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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
論文（設(shè)計(jì)）題目： 樹(shù)枝粉碎成型機(jī)粉碎裝置的設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 2008963240 姓名： 劉勇 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 周友行 教授 系主任： 周友行 教授
一、主要內(nèi)容及基本要求
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)樹(shù)枝粉碎裝置，將樹(shù)枝粉碎，利用刀盤(pán)加錘片粉碎方式進(jìn)行粉碎。
其工作原理是：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將動(dòng)力傳到轉(zhuǎn)子組件上，物料在高速旋轉(zhuǎn)的作用下，不斷被擊碎直至達(dá)到篩網(wǎng)篩分的要求，進(jìn)而落料。
粉碎裝置的作用及功能是：利用刀盤(pán)的切碎與錘片的粉碎進(jìn)而將樹(shù)枝粉碎，有利于環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)生再利用資源，而且便于運(yùn)送。
為滿足粉碎裝置的各種性能，粉碎裝置提出的設(shè)計(jì)要求有：
1）保證粉碎裝置的平穩(wěn)性。2）具有好的粉碎能力和粉碎效率。
3）保證粉碎顆粒的均勻性。4）錘片末端要有合適的線速度。
5）噪音要盡量小 6）篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)篩分效果要好，要防止堵塞。 7）結(jié)構(gòu)緊湊。
8）可靠地粉碎裝置與傳動(dòng)間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)， 還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。
粉碎裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) ：
（1）振篩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：① 篩片的形狀 ② 篩孔的排列
（2）錘片的設(shè)計(jì)：① 錘片的數(shù)量 ② 錘片的排列方式 ③ 錘片的受力分析
（3）刀盤(pán)的設(shè)計(jì)：①刀盤(pán)的上刀片數(shù)量形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ②刀片的受力分析
關(guān)鍵性理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)：
（1）錘片的數(shù)量以及硬度（2）錘片數(shù)目和錘篩間隙（3）粉碎裝置空間尺寸（4）
粉碎裝置的動(dòng)力傳動(dòng)
本設(shè)計(jì)主要通過(guò)粉碎裝置結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比選擇最佳結(jié)構(gòu)并對(duì)粉碎裝置關(guān)鍵零件進(jìn)行設(shè)計(jì)從而設(shè)計(jì)出高效率，經(jīng)濟(jì)型的樹(shù)枝粉碎機(jī)。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
樹(shù)枝粉碎機(jī)粉碎的各個(gè)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，熟練使用proe或其他三維制圖軟件，設(shè)計(jì)三維模型，得到粉碎機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分裝配圖和關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)圖。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱相關(guān)資料
第一周
2
確定粉碎系統(tǒng)
第二周
3
確定各部分的結(jié)構(gòu)
第三周
4
零部件的設(shè)計(jì)
第四—六周
5
畫(huà)零件圖
第七—十周
6
畫(huà)裝配圖
第十一周
7
撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第十二—十三周
8
答辯
第十四周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 牛曉華，吳兆遷，樊濤. 3ZSX-20S樹(shù)枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)
設(shè)備 2010（11）：38-4.
[2] 朱思洪，付東荔，繆小紅等.樹(shù)枝粉碎機(jī)的研制[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，
27（3）：111-113.
[3] 吉穎風(fēng).新型錘片式粉碎機(jī)篩分效率的研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.
[4] 王友林.樹(shù)枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及分析[J].林業(yè)建設(shè)，2008（2）：31-33.
[5] 趙國(guó)興，孫廣秦.錘片式粉碎機(jī)參數(shù)確定及對(duì)性能的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械化工與
電氣化，2007（3）：15-20.
[6] 王東，祝正加.粉碎機(jī)粉碎性能的影響因素[J].糧食與飼料工業(yè)，2000（11）20-21.
[7] 劉文廣.錘片式粉碎機(jī)異型粉碎室的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古
農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.
[8] 濮梁貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社[M].
[9] 落迎社.材料力學(xué).武漢理工大學(xué)出版社[M]. [10] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社[M].
XX大學(xué)XX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目：樹(shù)枝粉碎成型機(jī)粉碎裝置的設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： XX63240
姓 名： XX勇
指導(dǎo)教師： XX 教授
完成日期： 2012年5月21日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
論文（設(shè)計(jì)）題目： 樹(shù)枝粉碎成型機(jī)粉碎裝置的設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： XX63240 姓名： XX勇 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： XX 教授 系主任： XX 教授
一、主要內(nèi)容及基本要求
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)樹(shù)枝粉碎裝置，將樹(shù)枝粉碎，利用刀盤(pán)加錘片粉碎方式進(jìn)行粉碎。
其工作原理是：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將動(dòng)力傳到轉(zhuǎn)子組件上，物料在高速旋轉(zhuǎn)的作用下，不斷被擊碎直至達(dá)到篩網(wǎng)篩分的要求，進(jìn)而落料。
粉碎裝置的作用及功能是：利用刀盤(pán)的切碎與錘片的粉碎進(jìn)而將樹(shù)枝粉碎，有利于環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)生再利用資源，而且便于運(yùn)送。
為滿足粉碎裝置的各種性能，粉碎裝置提出的設(shè)計(jì)要求有：
1）保證粉碎裝置的平穩(wěn)性。2）具有好的粉碎能力和粉碎效率。
3）保證粉碎顆粒的均勻性。4）錘片末端要有合適的線速度。
5）噪音要盡量小 6）篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)篩分效果要好，要防止堵塞。 7）結(jié)構(gòu)緊湊。
8）可靠地粉碎裝置與傳動(dòng)間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)， 還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。
粉碎裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) ：
（1）振篩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：① 篩片的形狀 ② 篩孔的排列
（2）錘片的設(shè)計(jì)：① 錘片的數(shù)量 ② 錘片的排列方式 ③ 錘片的受力分析
（3）刀盤(pán)的設(shè)計(jì)：①刀盤(pán)的上刀片數(shù)量形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ②刀片的受力分析
關(guān)鍵性理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)：
（1）錘片的數(shù)量以及硬度（2）錘片數(shù)目和錘篩間隙（3）粉碎裝置空間尺寸（4）
粉碎裝置的動(dòng)力傳動(dòng)
本設(shè)計(jì)主要通過(guò)粉碎裝置結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比選擇最佳結(jié)構(gòu)并對(duì)粉碎裝置關(guān)鍵零件進(jìn)行設(shè)計(jì)從而設(shè)計(jì)出高效率，經(jīng)濟(jì)型的樹(shù)枝粉碎機(jī)。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
樹(shù)枝粉碎機(jī)粉碎的各個(gè)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，熟練使用proe或其他三維制圖軟件，設(shè)計(jì)三維模型，得到粉碎機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分裝配圖和關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)圖。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱相關(guān)資料
第一周
2
確定粉碎系統(tǒng)
第二周
3
確定各部分的結(jié)構(gòu)
第三周
4
零部件的設(shè)計(jì)
第四—六周
5
畫(huà)零件圖
第七—十周
6
畫(huà)裝配圖
第十一周
7
撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第十二—十三周
8
答辯
第十四周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 牛曉華，吳兆遷，樊濤. 3ZSX-20S樹(shù)枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)
設(shè)備 2010（11）：38-4.
[2] 朱思洪，付東荔，繆小紅等.樹(shù)枝粉碎機(jī)的研制[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，
27（3）：111-113.
[3] 吉穎風(fēng).新型錘片式粉碎機(jī)篩分效率的研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.
[4] 王友林.樹(shù)枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及分析[J].林業(yè)建設(shè)，2008（2）：31-33.
[5] 趙國(guó)興，孫廣秦.錘片式粉碎機(jī)參數(shù)確定及對(duì)性能的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械化工與
電氣化，2007（3）：15-20.
[6] 王東，祝正加.粉碎機(jī)粉碎性能的影響因素[J].糧食與飼料工業(yè)，2000（11）20-21.
[7] XX文廣.錘片式粉碎機(jī)異型粉碎室的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古
農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.
[8] 濮梁貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社[M].
[9] 落迎社.材料力學(xué).武漢理工大學(xué)出版社[M]. [10] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社[M].
XX大學(xué)XX學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) XX63240 姓名 XX勇 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 樹(shù)枝粉碎成型機(jī)粉碎裝置的設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
論文選題難度、份量適當(dāng)，符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，具有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，設(shè)計(jì)方案可行，工作量飽滿，論文質(zhì)量良好。
同意參加答辯。
評(píng)閱人：
2012年5月21日
XX大學(xué)XX學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)
學(xué)號(hào)： XX63240 姓名： XX勇 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 43 頁(yè) 圖 表 8 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 樹(shù)枝粉碎成型機(jī)粉碎裝置的設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要：
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是利用刀盤(pán)加錘片將樹(shù)枝進(jìn)行粉碎。
本設(shè)計(jì)主要對(duì)150mm以下的樹(shù)枝進(jìn)行粉碎，在此設(shè)計(jì)中初步方案有直接粉碎，，鼓
筒式粉碎，刀盤(pán)粉碎，刀盤(pán)加錘片粉碎。通過(guò)對(duì)此四種方案的比較，在此選擇了刀盤(pán)加
錘片粉碎，此方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，粉碎效果好，生產(chǎn)率高，粉碎均勻等
優(yōu)點(diǎn)。
此粉碎裝置的工作原理是：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將動(dòng)力傳到轉(zhuǎn)子組件上，帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)
從而帶動(dòng)飛刀旋轉(zhuǎn)，飛刀將輸送進(jìn)來(lái)的樹(shù)枝進(jìn)行一部分一部分的切削，切削完的樹(shù)枝在
風(fēng)機(jī)的作用下到達(dá)錘片組端，利用錘片進(jìn)行再次粉碎，粉碎完的樹(shù)枝達(dá)到篩分要求時(shí)在
篩網(wǎng)中排出，未達(dá)到篩分要求時(shí)不能從篩網(wǎng)中排出。從而在錘片的作用下繼續(xù)粉碎直到
達(dá)到篩分要求，通過(guò)篩網(wǎng)從出料口處排出。
在此設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)了主軸，刀盤(pán)，錘片，飛刀，錘架板等關(guān)鍵零部件。通過(guò)對(duì)
其結(jié)構(gòu)的理解和參考，設(shè)計(jì)出一臺(tái)樹(shù)枝粉碎機(jī)，將其優(yōu)化。
本設(shè)計(jì)利用刀盤(pán)加錘片進(jìn)行粉碎，有利于保護(hù)環(huán)境，美化環(huán)境，產(chǎn)生再利用資源，
而且并于運(yùn)送。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
XX勇同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，態(tài)度十分認(rèn)真，查閱了樹(shù)枝粉碎裝置相關(guān)中英文資料，并對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)作了認(rèn)真的理解與分析，通過(guò)多種設(shè)計(jì)方案的比較，從中提出了一個(gè)切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，很好地完成了粉碎裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與建模，其主要工作如下：其一，對(duì)四種不同的粉碎方案的比較，選擇了刀盤(pán)加錘片粉碎；其二，確定了粉碎裝置關(guān)鍵部件的相關(guān)參數(shù)；其三，設(shè)計(jì)了主軸，刀盤(pán)，錘片，飛刀，錘架板等關(guān)鍵零部件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其理論知識(shí)扎實(shí)、善于分析、工作量飽滿，論文立論正確，論述清楚，圖紙符合設(shè)計(jì)要求。
同意參加答辯。建議評(píng)定成績(jī)?yōu)榱己谩?
指導(dǎo)教師：
2012年 5 月 21 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績(jī)?cè)u(píng)定為
答辯小組組長(zhǎng)：
2012年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定為
答辯委員會(huì)主任：
2012年 月 日
目 錄
摘要 II
Abstract III
第1章.緒 論 1
1.1 課題的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)發(fā)展概況 2
1.2.1國(guó)外粉碎機(jī)發(fā)展概況 2
1.2.2我國(guó)粉碎機(jī)械發(fā)展概況 4
1.2.3我國(guó)粉碎設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.2.4樹(shù)枝粉碎機(jī)方案的比較與選擇 5
第2章.錘片式粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 6
2.1 刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 6
2.2.粉碎裝置參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算 6
2.2.1轉(zhuǎn)子直徑D與粉碎室寬度B的確定 6
2.2.2 配套功率N的確定 7
2.3轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì) 8
2.3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.3.3刀盤(pán)的設(shè)計(jì) 13
2.3.4 錘片的設(shè)計(jì) 14
2.3.6錘片的排列方式 15
2.3.8錘架板 17
2.3.9套筒的設(shè)計(jì) 18
第3章.零件強(qiáng)度校核 19
3.1軸的強(qiáng)度校核 19
3.1.1 求軸上的載荷 19
3.2 軸承壽命校核 24
3.2.1求比值 24
3.2.2初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 25
3.2.3驗(yàn)算軸承壽命 25
3.3鍵的選擇及校核計(jì)算 26
第4章.基于Pro/E的轉(zhuǎn)子三維實(shí)體造型 28
4.1主軸 28
4.2 錘片 28
4.3 套筒、錘架板 29
4.4 錘片隔套、銷軸 30
4.5 刀盤(pán)、飛刀 31
4.6 轉(zhuǎn)子的虛擬裝配 32
總 結(jié) 34
參考文獻(xiàn) 35
致 謝 36
附錄1： 37
附錄2： 43
摘要
刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)是樹(shù)枝粉碎成型加工機(jī)械的四大主機(jī)之一,其性能對(duì)樹(shù)枝的加工節(jié)能降耗意義重大。分析了刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)出滿足要求的刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)。建立了刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的基本模型，參考文獻(xiàn)表明，錘片對(duì)稱交錯(cuò)排列轉(zhuǎn)子的平衡性較好，其中交錯(cuò)排列轉(zhuǎn)子兩端軸承承載情況相近,轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好。轉(zhuǎn)子是錘片式粉碎機(jī)的主要工作部件。利用Pro/E對(duì)錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子中的各零件進(jìn)行三維建模、虛擬裝配、模型分析。設(shè)計(jì)者可以充分利用Pro/E單一數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，通過(guò)改變尺寸參數(shù)來(lái)方便地修改和更新零件，還可以直觀地觀察和分析轉(zhuǎn)子的外形、零件間的相互位置關(guān)系。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)；刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)； Pro/E；轉(zhuǎn)子；三維建模
Abstract
Hammers mill, which is one of the four main feed processing machineries and one of the necessary equipment of feed processing, has a great influence on economy energy sources in feed factory. In this paper the structural features of the hammers mill are analyzed. A discrete model of hammers mill's rotor was set up. Mill's rotor arranged in different hammer forms was analyzed by way of dynamic simulation with virtual prototype technology. The result that is similar to facts was deduced. The conclusion indicated that the rotor with interlaced or symmetry-interlaced hammer form has better balance and the former is with good stability because of its equal load on each bearing. Rotor is an important assembly of hammers mill. This research utilized Pro/E to carry out three-dimensional modeling of the parts of hammer mill’s rotor, virtual assemble, model analysis, and motion emulation.
Key words: Vibration；hammers mill；Pro/E；rotor；3D modeling.
III
第1章.緒 論
1.1 課題的目的和意義
目前，國(guó)內(nèi)樹(shù)枝粉碎大都采用錘片式粉碎機(jī)，它利用高速旋轉(zhuǎn)錘片對(duì)樹(shù)枝產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和搓擦，而達(dá)到物料破碎的目的。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)。
粉碎是工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可缺失的工序之一。粉碎是指在外力的作用下，克服了固體物料分子間的內(nèi)聚力，使固體物料外觀尺寸由大變小，物料顆粒的比表面積(單位質(zhì)量的表面積)由小變大的過(guò)程。粉碎后可以提高物理作用及化學(xué)反應(yīng)的速度。在把固體物料變成最終成品的許多加工過(guò)程中，粉碎是一個(gè)非常重要的工藝過(guò)程，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，人類生活和生產(chǎn)中每年約有數(shù)千億噸固體物料需要經(jīng)過(guò)各種程度的粉碎加工。由于人類生產(chǎn)的飛速發(fā)展和生活水平的迅速提高，人們對(duì)粉碎加工的產(chǎn)品需求增加。因而需經(jīng)粉碎加工處理的固體物料也將增多。這就需要深入研究粉碎過(guò)程，對(duì)粉碎理論、方法、設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的探討。為此在20世紀(jì)80年代初形成了一門獨(dú)立的學(xué)科—粉碎工程學(xué)，專門研究固體物料的粉碎行為及其屬性的學(xué)科…。
粉碎機(jī)是粉碎加工的主要設(shè)備，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類生活的許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。例如在制藥業(yè)、化工業(yè)、食品業(yè)、飼料加工業(yè)，還有冶金礦山、涂料、建材、造紙等行業(yè)，甚至科研單位都需要粉碎機(jī)。由于粉碎機(jī)在許多行業(yè)得到普遍使用，目前粉碎機(jī)的市場(chǎng)還有很大潛力，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)粉碎機(jī)的研究與發(fā)展均很重視。但是各種物料在粉碎加工過(guò)程中產(chǎn)生發(fā)熱、振動(dòng)和磨擦等作用，使能源大量消耗，因此粉碎作業(yè)是消耗巨大能量的低效作業(yè)。多年來(lái)，技術(shù)人員一直在從理論研究、舊設(shè)備改造到創(chuàng)新設(shè)備，直至改變生產(chǎn)工藝流程等方面來(lái)研究如何達(dá)到高效節(jié)能地完成粉碎過(guò)程，達(dá)到降低其功耗高等缺點(diǎn)。但目前真正節(jié)能高效的粉碎機(jī)還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出來(lái)。研制出更符合實(shí)際生產(chǎn)需要的高效率的粉碎機(jī)，還有待于廣大科研人員和制造商們的發(fā)明創(chuàng)造。相關(guān)粉碎工程學(xué)科專家指出，今后若干年內(nèi)粉碎工程學(xué)發(fā)展的中心議題仍然是降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)發(fā)展概況
錘片式粉碎機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種物料的粉碎，被稱為萬(wàn)能粉碎機(jī)。目前，在國(guó)內(nèi)外樹(shù)枝加工企業(yè)中錘片式粉碎機(jī)是最重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，大約一半以上的物料要經(jīng)過(guò)錘片式粉碎機(jī)加工。
1.2.1國(guó)外粉碎機(jī)發(fā)展概況
近年來(lái)，國(guó)外對(duì)超細(xì)粉碎及分級(jí)設(shè)備、工藝、微細(xì)顆粒粒度測(cè)定等方面的研究十分活躍，這是由于國(guó)外在復(fù)合材料、新型陶瓷、電子材料等許多尖端技術(shù)方面迅速發(fā)展而決定的。在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家，微米級(jí)超細(xì)粉碎設(shè)備已渡過(guò)了其發(fā)明時(shí)期，而進(jìn)入成熟、配套、完善的階段 ,設(shè)備研究朝著亞微米級(jí)超細(xì)粉碎和微米級(jí)精密分級(jí)的方向發(fā)展。粉碎技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在產(chǎn)品微細(xì)化、微粉功能化、 設(shè)備自動(dòng)化、節(jié)能新工藝和新設(shè)備及低污染高強(qiáng)度材料的應(yīng)用等方面。
1895年美國(guó)研制出人類歷史上第一臺(tái)錘片式粉碎機(jī)，之后錘片式粉碎機(jī)在國(guó)外飼料工業(yè)生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。由于飼料所用原料上的差異，在歐洲的飼料加工多采用混合粉碎(先配料后粉碎)，且經(jīng)常沒(méi)有任何谷物原料；而美國(guó)的飼料配方是以50％的玉米或小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的谷物，比如燕麥和大麥等，原料水分也略低于歐洲。從應(yīng)用形式上錘片式粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展：首先在于美國(guó)的產(chǎn)品追求篩片面積大，而歐洲的講究沖擊齒板面積大。例如，美國(guó)的Champion公司及Jacobson公司等標(biāo)榜自己的產(chǎn)品為全周篩，而歐洲最為典型的是荷蘭的Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機(jī)，其沖擊齒板面積幾乎達(dá)整個(gè)粉碎室周圍面積的一半(占46％)；其次在于篩片的安裝。美國(guó)錘片式粉碎機(jī)在安裝、更換篩片時(shí)必須停機(jī)并且打開(kāi)機(jī)殼才能進(jìn)行，而歐洲的許多錘片式粉碎機(jī)是從軸向插入式，不需停機(jī)和打開(kāi)機(jī)殼即可抽出原有篩片，插入新?lián)Q篩片；還有的機(jī)型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控?fù)Q篩， Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機(jī)兩側(cè)裝有遙控電動(dòng)換篩裝置，在運(yùn)行中就可以更換篩片。
還有其它變型粉碎機(jī)，如渦輪粉碎機(jī)，其特點(diǎn)為在粉碎室篩片的末尾或在與進(jìn)料口約成270。角處，使未過(guò)篩的粗粒物料沿垂直方向向上拋出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎區(qū)。該機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是不需配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機(jī)內(nèi)自行循環(huán)；缺點(diǎn)是整機(jī)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不能通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來(lái)利用錘片的兩側(cè)。
大部分錘片式粉碎機(jī)只有一個(gè)轉(zhuǎn)速，MIAC公司在20世紀(jì)50年代研制出第一臺(tái)雙速驅(qū)動(dòng)的H880型錘片式粉碎機(jī)，雙轉(zhuǎn)速可以增強(qiáng)打擊作用，提高粉碎效率。在國(guó)外，近年來(lái)為適應(yīng)飼料粉碎的特點(diǎn)及需求，還有采用變頻裝置控制錘片式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改善其粉碎性能。在結(jié)構(gòu)上，近年來(lái)還出現(xiàn)了立式錘片粉碎機(jī)。
下面是幾種國(guó)外常見(jiàn)的粉碎機(jī)：
1）V9H型錘式粉碎機(jī)
羅馬尼亞生產(chǎn)的型錘式粉碎機(jī)是一種萬(wàn)能型粉碎機(jī),它既能粉碎各種谷物精飼料，也能粉碎干草覃稈等飼料，這種粉碎機(jī)的特點(diǎn)是初體用鑄件制成，利于制造，篩板的包角大，生產(chǎn)效率高和采用內(nèi)包式排料風(fēng)扇，使排料部分的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。
此種粉碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在兩塊圓形的轉(zhuǎn)盤(pán)上銷連有六排長(zhǎng)方形的活動(dòng)錘片，每排有錘片八枚共有48片，篩板包在轉(zhuǎn)盤(pán)之外,其包角約為280°，較大的包角有利于粉碎飼料的通過(guò)，從而能減低動(dòng)力消耗和提高生產(chǎn)率。整個(gè)篩板鑲嵌在鑄鐵機(jī)殼的凹槽中，安裝牢固，篩子不易變形,粉碎機(jī)上共附有五種不同孔徑的篩板，其孔徑分別為1、2、3、4、5毫米。可以根據(jù)所粉碎飼料種類和細(xì)度要求的不同來(lái)選用適當(dāng)?shù)暮Y板。撞擊板裝在粉碎室的右上角。
在精料盛料斗的底部有一個(gè)可調(diào)插板，它可以改變斗底排料口的大小，用來(lái)控制精料的流量。在斗底排料口的下面有一塊傾斜的托料板，通過(guò)裝在機(jī)殼外的調(diào)節(jié)桿可以調(diào)節(jié)托料板的傾斜角度，以控制飼料喂人斗。當(dāng)托料板傾角增大時(shí)，飼料能很快的通過(guò)，因此喂入增大，反之則減小。
在粉碎莖桿、干草等粗飼料時(shí),應(yīng)把草料喂人斗前端的擋板向前轉(zhuǎn)動(dòng)使草料能直接落人粉碎室中。風(fēng)扇葉片裝在轉(zhuǎn)盤(pán)的側(cè)壁上，這樣就大大地簡(jiǎn)化了風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，并且也省去了風(fēng)扇人口部分的吸料管。動(dòng)力通過(guò)皮帶輪和一對(duì)齒輪來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，齒輪的速比為1:3.5。
這種粉碎機(jī)適合與20~30馬力的拖拉機(jī)配套使用,也可用15千瓦的電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)。皮帶輪的轉(zhuǎn)速為800~900轉(zhuǎn)/分。粉碎谷物飼料的生產(chǎn)率為350~1250公斤/時(shí),干草為100~150公斤/時(shí)。外形尺寸為1250×700×3000毫米,重量為710公斤。
2）英國(guó)Massey-Ferguson公司935型萬(wàn)能粉碎機(jī)
這種粉碎機(jī)的通用性很大，它除了能粉碎各種谷物飼料外，也能粉碎秸稈、磨制草粉和制作青貯飼料，此外還能作為拋送器之用，將切碎的青飼料拋入青貯塔。此種粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，它由喂料斗、機(jī)殼、轉(zhuǎn)盤(pán)、吹送管和聚料桶等部分組成。喂料斗裝在機(jī)殼的側(cè)壁，機(jī)殼的內(nèi)部裝有轉(zhuǎn)盤(pán)和篩板，頂部與吹送管相聯(lián)，吹送管的末端與聚料桶相接。喂料斗成簸箕形，在其前端有一塊半圓形 的罩蓋，蓋內(nèi)有一塊月牙形的擋板，用來(lái)防止飼料從粉碎室里向外飛濺。
3）法國(guó)Carriere-Guyot公司Pulverix牌飼料粉碎機(jī)
該公司生產(chǎn)有三種類型的固定錘桿式粉碎機(jī)。1型為自重排料，2型和3型為氣流排料。
4）日本橫山工業(yè)公司的雙轉(zhuǎn)盤(pán)式粉碎機(jī)
目前世界上所有的錘式粉碎機(jī)都存在有粉碎效率不高的缺點(diǎn)，這主要是因?yàn)榉鬯槭覂?nèi)有一團(tuán)已粉碎的樹(shù)枝包在轉(zhuǎn)盤(pán)的周圍，形成環(huán)形，隨著錘片一同轉(zhuǎn)動(dòng)，因此從喂人口新進(jìn)人的樹(shù)枝首先是與這個(gè)環(huán)形的樹(shù)枝相遇，被帶著緩慢地旋轉(zhuǎn)，然后才能與錘片相遇，受到錘片的打擊。由于飼料顆粒在受打擊時(shí)已具有一定的速度，根據(jù)沖量定律，這時(shí)打擊力將會(huì)顯著地減弱，使粉碎機(jī)的粉碎效率不高。但是采用雙轉(zhuǎn)盤(pán)式粉碎機(jī)不但能避免這種缺點(diǎn)，而且由于在打擊時(shí)樹(shù)枝木屑的運(yùn)動(dòng)方向是與錘片的方向相反，因此反而會(huì)增強(qiáng)打擊作用，能提高粉碎機(jī)的效率。
1.2.2我國(guó)粉碎機(jī)械發(fā)展概況
粉碎的目的與意義：固體物料經(jīng)過(guò)粉碎，顆粒由大變小，物料單位質(zhì)量的表面積增加，可以提高物理作用及化學(xué)反應(yīng)的速度；在礦物加工過(guò)程中，礦石經(jīng)過(guò)粉碎，可以實(shí)現(xiàn)不同礦物的彼此解離；幾種固體物料的混合，也必須在細(xì)粉狀態(tài)下，才能均勻混合。粉體材料最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一是粒度和粒度分布，而粒度和粒度分布決定了粉體產(chǎn)品的技術(shù)性能和應(yīng)用范圍。例如，物料的比表面積、化學(xué)反應(yīng)速率、吸附性、堆積性、補(bǔ)強(qiáng)性、在液相介質(zhì)中的沉降速度、溶解性、光學(xué)性能、電性、磁性等，這些都與應(yīng)用范圍有直接關(guān)系。而產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ锪系牧６燃傲６确植季袊?yán)格的要求。粉碎是當(dāng)代飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)必不可少的一個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)。粉體技術(shù)被看作是高技術(shù)工業(yè)最重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一。
1.2.3我國(guó)粉碎設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)
鑒于粉碎技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用涉及化工、冶金、建材、電子、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域的廣泛性，以及被粉碎材料種類的多樣性，尤其是當(dāng)代高新技術(shù)發(fā)展對(duì)材料深加工制備提出越來(lái)越高的要求:粒度微細(xì)化、粒度分布均勻化或顆粒形狀特定化、品質(zhì)高純化、表面處理功能化等等，必將促使粉碎技術(shù)與設(shè)備的不斷發(fā)展。其發(fā)展和研究的主要方面應(yīng)包括:
1)開(kāi)發(fā)粉碎與分級(jí)相結(jié)合的閉路工藝及設(shè)備，從而降低能耗，提高生產(chǎn)率；
2)提高和改進(jìn)現(xiàn)有粉碎設(shè)備的性能，降低生產(chǎn)成本，增加品種和機(jī)型；
3)實(shí)現(xiàn)工藝研究和設(shè)備開(kāi)發(fā)的一體化，針對(duì)具體物料特性，進(jìn)行設(shè)備開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)；
4)重視粉碎基礎(chǔ)理論的研究。
1.2.4樹(shù)枝粉碎機(jī)方案的比較與選擇
樹(shù)枝粉碎機(jī)按其工作原理可分為盤(pán)式切碎加錘片粉碎、鼓式切碎加錘片粉碎、直接錘片粉碎和刀盤(pán)粉碎四種結(jié)構(gòu)形式。在這四種方案中，結(jié)合上述粉碎機(jī)的各種特點(diǎn)進(jìn)行比較，對(duì)本設(shè)計(jì)我選擇了盤(pán)式切碎加錘片粉碎方式，其原因是盤(pán)式切碎加錘片粉碎這種形式因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修簡(jiǎn)便、粉碎效果好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理是：刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)由切削部分、粉碎部分、篩分部分三部分組成。其工作原理是：傳動(dòng)軸從電動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力后，驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)和粉碎錘片在機(jī)殼內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，樹(shù)枝不斷的投入，粉碎機(jī)不斷的切削和粉碎篩分，通過(guò)篩孔的物料被風(fēng)吹到機(jī)外，不能通過(guò)的則在機(jī)內(nèi)繼續(xù)粉碎。
第2章.錘片式粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1 刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu)
刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)，機(jī)架和機(jī)殼，轉(zhuǎn)子，進(jìn)、出料口，輸送裝置等部分組成。簡(jiǎn)圖如下所示：
圖2-1刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)整體結(jié)構(gòu)
已知設(shè)計(jì)參數(shù)：
該粉碎機(jī)為單軸錘片式樹(shù)枝粉碎機(jī)，為了提高粉碎機(jī)的利用率，采用刀盤(pán)加錘片粉碎，刀盤(pán)線速度為80—120r/min。
工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微震動(dòng)。
2.2.粉碎裝置參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算
2.2.1轉(zhuǎn)子直徑D與粉碎室寬度B的確定
1）轉(zhuǎn)子直徑D的確定
由得轉(zhuǎn)子直徑為：
2）粉碎室寬度B的確定
粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子直徑D與粉碎室寬度B之積可用以下經(jīng)驗(yàn)公式求得:
(2—1)
式中：B—粉碎室寬度，mm；
k—經(jīng)驗(yàn)系數(shù),一般取0.29～0.75；
D—轉(zhuǎn)子直徑，mm。
DB確定之后, 為了降低噪音, 一般采用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速, 確定要根據(jù)粉碎物料的品種具體分析。如果以樹(shù)枝等物料為主, 要采較小的B和較大的D；如果是以粉碎牧草為主，則要采用較大的B和較小的 D。
將數(shù)據(jù)代入式(2—1)得：
B=0.43×600mm
=258mm
2.2.2 配套功率N的確定
電動(dòng)機(jī)配套功率由下式確定：
N=（6.4-10.5）Q (2—2)
式中：N—電動(dòng)機(jī)功率，KW；
Q—生產(chǎn)率,t/h；
Q=N/KE。
得配套電動(dòng)機(jī)的功率為：
N=（6.4—10.5）3.03 KW
=（19.4—31.8）KW
根據(jù)JB/T5274—1991 所選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y180l—4，其主要參數(shù)如下所示：
功率：22KW
電流：42.5A
轉(zhuǎn)速:1470r/min
額定轉(zhuǎn)矩：2.2Nm
最大轉(zhuǎn)矩：2.3Nm
機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣（B3型）安裝尺寸和外形尺寸見(jiàn)表3—1所示：
表2—1電動(dòng)機(jī)安裝尺寸
機(jī)座號(hào)
D
F
G
E
K
H
A
B
C
AB
AC
AD
HD
L
180L
48
14
42.5
110
15
180
279
279
121
355
380
285
430
710
詳見(jiàn)圖2-2：
圖2-2電動(dòng)機(jī)外形
2.3轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)子是粉碎機(jī)的主要工作部件，由主軸、刀盤(pán)、飛刀、定位套筒錘架板、銷軸、錘片和錘片隔套等組成。
2.3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）初步確定軸的最小直徑
先按式（2—13）初步估算軸的最小直徑
（2—3）
式中：—軸的最小直徑,mm ；
—系數(shù),可由下表查的；
—輸出軸上的功率，(帶的傳動(dòng)效率：0.96)，KW ；
—軸的轉(zhuǎn)速,r/min。
表2-2 軸常用幾種材料的及值
軸的材料
Q235-A、20
Q275、35
45
40Cr、35SiMn
/MPa
15-25
20-35
25-45
35-55
149-126
135-112
126-103
112-79
注：1）數(shù)中值是考慮了彎矩而降低了許應(yīng)扭矩切應(yīng)力。
2）在下述情況時(shí)，取較大值，取較小值；彎矩較小或只受扭矩作用，載荷較平穩(wěn)、無(wú)軸向載荷或只有較小的軸向載荷，減速器的低轉(zhuǎn)速軸，軸只做單向性旋轉(zhuǎn)；反之，取較小值，取較大值。
選取軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)上表， 取=120
=220.96 KW
=21.12 KW
在此計(jì)算轉(zhuǎn)速為1800r/min的轉(zhuǎn)子直徑，則有：
=27.27mm
根據(jù)實(shí)際需要去該軸的最小直徑為40mm。
2）擬定軸上零件的裝配方案
根據(jù)設(shè)計(jì)的要求該軸上零件的裝配方案如下圖所示：
圖2-3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖
3）各軸段的直徑和長(zhǎng)度確定
a.為了滿足皮帶輪的軸向定位的要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，由于皮帶輪軸向比較長(zhǎng)又考慮到軸的強(qiáng)度問(wèn)題所以與皮帶輪配合的軸的長(zhǎng)度要小于皮帶輪寬度，故取。
b.初步選擇軸承。因軸承需要承受徑向力和承受軸向力，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度的圓錐滾子軸承330010，其尺寸為，軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為m6，而。
c.取安裝錘片處的軸段3-4的直徑為，錘片是裝在靠錘架板支撐的銷軸上的。已知粉碎室的寬度為246mm，為了固定錘架板將軸段3-4設(shè)計(jì)成帶有螺紋的，用鎖緊螺母來(lái)固定錘架板，因此軸段。
d.為了便于對(duì)錘片組與刀盤(pán)的安裝與定位，在此軸段5-6處安裝一軸肩，其直徑為，。
e.安裝刀盤(pán)處的軸段7-8的直徑,由刀盤(pán)寬度為40mm,為了使軸套筒端面可靠的壓緊刀盤(pán)，刀盤(pán)右端用以鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊，因此此軸段。
f.刀盤(pán)右端設(shè)計(jì)以鎖緊螺母，將此軸段設(shè)計(jì)成帶螺紋的，此軸段8-9的直徑為,。
g.在8-9軸段右端設(shè)計(jì)一軸承將主軸固定，此軸段，。
h.此軸已基本設(shè)計(jì)完成，其主軸總長(zhǎng)為L(zhǎng)=256mm。
4）軸上零件的周向定位
皮帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接，按由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面，A型鍵，鍵槽用鍵槽銑刀加工。錘架板與軸連接選用A型平鍵，，軸承與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的。刀盤(pán)與軸連接選用A型平鍵，尺寸為。
5）取軸端倒角為，各軸肩處圓角如如軸所示。
2.3.2飛刀的設(shè)計(jì)
飛刀是刀盤(pán)粉碎機(jī)的主要部件之一，飛刀的性能對(duì)樹(shù)枝刀盤(pán)粉碎機(jī)的工作起很重要的作用。由盤(pán)式樹(shù)枝粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力Q(實(shí)積3/h)為
10-8 (2-4)
式中: －設(shè)備時(shí)間利用系數(shù)，取=0.3～0.5；
－工作時(shí)間利用系數(shù)，取=0.7～0.8；
—原料形態(tài)影響系數(shù)，成捆樹(shù)枝取=0.3～0.7，其他原料取1；
—刀盤(pán)轉(zhuǎn)速，/；
—飛刀數(shù)量；
—樹(shù)枝平均長(zhǎng)度，；
—樹(shù)枝的斷面積，2；
取，，，，=2/4，
則由上式可得 Z=3.4，圓整為 Z=4，故由生產(chǎn)率可選飛刀的數(shù)量為4把。
由下式（2-10）中，其中ε已知，為β進(jìn)料口的傾斜槽的傾角為45?，為常數(shù)，如要使主切削力最小就要使β+α=45?，考慮道具的強(qiáng)度取飛刀楔角β=38?,那么α=7?,在考慮到刀盤(pán)回轉(zhuǎn)時(shí)的平衡，四把刀位
（2-5）
置兩兩對(duì)稱，考慮到兩把刀刀刃長(zhǎng)度必須大于進(jìn)料口，才能使切削沒(méi)有“死區(qū)”，進(jìn)料口在140mm,沒(méi)把刀刃長(zhǎng)度為85mm，飛刀的安裝高度為10mm,由此得樹(shù)枝的切碎長(zhǎng)度為10mm,根據(jù)主要參數(shù)設(shè)計(jì)刀具如下圖所示：
圖2-4飛刀
2.3.3刀盤(pán)的設(shè)計(jì)
刀盤(pán)主要是安裝飛刀和儲(chǔ)存能量，在切削樹(shù)枝的時(shí)候釋放動(dòng)能，在不切削的時(shí)候儲(chǔ)存動(dòng)能，保證樹(shù)枝粉碎機(jī)連續(xù)工作。根據(jù):
（2—6）
其中T為切削時(shí)的扭矩，F(xiàn)是切削力，是飛刀到中心軸線的距離。由理論公式得，飛刀離主軸中心越近，切削時(shí)的扭矩就越小，到盤(pán)的外徑尺寸可以設(shè)計(jì)得越小，粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)也就越緊湊，但受到主軸和軸承座以及進(jìn)料口的影響，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚瑫r(shí)考慮飛刀通過(guò)進(jìn)料口的組合長(zhǎng)度應(yīng)大于進(jìn)料口的寬度即根據(jù)飛刀的尺寸設(shè)計(jì)安裝孔的位置，較近的飛刀安裝槽道主軸中心線的距離為90，較遠(yuǎn)的飛刀安裝槽距離主軸中心線的距離為90+160=250mm,再加上飛刀寬度及邊緣尺寸，刀盤(pán)的外徑為600mm較為合理，考慮刀盤(pán)本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和安裝飛刀等因素，取刀盤(pán)的厚度為40mm。
根據(jù)這些主要參數(shù)設(shè)計(jì)，如下圖所示：
圖2—5 刀盤(pán)
2.3.4 錘片的設(shè)計(jì)
錘片是錘式粉碎機(jī)最主要的工作部件,也是易損件。我國(guó)每年錘片耗用鋼材數(shù)萬(wàn)噸以上。提高錘片的使用壽命具有重要意義。錘片的形狀、尺寸、排列方法、線速度對(duì)粉碎效率有很大的影響。目前世界上有多種形狀的錘片。各種錘片的使用性能比較見(jiàn)表2-3。
表2—3各種錘片使性能比較
錘片類型
使用性能
矩形錘片
通用性好,形狀簡(jiǎn)單,易制造。
焊耐磨合金
延長(zhǎng)使用壽命,制造成本較高。
階梯形錘片
工作棱角多,粉碎效果好,但耐磨性差。
尖角錘片
適于粉碎纖維質(zhì)物料,但耐磨性差。
環(huán)形錘片
只有一個(gè)銷孔,工作中自動(dòng)變換工作角因此磨損損均勻,使用壽命較長(zhǎng),但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
由國(guó)家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了錘片的型式，規(guī)格和設(shè)計(jì)要求。根據(jù)本此的設(shè)計(jì)要求選擇I型錘片，其具體設(shè)計(jì)圖形如圖2-9所示：
圖2-6 錘 片
本次設(shè)計(jì)中選用I型錘片，錘片的具體參數(shù)為：
長(zhǎng)度a:172 mm
寬度c：40mm
厚度e：5mm
孔到錘片一端的距離b：127mm
由于錘片是粉碎機(jī)加工的核心部件，所以要求較高。本錘片選擇的金屬材料是65Mn鋼，且經(jīng)過(guò)熱處理。熱處理淬火區(qū)硬度為50-57HRC,非淬火區(qū)硬度不超過(guò)28HRC。
2.3.5 錘片數(shù)目的確定
參考錘片式飼料粉碎機(jī)，該樹(shù)枝粉碎機(jī)的錘片數(shù)Z由下式確定：
（2—7）
為粉碎室寬度， 為錘片配置密度系數(shù)(0.28～0.42), 為錘片厚度(5mm),經(jīng)計(jì)算得 13～20.故此樹(shù)枝粉碎機(jī)設(shè)計(jì)為16把錘片，分4組，每組4片。
2.3.6錘片的排列方式
錘片式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子不同于機(jī)械設(shè)備中常見(jiàn)的內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子，其執(zhí)行粉碎工作的主要部件—錘片，是懸掛在均布于轉(zhuǎn)子錘架板的銷軸上的，其與銷軸的聯(lián)結(jié)方式屬于鉸接，各錘片可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
一般來(lái)說(shuō)，不同用途、規(guī)格的錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的銷軸數(shù)（即圓周均布的錘片組數(shù)）有所不同，但為減少運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的不平衡，一般均為偶數(shù)；另外，單根銷軸上裝配的錘片數(shù)量時(shí)常差別很大，但總的原則是，同一臺(tái)粉碎機(jī)關(guān)于中心對(duì)稱的兩根銷軸上裝配的錘片數(shù)量相同。
如圖2-7所示為四銷軸十六錘片對(duì)稱排列轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
圖2-7錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
1、銷軸 2、隔套 3、園螺母4、止退墊圈 5、錘片6、主軸 7、錘架板
主軸既起著安裝、支撐錘架板及錘片組的作用，又擔(dān)負(fù)著動(dòng)力的輸入；錘架板是將錘片組與主軸連接成一體的中介；銷軸穿過(guò)兩錘架板上對(duì)稱均布的孔，并與錘片鉸接；隔套的作用僅是將錘片間隔開(kāi)來(lái)，根據(jù)需要形成各種排列方式。
隔套的長(zhǎng)短很容易通過(guò)加工予以改變，其排列位置、順序又可以方便地進(jìn)行調(diào)整，這為錘片組多種排列形式的出現(xiàn)提供了條件。常見(jiàn)的方式有螺旋線排列、對(duì)稱排列、交錯(cuò)排列、對(duì)稱交錯(cuò)排列4種。
如圖2-8所示:
(a) 螺旋線排列 (b) 對(duì)稱排列
(c) 交錯(cuò)排列
(d) 對(duì)稱交錯(cuò)排列
圖2-8轉(zhuǎn)子錘片組排列
(a) 螺旋線排列：
螺旋線排列方式分單、雙螺旋兩種，圖a為單螺旋線排列。該排列是最簡(jiǎn)單的錘片排列方式，錘片軌跡均勻，不重復(fù)，但關(guān)于主軸中心對(duì)稱的各對(duì)銷軸上各自錘片組產(chǎn)生的離心力合力的作用線不在同一直線上，存在著不平衡力矩。
(b) 對(duì)稱排列：
該排列方式中，關(guān)于主軸中心對(duì)稱兩銷軸上的錘片安裝對(duì)稱，錘片運(yùn)動(dòng)軌跡重復(fù)。工作過(guò)程中，錘片磨損比較均勻。
(c) 交錯(cuò)排列：
該排列分單片和雙片兩種形式，圖c為雙片交錯(cuò)排列。工作中，錘片軌跡均勻，不重復(fù)，但工作時(shí)物料略有推移，銷軸間隔套品種多。
(d) 對(duì)稱交錯(cuò)排列：
該方式錘片排列對(duì)稱，運(yùn)動(dòng)軌跡均勻，不重復(fù)，軌跡覆蓋區(qū)域廣。
本次設(shè)計(jì)采用的是對(duì)稱交錯(cuò)布置的錘片排列方式。
2.3.7 錘篩間隙的影響
錘片外端面到篩板和粉碎室內(nèi)壁間的間隙影響加工樹(shù)枝的合格率，間隙過(guò)大，木屑在加工室內(nèi)做環(huán)流運(yùn)動(dòng)時(shí)，遭受錘片打擊的機(jī)會(huì)少；間隙過(guò)小，木屑遭受打擊的機(jī)會(huì)增多，使粉碎的木屑過(guò)細(xì)粉碎，錘片端部的摩擦阻力增大，功耗增大，參考國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)的研究，本樹(shù)枝粉碎的的間隙取為10mm。
2.3.8錘架板
錘架板起支撐銷軸和錘片的作用。它利用套筒將其固定在主軸上，轉(zhuǎn)盤(pán)架的直徑設(shè)為436mm,厚度為5mm.其具體形狀如圖2-9所示：
圖2-9 錘架盤(pán)
2.3.9套筒的設(shè)計(jì)
套筒形狀如圖2-15示所示：
圖2-10 套 筒
第3章.零件強(qiáng)度校核
3.1軸的強(qiáng)度校核
3.1.1 求軸上的載荷
由于影響主軸強(qiáng)度的因素較多，這里不作全面分析，只能做一個(gè)初步的估算。
軸上受力分析：
1）軸上主要承受以下幾種力：
a.皮帶輪的徑向力；
b.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于不平衡引起的離心力；
c.軸承支反力。
2)求各力的大小
a.皮帶輪的壓軸力
由粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速為3600r/min，V帶根數(shù)為4跟，由傳動(dòng)裝置計(jì)算的皮帶輪上的壓軸力的最小值為：
b.離心力公式為：
式中：—質(zhì)量，，為重力，為重力加速度，m/s；
—質(zhì)點(diǎn)距軸心的距離，m；
—角速度，rad/s。
錘片組允許質(zhì)量差5g引起的離心力：
轉(zhuǎn)子允許中心偏移量引起的離心力：
已知轉(zhuǎn)子重20kg，轉(zhuǎn)子中心線允許偏移量為0.01 mm；
刀盤(pán)引起的離心力：
三項(xiàng)合計(jì)：
轉(zhuǎn)子重力和離心力，是由兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)傳到主軸上的，離心力方向隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化。根據(jù)分析，當(dāng)離心力方向均為鉛垂方向時(shí)，對(duì)主軸受力最不利，所以現(xiàn)在按鉛垂方向計(jì)算。
離心力由刀盤(pán)傳到主軸上，離心力的方向隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化。根據(jù)分析得：
c.在軸承作出的軸承支反力。
c.1按彎扭合成強(qiáng)度條件校核
求軸上的功率：
轉(zhuǎn)速為3600r/min時(shí)軸上彎矩T為：
按最大壓軸力和最大彎矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度，如此時(shí)滿足強(qiáng)度要求， 。
c.2軸承支反力
做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-1所示：
圖3-1 軸所受載荷分析圖
求豎直面內(nèi)支反力，作豎直面內(nèi)彎矩圖，豎直面內(nèi)受力情況如圖。
c.3豎直面內(nèi)A，B的支反力：
對(duì)A點(diǎn)取矩
的方向與原來(lái)假設(shè)方向相同。
c.4求豎直面內(nèi)彎矩
A點(diǎn)彎矩
B點(diǎn)彎矩
C點(diǎn)彎矩
D點(diǎn)彎矩
c.5求當(dāng)量彎矩
根據(jù)軸的工作情況可知，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取。
c.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。
校核A截面
校核B截面
校核C截面
校核D截面
軸選用的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表15-1得，，，，，，故該軸是安全的，滿足要求。
軸的載荷分析圖、彎矩、扭矩圖如下圖3—2圖所示：
圖3-2 彎矩、扭矩圖
3.2 軸承壽命校核
選用30000型圓錐滾子軸承，軸承代號(hào)為30310。軸承反裝軸向載荷,預(yù)期壽命。軸承徑向載荷，。軸承轉(zhuǎn)速為3600r/min，驗(yàn)算軸承的壽命是否滿足要求。軸承所受載荷如圖3-3所示：
圖3-3軸承受力圖
3.2.1求比值
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13—5，圓錐滾子軸承最大e值為0.44，故此時(shí)
3.2.2初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P
根據(jù)式來(lái)計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13—6取。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13—6取,軸承基本額定動(dòng)載荷為，Y值需在已知軸承型號(hào)和基本額定定載荷之后才能求出。
相對(duì)軸向載荷，在表13—5中介于0.025—0.07之間，對(duì)應(yīng)的e值0.18—0.27，Y值為2.1—1.6，用線性插值法求Y值。則有：
當(dāng)量動(dòng)載荷為：
3.2.3驗(yàn)算軸承壽命
由式來(lái)計(jì)算軸承的實(shí)際壽命則有：
由以上驗(yàn)算可知所選軸承滿足壽命要求。
3.3鍵的選擇及校核計(jì)算
a、軸上與皮帶輪相聯(lián)處鍵的校核
鍵C12×8 單鍵
鍵連接的組成零件均為鋼，
滿足設(shè)計(jì)要求。
b 、與軸上錘架盤(pán)相聯(lián)的鍵的校核
鍵A1610 單鍵
鍵連接的組成零件均為鋼，
滿足設(shè)計(jì)要求。
c、與軸上刀盤(pán)相聯(lián)的鍵的校核
鍵A1610 單鍵
鍵連接的組成零件均為鋼，
滿足設(shè)計(jì)要求。
第4章.基于Pro/E的轉(zhuǎn)子三維實(shí)體造型
粉碎是樹(shù)枝粉碎成型最為重要的工序，而錘片式粉碎機(jī)是該工序中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)型。其工作原理主要是利用刀盤(pán)上高速回轉(zhuǎn)的飛刀對(duì)樹(shù)枝進(jìn)行切削，再在錘片的告訴回轉(zhuǎn)將樹(shù)枝進(jìn)行進(jìn)一步的粉碎，從而達(dá)到粉碎的目的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)率高、工作平穩(wěn)和裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)子是錘片式粉碎機(jī)的主要工作部件，由主軸、定位套筒、錘架板、銷軸、錘片和錘片隔套、刀盤(pán)、飛刀等組成。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是以二維平面圖來(lái)表示轉(zhuǎn)子，抽象性強(qiáng)，不直觀，也不便于修改。此設(shè)計(jì)中使用三維建模，利用Pro/E軟件對(duì)錘片式粉機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維參數(shù)化造型。
4.1主軸
主軸是粉碎機(jī)傳遞扭矩的部件。軸為階梯形狀，軸肩起定位作用；軸上加工有3個(gè)鍵槽，起傳遞扭矩的作用；在軸的兩端加工有螺紋，與鎖緊螺母配合使用，起固定錘架板和定位套筒，固定刀盤(pán)軸的作用。主軸的三維模型如圖4-1所示。
圖4-1 主軸
4.2 錘片
錘片是刀盤(pán)錘片式粉碎機(jī)中主要的工作部件之一，其形狀尺寸、工作密度與排列方式對(duì)粉碎效率和工作質(zhì)量有較大的影響。錘片的形狀很多，其中矩形錘片因其通用性好、形狀簡(jiǎn)單、易于制造而應(yīng)用最廣。矩形錘片有兩個(gè)銷連孔，其中一個(gè)孔銷連在銷軸上，這樣可輪換使用4個(gè)角來(lái)工作。錘片的排列方式很多，本研究采用對(duì)稱交錯(cuò)式的排列方式，如圖4—2所示：
圖4—2 錘片及錘片組
4.3 套筒、錘架板
錘架板起支撐銷軸和錘片的作用。
圖4-3 錘架盤(pán)
套筒主要用來(lái)固定錘架板。
圖4-4 套 筒
4.4 錘片隔套、銷軸
錘片隔套起定位錘片的作用，使錘片能保持設(shè)計(jì)的排列方式，且不會(huì)在銷軸上產(chǎn)生較大的軸向位移。
圖4—5 錘片隔套
銷軸貫穿于錘片和錘架板的銷孔上，用于安裝錘片。
圖4—6 銷 軸
4.5 刀盤(pán)、飛刀
刀盤(pán)固定在主軸上，一端用軸肩定位，一端用鎖緊螺母固定；其作用是將飛刀安裝在刀盤(pán)，帶動(dòng)飛刀切削。
圖4—7 刀 盤(pán)
飛刀用于對(duì)樹(shù)枝的切削
圖4—8 飛 刀
4.6 轉(zhuǎn)子的虛擬裝配
零件虛擬裝配過(guò)程中最重要的步驟就是對(duì)零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束。在Pro／E 中，用匹配（Mate）、對(duì)齊（Align）和插入（insert）等約束命令將所有的零部件按要求裝配在一起的。在錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子中，將設(shè)計(jì)完的零件按一定的規(guī)律和順序裝配起來(lái)，組裝成一個(gè)虛擬的部件。
圖4—9 刀盤(pán)錘片粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子部分裝配圖
總 結(jié)
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力都有了質(zhì)的飛躍。
畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開(kāi)端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者的獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
本論文首先