆的粉碎加工，通过分析玉米、水稻、大豆等农作物秸秆的物理、化学特性。分析研究多功能秸秆粉碎机工作特性与设备结构，具体内容如下：（1）查阅国内外对于秸秆粉碎机的现有研究资料，分析各个国家、地区对生物质秸秆的利用现状以及其他粗加工设备的结构等信息，对比分析其各自的优缺点；（2）翻阅相关书籍分析秸秆原料的力学受力特性和物理化性能，研究制定生物质秸秆的生产加工工艺；（3）根据现有生物质秸秆粉碎

21、机的结构特点，结合生物质秸秆的物理化学性质以及切碎特性，确定秸秆切碎原理和方法，研究切碎结构设计方法，确定切碎技术参数，研制适合玉米秸秆等多种类型生物质秸秆多功能秸秆粉碎机9；（4）通过二维绘图软件CAD和CAXA相配合绘制多功能秸秆粉碎机的零部件图纸，依据图纸和相应的设计参数，在三维建模软件SolidWorks中建立该设计的三维模型，利用装配模块对多功能秸秆粉碎机进行对装配以及运动仿真，研究其运动特性，以免所设计的多功能秸秆粉碎机在实物加工的过程中出现问题，最后对主要承受载荷的主轴进行应力分析，分析主轴在使用加工过程中是否安全，以保证整机的安全性，最大限度上避免设计存在的差异性，使得整个设计

22、顺利完成。1.5 设计成果（1）所有非标零件图二维图电子版；（2）零件三维造型及装配电子版；（3）符合机械制图标准的打印装配图1张；（4）复杂非标件打印图纸3张；（5）符合排版要求的毕业设计说明书1份；（6）产品渲染图1张；（7）3D打印模型1个。1.6 本章小结能源的可持续利用在当今经济社会发展的过程中起着重要作用，石油化工燃料的替代、大气中污染物的排放减少，在许多欧盟国家中都把生物质能源的多重化利用作为目前发展的重要举措。秸秆存在广泛并且占地面积大的生物质能源，如何高效、节能、多重化的利用，对于解决能源替代问题起着决定性的重要意义。针对这一现象，目前国内外对于生物质能源秸秆的粉碎加工设计研

23、究了不同功能的秸秆粉碎机，旨在更好的处理农作物秸秆，高效的利用其能源。我国对于农业资源的利用和开发不断增加，对于粉碎机的工作原理以及实际生产需要的研究显得尤为重要。与发达国家比，我国在粉碎机的制造和设计创新上还存在较大差距，推广和吸收国外先进秸秆粉碎技术有着重要意义。与此同时，生物工程和秸秆粉碎有机结合，粉碎后的秸秆，通过分解和有机物的参与，加速秸秆的腐烂分解，可以有效的解决秸秆还田的问题。2 设计要求2.1 主要参数及工作条件通过查阅相关文献资料，通过向机械使用者沟通调查，发现现有秸秆粉碎机存在效率较低、能耗较大、安全性较差、切碎处温度较高等问题。本项目主要从上述方向对粉碎机进行改进，具体内

24、容如下：（1） 采用盘式刀头以获得更好的散热和更大的切割力；（2） 采用上进料方式，每小时粉碎量不低于500kg；（3） 通过调整刀头转速调节粉碎程度；（4） 刀盘上安装锤片以及切齿结构。2.2 设备组成通过调查现阶段市面上大量存在的秸秆粉碎机，基本可以分为锤片式以及爪齿式，考虑到本次设计的粉碎机主要使用在小型养殖场和个体农户种植，同时为了操作者的使用安全和方便维护，所以采用锤片式结构10。该设计的主要工作部件是进出料口、粉碎室和传动机构。主要加工区域在粉碎室，粉碎室的核心部位有锤架支撑、两种不同形式的锤片、销轴组成的转子构成。图2.1 秸秆粉碎机三维视图2.3 设备工作原理2.3.1粉碎碰撞

25、原理分析固体物料的粉碎是物体在受力达到材料的极限强度时产生的一种现象，因此，只要破碎产生的瞬时作用力大于秸秆的极限强度，就可以对秸秆进行粉碎。在本例中，秸秆所受的力的大小实际上就是锤片、齿板和秸秆之间的相对速度问题，相对速度越大，所产生的破碎力越大11。如果将秸秆和锤片之间的相对速度设为v，秸秆的重量为G，那么秸秆所受到的动能为： （2-1）破碎的动能并不是产生的所有动能，只是其中的一部分，将这部分动能设为，则存在： （2-2）式中：X-冲击粉碎后颗粒速度的回复系数（X1）。如果秸秆颗粒的碰撞为完全脆弹性颗粒，则冲击所需要的功为： （2-3）式中：e-颗粒强度极限，MPa；G-物料的重量，N；

26、K-物料弹性模量，MPa；V-物料的比重。不难看出，破碎物料的必要条件为：联立上方（2-2）和（2-3）可得出锤片与秸秆相对速度v的最大值： （2-4）虽然上述v的条件是秸秆颗粒的碰撞为完全脆弹性颗粒，但是仍然可以代替表示大多数的碰撞结果。2.3.2秸秆粉碎工作原理工作时，电机通过皮带的传动方式和粉碎室的主轴相连，使转子高速运转。当秸秆由进料口喂入时，由于转子高速旋转，在粉碎室内产生负压，将秸秆吸入12，转子运转之后，锤片的末端与粉碎室上齿板的距离在10mm左右，通过锤片和齿板之间的揉搓，将秸秆进行粉碎，只有颗粒长度在筛板孔径以下时，才会掉落出粉碎室，由出料口排出，否则将继续在气流的作用下与新

27、料混合，留在粉碎室参与粉碎过程，直到达到要求，从筛板排出13。2.4 本章小结通过查阅相关的文献资料，向有关机械使用者的沟通调查，对于主要参数、设备组成、粉碎碰撞原理进行计算以及分析研究秸秆粉碎的工作原理。3 秸秆粉碎机的构造及计算3.1 秸秆粉碎机的总体结构电机给整个机器工作提供电能，电能通过传递到主动带轮，主动带轮工作，扭矩从主动带轮中输出到从动带轮，主轴的旋转给转子提供工作动力。由于粉碎的过程中需要较高的转速，同时需要的扭矩并不大，所以不需要在电机后方接减速器使用。本例使用的是切向进料的方式，为避免粉碎料在机器下方堆积不方便清出，所以使用了带有坡度的出料口。机架使用角钢通过焊接而成。图3

28、.1 秸秆粉碎机传动简图3.2 秸秆粉碎机电机选型及扭矩计算由于粉碎的过程中，秸秆的放入并不是连续的，且种类、含水率都不是固定值，所以切削力也不是一个固定值。通过查阅相关文献资料得知，目前盘式秸秆粉碎机的主电机功率N（kW）一般按照下列经验公式计算： （3-1）式中：K-不均匀系数，取K=1.11.2；E- -加工1m3农业作料所需要的能量，kW/m3；Q-粉碎机的生产能力，m3/h。计算非强制性盘式秸秆粉碎机的生产能力为Q（m3/h）： （3-2）式中：K1-设备时间利用系数，取K1=0.30.5； K2-工作时间利用系数，取K2=0.70.8； K3-原料形态影响系数，成捆秸秆材取K3=0

29、.30.7，其他K3=1； n-刀盘转速，r/min； Z-动刀数量； l-秸秆平均长度，mm； F-原料的截面积，mm2计算扭矩： （3-3）式中：T-扭矩，Nm；P-电机额定功率，kW； n-电机额定转速，r/min。实际产生的功率： （3-4）式中：-电机效率。通过查阅相关资料得知，E一般取值在26之间，为满足产量大于500kg/h，取Q=2.5m3/h由公式（3-1）可得通过查阅相关文献资料得知，动刀数量Z一般取值为偶数，作为个体用户使用的秸秆粉碎机，取Z=4即可，由公式（3-2）变形可得：原料的截面积F（mm2）： （3-5）本例中取K1=0.4，K2=0.7，K3=1，l=100m

30、m，d=15mm;由于仅通过皮带传动，所以选择电机转速为2900r/min，功率为7.5kW的二极三相异步电动机，型号为YE2-132S2-2，详细参数如下表3.1所示：表3.1 YE2-132S2-2电机参数表型号级数功率因数额定功率额定转速额定电压效率YE2-132S2-220.897.5kW2900r/min380V88.1%图3.2 YE2系列电动机安装尺寸图3.3 YE2系列电动机外形根据公式（3-3）计算可得：考虑到电机效率为88.1%，实际扭矩为：3.3 带传动的计算与校核带传动的中间挠性件是传动带，传动带也成为输送带，在农业、工业、交通运输业中都被广泛的应用。当过载时，会发生打

31、滑，传动比不正确。传动带可以分为平带、V带、圆带和多楔带。根据传动带的用途，一般分为工业用、汽车用和农机用14。已知电机功率为7.5kW，额定转速为2900r/min。计算设计功率： （3-6）式中：KA-工况系数；P- -传递的功率，kW。传动比： （3-7）式中：n1、n2-小带轮、大带轮转速，r/min； dp1、dp2-小带轮、大带轮节圆直径，mm。带速： （3-8）初定中心距： （3-9）计算带长： （3-10）计算实际中心距： （3-11）计算小带轮包角： （3-12）计算V带根数： （3-13）式中：Ka-小带轮包角修正系数； KL-带长修正系数；单根V带初张紧力。 （3-14）

32、式中：m-普通V带每米长的质量，kg/m。计算作用在轴上的力： （3-15）通过查普通V带设计工况系数表得KA=1.3根据公式（3-6）计算可得设计功率：如图3.4所示，根据Pd=9.75kW，电机转速为2900r/min，可得出选用带型为A型带，基准直径dd取80100。图3.4 普通V带选型图根据公式（3-7）计算得出：查阅机械设计手册得A型槽带轮基准直径在80100之间的选取较大直径da=106mm，所以取小带轮直径dp1=106mm，根据公式（3-6）变形得：根据公式（3-8）计算带速v：查阅手册得，带速合适。根据公式（3-9）计算初定中心距：初选中心距a0=400mm根据公式（3-1

33、0）计算带长基准长度：根据图3.5中所示，选取基准带长Ld=1250mm图3.5 普通V带基准长度Ld根据公式（3-11）计算实际中心距：根据公式（3-12）计算小带轮包角：一般1120，故验算合格。由图3.6可得由图3.7可得，由图3.8可得，根据公式（3-13）确定V带根数：所以取z=2根。图3.6 基准额定功率和功率增量图图3.7 包角修正系数K图3.8 带长修正系数KL根据公式（3-14）确定单根V带的初张紧力：根据公式（3-15）确定皮带作用在轴上的力：综上，带传动的具体参数如表3.2所示。表3.2 皮带参数表型号根数dd1Dd2n1n2LdaA4106mm145mm2900r/mi

34、n2110r/min1250mm405.8mm3.4 主轴的计算及强度核算本例中，在机械运转的情况下，主轴既会受到扭矩也会受到弯矩的影响，属于转轴类，所以按照弯扭合成强度校核15。通过分析，主轴上受到三种力：（1） 轴承的支反力；（2） 转子由于旋转产生的离心力F1；（3） 带传动引起的皮带作用在轴上的力Ft。计算离心力： （3-16）式中：m-物体有效质量，kg； -离心转子的角速度，rad/s； r-离心半径，m。计算当量弯矩： （3-17）式中：为扭矩产生的应力系数，此处取=0.6； M为轴收到的弯矩，。校核： （3-18）式中：d-轴径，mm。转子引起的弯矩由转子不平衡量计算，查阅相关

35、资料得知转子的不平衡量应5g，取m=0.005kg。根据公式（3-16）得出：计算轴承支反力，首先需要绘制如图3.9所示的轴受力图图3.9 轴受力图其中，LBP=198mm，LPC=130mm，LCQ=76.5mm，FQ=Ft=1152.3N，FP=F1=51.4N。计算轴承支反力FB和FC：对C点取矩得：即求得对B点取矩得：带入得综上，轴承支反力P点界面受弯矩：C点截面受弯矩：主轴所受扭矩T1：已知电机输出扭矩为，皮带传动效率取，所以主轴受扭矩。根据公式（3-17）计算当量弯矩：按弯矩合成强度校核轴：由于C处当量弯矩最大且轴径最小，所以只需要校核C处强度即可。查找相关资料得：45#钢调质后许

36、用弯曲应力，所以，轴强度足够。3.5 本章小结查阅相关书籍，对秸秆粉碎机的总体结构进行设计，绘制秸秆粉碎机的传动简图，确定点击选型和扭矩的计算，保证电机的正常工作。对带传动进行计算并且核算，确定其具体参数。主轴的计算以及强度的校核，保证主轴的正常工作强度。4 锤片的设计、选型及排布锤片在秸秆粉碎机中发挥重要的作用，最常见的损耗部件。锤片的形状和排列方式对粉碎的效率有着很大的影响16。表4.1是市售各种锤片的形状和使用性能。表4.1 锤片的使用性能参考表类型使用性能矩形锤片通用性较强，形状最为简单，容易生产制造耐磨合金焊接锤片使用寿命较长，但是成本偏高锯齿形锤片由于棱角多，所以粉碎效果最好，但是

37、耐磨性差，尖角型锤片适用于粉碎纤维状物料，耐磨性差环形锤片只有一个销控的锤片，在工作中可以通过人工干预调整工作角，因此磨损均匀，使用寿命最长，但是结构复杂不利于维护和制造根据本次设计需求，选用第三种矩形锤片，如图4.1所示。图4.1 锤片尺寸图由于锤片是秸秆粉碎机的核心部件，要求外部拥有足够的硬度，同时内部需要有足够的任性，因此加工要求较高。本次设计的锤片选用经过热处理的65Mn钢，要求渗碳0.7-1.3mm，表面硬度在HRC56-62之间，淬火硬度HRC50-57，非淬火区硬度HRC28。具体加工如图4.2所示。图4.2 锤片淬火区示意图目前常见的排列形式有螺旋线、对称、交错和对称交错四种，

38、其特点如表4.2所示。表4.2 各种类型锤片排列方式及优缺点表排列方式优点缺点螺旋线排列锤片轨迹均匀、不重复离心力不在同一条直线上，会产生不平衡力矩对称排列工作中对锤片的磨损较小锤片运动轨迹重复交错排列锤片轨迹均匀、不重复需要隔套的种类多对称交错排列运动轨迹均匀，不重复，覆盖区域广需要隔套的种类多4.1 本章小结本章节对秸秆粉碎机锤片的设计、选型及排布进行设计，分析不同形状锤片对于本设计在实际生产工作中的效果，确定锤片的选型和加工工艺。对比不同类型锤片排列形式及优缺点。5 产品渲染图的制作本次制作产品渲染图使用了Cinema 4D R19软件，较Solidworks内部的材质和渲染模块，专业性

39、更强，可以调节出更细致的材质类型和环境光效，可以得到更加有质感的效果，最后通过后期软件进行调色处理，得到一张完整的产品渲染图。使用了SolidWorks将二维图纸绘制成三维模型，这样做可以保留零件的原始数据。三维模型绘制完成之后，另存为文件，格式选择为VRML(*.wlr)，这种格式可以保证导出的模型保持了SolidWorks中的装配位置，并且可以最大程度上降低多边形面的产生17。将导出的wlr文件拖入C4D界面，因为材质多为金属件，为了有良好的反射环境，需要创建一个HDRI环境，并选用合适的HDR贴图18，因为只需要提供折射以及反射，所以将环境标签中的类型更改为可见环境，取消勾选背板选项，将

40、反射折射打开。如图5.1所示图5.1 HDRI贴图设置之后为场景添加摄像机和灯光，主光源打在摄像机后，辅助光打在粉碎机斜后方45左右，为凸显轮廓，添加其他辅助光源19，最终效果如图5.2所示。图5.2 创建地面、天空、摄像机灯光及摄像机设置完成后，为粉碎机添加材质，因为是金属件，所以使用光泽材质。首先为进料和出料口调节材质20：（1） 将进料及出料口区分为内外两部分，并设置选集，如图5.3所示；（2） 在材质编辑器中添加两个光泽材质球，分别命名为料口内和料口外，如图5.4所示；（3） 将两个材质球拖放至相应零件上；（4） 将刚刚设置的内部选集拖放至料口内的材质球中的选集中如图5.5所示；（5）

41、 为两个材质球分别赋予不同的贴图，材质节点编辑器如图5.6，图5.7所示。其余零件材质调节方法都大致相同，不做赘述。图5.3 内部选集设置图5.4 材质球命名图5.5 选集拖放图5.6 节点编辑器图5.6 节点编辑器2最后调整渲染设置，将输出的分辨率修改为1920*1080，输出格式更改为png，之后再Photoshop中打开，调整图像的曲线和色彩信息，之后保存输出为最终的产品渲染图。如图5.7，图5.8所示。图5.7 渲染设置图5.8 产品效果图5.1 产品实物模型图5.9 实物图1图5.10 产品效果图图5.11 产品效果图5.2 本章小结本章节对于秸秆粉碎机的外形进行渲染处理，运用Cin

42、ema 4D R19软件，较Solidworks软件内部的材质和渲染模块专业性更强，可以调制出更细致的材质类型和环境光效，可以得到更加有质感的效果。结 论本次设计的多功能秸秆粉碎机项目达到预期要求，通过核算相关数据验证了电机、皮带和轴的可靠性。通过以上的计算分析和制作，多功能秸秆粉碎机的设计就已经完成了。在生产效率、粉碎结果和粉碎效果可控性上都优于其他厂家的设计。总体来说，本次设计的秸秆粉碎机具有以下特点：（1） 在锤片末端添加了铡切式的刀片，提高了生产效率；（2） 优化了主轴与锤架板之间的连接方式；（3） 使用了粉碎效果更好的锯齿型锤片。目前国内外使用的秸秆粉碎机主要有四种，但是国内主要以锤

43、片式粉碎机为主使用，经过多年的研究设计，也已经逐渐成熟，目前正在大力研究如何从降低成本和生产难度的方面推广粉碎效果好，效率更高的新型组合式粉碎设备。在完成本课题的过程中，自己也在不断的学习，发现自己的不足和短缺之处，同时不断鞭策自己不断努力，提高自己的技术能力和为人修养。达到“忠于现实，高于现实”的目标。参考文献1 王国胜,吕文,刘金亮,等,中国林木生物质能源资源培育与发展潜力调查J.中国林业产业,2006(1):2222.2 钱湘群.秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究D.浙江大学,2003,1.3 沙文峰,李世江,朱娟.农作物秸秆开发利用技术研究进展J.金陵科技学院学报,2005,21(4):

44、7376.4 谢立宏,杨肖,马金昕,等.全混合符合秸秆颗粒饲料饲喂肉羊效果对比试验J.兽药饲料,2015,(18):152153.5 宋永健.农作物粮食秸秆收获一体机：中国，200820188162.2P.2008.9.166 WENZ M, WORN H. Solving the inverse kinematics problem symbolically by means of knowledge-base and linear algebra-based methodsC.Emerging Technologies and Factory Automation，2007. ETFA. Patras:IEEE,2007:1346-1353.7 谢立宏,杨肖,马金昕,等.全混合符合秸秆颗粒饲料饲喂肉羊效果对比试验J.兽药饲料,2015,(18):15215