毕业设计（论文）-凸轮式牧草压缩试验装置设计.docx

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1、毕业设计中文摘要凸轮式牧草压缩试验装置设计摘要我国草资源十分丰富，但是由于我国的草地分布离散且大多位于丘陵山区等地,一些大型的牧草压捆机不能高效地进行作业。同时现有的牧草压捆机多数采用曲柄滑块机构，工作原理简单，但没有按照压缩力与压缩密度的规律进行设计，导致工作速度存在过快或过慢的缺陷，影响了机器的稳定性与压缩效率。针对这一问题，本文拟设计的装置采用凸轮机构进行压缩。由于凸轮机构能实现多种复杂运动，其从动件运动规律可以按照压缩力与压缩密度的特性曲线进行设计。之后依据从动件的运动规律对凸轮轮廓进行设计，本文首先根据整机尺寸选择出合适的基圆半径，再确定出各压缩阶段的极限位置，最后利用CAD绘制出凸

2、轮轮廓曲线。同时该装置利用蜗轮蜗杆减速电机进行驱动，本文对蜗轮蜗杆的尺寸、减速比以及电机功率都进行了设计。电机是通过凸轮轴将动力传递给凸轮，可有效降低动力损失。此外，为了便于小户型牧民使用，整机尺寸较小，同时也能减少制造成本和维修费用。本文设计的装置可以将牧草压缩成长方体状，以便后续打捆运输。关键词：凸轮；牧草；压缩密度；蜗轮蜗杆；凸轮轴。毕业设计英文摘要Design of CAM type forage compression test deviceAbstractForage Grass is an important material base for developing high q

3、uality breedingindustry. China is rich in herbage resources, but it can not be used reasonably andefficiently because of the uneven distribution and degeneration of herbage. The mainreason of limiting the efficient use of herbage is the loose and low density of herbage. Themost effective way to solv

4、e this problem is to compress and Bundle herbage and increasethe volume density of herbage.There are two stages in the compression process of herbage: loose and compact” .At present, most of the balers on the market use the slider-crank compressor, which hashigh working efficiency, but the overall s

5、ize of the compressor is large, and theinvestment cost is high, moreover, it is not designed according to the matchingrelationship between compression force and velocity in different stages, so it is notsuitable for scattered small herdsmen to use, the working characteristic is fitted to thecompress

6、ion characteristic of herbage, and the CAM is used to realize the complexmovement law to make up the shortcoming of the traditional baler.In this paper, according to the relationship between the compression force and thedensity ratio in the compression process, the limit positions of the two stages

7、aredetermined in combination with the piston stroke, and then the appropriate followermotion law is selected to design the CAM profile.Through calculation and analysis, the displacement curve of the CAM follower ofthe compression test device is consistent with the compression characteristic of forag

8、e,which proves the feasibility of the CAM compression test device.Keywords: Cam; forage; Piston Stroke; compression characteristic; Motion Simulation.1绪论11.1 课题背景与意义11.2 国内外研究现状21.2.1 闭式牧草压缩装置31.2.2 开式牧草压缩装置31.2.3 液压式牧草压缩装置41.2.4 机械式牧草压缩装置42技术任务书(JR) 62.1 设计依据62.2 产品的用途及适用范围62.3 主要技术参数62.4 主要研究内容与方案

9、73设计计算说明书(SS) 83.1 整机结构及工作原理83.1.1 整机结构83.L2工作原理83.2 凸轮机构设计9321牧草压缩特性93.2.1 凸轮机构从动件运动规律的确定103.2.2 凸轮机构基本尺寸的确定173.2.3 滚子的设计193.2.4 凸轮轮廓的设计213.2.5 凸轮和从动件结构设计223.3 电动机确定23331活塞往复压缩频率233.3.1 凸轮式牧草压缩装置电机功率计算233.3.2 电机选择253.4 凸轮轴设计25341减速器传动比的计算253.4.1 减速器输出轴的传递功率263.4.2 减速器输出轴的最小直径263.4.3 凸轮轴的最小直径273.5 蜗

10、轮蜗杆传动设计273.5.1 蜗杆传动的类型273.5.2 蜗杆传动的基本参数273.5.3 蜗杆传动基本几何尺寸313.6 凸轮式牧草压缩装置整体设计353.6.1 压捆室设计353.6.2 支撑机构设计363.6.3 活塞从动件设计363.6.4 喂料斗设计373.6.5 机架设计374使用说明书394.1 操作说明书394.2 注意事项395标准化审查报告40结论41参考文献42致谢441绪论1.1 课题背景与意义牧草是牲畜的主要食物来源之一，要想推进畜牧业的发展，就要有效利用草资源据相关部门统计，我国草地面积有4亿公顷，占我国国土面积的41%,是世界草资源的第二大国。但最近几年由于人为

11、因素的影响，导致90%的草地出现不同程度的破坏。止匕外，我国的草地分布非常不均匀，有很多草地位于山地、丘陵等地区，牧民的种植区域距离牲畜的养殖区过远，极大降低了牧草的利用率。要想合理利用牧草资源，最有效的途径之一是对牧草进行压缩打捆。通过给牧草施加一定量的机械压力，增大牧草的体积密度，减小牧草占用的贮臧空间，进而降低运输成本。牧草在压缩工程中是按照一定规律进行的。一般而言，牧草的压缩过程分为“松散”阶段和“压紧”阶段，其压缩力会因压缩密度的不同发生变化。在“松散”阶段，所需压紧力较小，压缩速度相对较快；在“压紧”阶段，需要的压紧力较大，要求压缩速度较慢，避免造成冲击，导致机器运转不平稳。市面上

12、的牧草压缩装置大多数采用曲柄滑块机构（如图1/所示），没有考虑牧草密度与压缩力之间的匹配关系，导致这些设备耗能高、压缩效率低。曲柄滑块机构图1-1因此，本文拟设计一种凸轮式牧草压缩试验装置。该装置依据不同阶段压缩密度与压缩力的特性曲线，设计出推杆从动件的运动规律。由于凸轮机构能实现各种复杂运动,可根据各阶段运动规律设计出凸轮轮廓，并利用CAD绘制出凸轮轮廓曲线。其中推杆与凸轮通过滚子接触，可改善摩损状况。该装置能解决目前曲柄滑块和液压活塞式压缩设备存在的整机尺寸大、耗能高、不适合在丘陵山区使用等问题。1.2 国内外研究现状牧草压缩装置是指通过一定的压力，将松散的牧草压缩成具有一定形状、密度较大

13、的草捆，以便后续打捆运输。国外对牧草压缩装置的理论研究与机器使用都早于我国。1853年，美国埃默里大学最先设计并制造出牧草压缩装置，打开了使用牧草压缩装置的大门。1870年，美国的迪德里克（Dederik）研制出第一台机械式固定牧草压缩装置，它的出现给许多学者带来了启发。目前国外牧草压捆机的主要生产企业有约翰迪尔、纽荷兰、克劳斯麦克瑟、弗格森等。其中销售相对较广的是纽荷兰公司的方捆打捆机（如图1.2所示）。该打捆机最突出的特点是可以根据作物的疏松特性、运输方式和储存要求来调整草捆的密度和长度。图1-2纽荷兰方捆打捆机我国最开始对牧草压缩装置的研究主要是基于对国外研究成果的改进，但随着我国科技发

14、展，现有成果已经不能满足市场需求。到目前为止，在许多学者的努力下，我国在这方面的研究取得了极大进步。典型的代表是长春大学自主研制的齿轮式牧草压缩装置（如图13所示）。该装置采用齿轮传动机构，由电动机提供动力带动齿轮转动，偏心轴与齿轮相连接，动力传递到偏心轴，通过偏心轴的转动使得柱塞往复移动。其运动连续紧凑，效率高，但由于结构限制，使用寿命较短。图1-3齿轮式牧草压缩装置牧草压缩装置按照压缩形式可分为开式压缩装置和闭式压缩装置，按驱动形式又可分为机械式压缩装置和液压式压缩装置。1.2.1 闭式牧草压缩装置闭式牧草压缩装置（如图14所示）的工作原理：此类型装置的末端安有堵块，牧草位于堵块与活塞之间

15、，通过活塞的往复移动不断挤压牧草，直至成形。其压缩效率低旦操作繁琐，只适合理论研究。图1-4闭式牧草压缩装置示意图1.2.2 开式牧草压缩装置开式牧草压缩装置（如图1一5所示）的工作原理：牧草与压缩室壁存在摩擦，活塞在外力驱动下不断挤压牧草，由于摩擦力的存在，牧草密度不断增大，直到充满压缩室，活塞继续移动将牧草推出。该装置结构紧凑，可连续作业，效率高，但整机尺寸较大，不适合山地作业。图1-5开式牧草压缩装置示意图1.2.3 液压式牧草压缩装置液压式牧草压缩装置（如图1.6所示）的工作原理：利用液体在液压缸中的液压力来驱动压缩机构，使喂入物料压制成型。该装置虽工作平稳，但液压油存在泄漏，会严重影响牧草质量U。图1-6液压式牧草压缩装置L2.4机械式牧草压缩装置机械式牧草压缩装置（如图1-7所示）的工作原理：通过机械力驱动活塞做往复运动，将牧草压缩成形。该装置工作方便、效率更高，因此被广泛应用。