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畢業(yè)論文（設計）任務書
學院
機械電氣化工程學院
班級
學生姓名
學號
課題名稱
菠蘿葉粉碎機的設計
起止時間
年10月15日——年5月28日
指導教師
職稱
課題內容:
菠蘿葉粉碎機是屬于菠蘿葉粉碎還田機械；它的功用是菠蘿在收獲后，菠蘿葉的拾取機粉碎還田的再利用上，用來整地，養(yǎng)地。此機器主要由機架、傳動機構、粉碎機構、地輪等組成、基本原理是：工作原理是整個工作裝置通過三點懸掛機構固定在拖拉機后置的提升架上，從而可以調節(jié)刀輥的離地高度，地輪置于粉碎機末端的兩側，起到支撐機架和對地面仿形的作用。拖拉機動力輸出軸輸出的動力經(jīng)過聯(lián)軸器傳遞給T型轉換器，再有V帶變速傳動帶動前刀輥高速旋轉，后刀輥則有皮帶，皮帶輪與前刀輥連接起來做高速運動。在田間作業(yè)的過程中，前刀輥上的甩刀與地面接觸，對地面上的菠蘿植株進行切削和撿拾，切斷的菠蘿莖葉進入由側板和上蓋板等組成的粉碎室中，在前刀輥甩刀，后刀輥動刀以及前后刀輥定倒 等機構的共同作用下剪切、碰撞、撕裂，粉碎后的葉渣在離心力作用下沿粉碎機后擋板排除拋灑地面，完成粉碎作業(yè)。此設計的意義在于降低勞動成本，縮短農(nóng)時，加快機械化生產(chǎn)等。
擬定工作進度（以周為單位）:
第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解菠蘿葉粉碎機的國內外現(xiàn)狀。
第3周—第5周 設計菠蘿葉粉碎機的總體方案。
第6周—第9周 針對于菠蘿葉粉碎機的結構進行具體設計。
第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯。
主要參考文獻:
· [1] 楊柳，楊者森. 我省飼料粉碎機產(chǎn)品質量分析[J].農(nóng)業(yè)機械化與電氣化. 2006(04)
· [2] 杜小強，宗力. 基于虛擬樣機的錘片式粉碎機轉子動力學特性研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報.2005(07)
· [3] 鄧潔紅，曹樂平. 錘式粉碎機的優(yōu)化設計[J]. 糧油食品科技. 2005(03)
· [4] 李忠平，朱江,韓邦華. 飼料粉碎技術研究新進展[J]. 飼料工業(yè).2002(11)
· [5] 賀志昌. 微粉碎機及風網(wǎng)系統(tǒng)的探討[J]. 廣東飼料.2000(01)
· [6] 宿坤根，馮艷，陳慧. 立式粉碎機與其他粉碎機的差異和應用前景[J].中國飼料. 1998(21)
· [7] 張勁，姚欣茂，李明福，歐忠慶. 菠蘿葉纖維提取與工藝設備的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報. 2000(06)
· [8] 牛智有，譚鶴群，宗力. 紅棗干燥特性的試驗研究[J]. 食品與機械.1998(05)
· [9] 郁崇文. 鳳梨麻纖維的開發(fā)利用[J]. 麻紡織技術. 1997(03)
· [10] 吳全珍,李明福,周國宏. 對小型菠蘿鮮葉刮麻機的探討[J].熱帶作物機械化. 1995(01)
· [11] 唐學石，宋煒，李國林. 9FC-40型飼草粉碎機的結構特點及故障分析[J]. 農(nóng)機使用與維修. 2012(03)
· [12] 姚宗路，田宜水，孟海波，趙立欣.木質類生物質粉碎機設計[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(S1)
· [13] 劉寶，宗力，張東興.錘片式粉碎機空載運行中錘片的受力及運動狀態(tài)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(07)
· [14] 褚呈贛. 9FQ-35型高效飼料粉碎機的設計與計算[J].裝備制造技術. 2011(10)
· [15] 裴中陽，梁毅. 國際先進精細粉碎機的觀察與探討[J]. 機電信息. 2011(05)
· [16] 呂俊，方雷. 青狀秸稈粉碎機的研究與設計[J].農(nóng)機化研究. 2010(02)
· [17] Mark Heimann. 微粉碎設備—高速錘片式粉碎機[J].飼料研究. 2010(03)
任務下達人（簽字）
年 月 日
任務接受人意見
任務接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。
2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。
3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。
畢業(yè)論文（設計）開題報告
課題名稱 菠蘿葉粉碎機的設計
學生姓名
學 號
所屬學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起止時間
機械電氣化工程學院教務辦制
填 表 說 明
一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；
4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進度計劃；
7、主要參考文獻（不少于7篇）。
二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。
三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。
開題報告正文
一、 研究的目的和意義
菠蘿又名鳳梨，是著名的四大熱帶水果之一，富含維生素B1，可以消除疲勞、增進食欲。所含有的鳳梨酵素則有助食物中的蛋白質分解，利于人體吸收，飽餐之后來幾片鳳梨可去油膩、幫助消化。菠蘿中鉀含量高，適合做為高血壓患者烹煮食物的調味劑，以取代鹽的使用量。然而隨著菠蘿種植面積的增大，以往常那種傳統(tǒng)以鐮刀砍伐的方式已經(jīng)不能滿足人們的需求，傳統(tǒng)耕作需要的勞動力也越來越多，勞動強度也越來越大，從而對機械化的要求也越來越迫切。菠蘿葉粉碎機的設計不僅解決了勞動力的問題，還順應了時代的潮流。農(nóng)業(yè)機械化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程中扮演著重要角色，農(nóng)業(yè)機械化對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要作用在于先進的農(nóng)業(yè)機械代替人、畜力生產(chǎn)工具，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平；農(nóng)業(yè)機械化推動了農(nóng)業(yè)社會服務體系建設，在建設社會主義新農(nóng)村中發(fā)揮著越來越重要的作用；農(nóng)機化事業(yè)的蓬勃發(fā)展為培養(yǎng)新型農(nóng)民搭建了重要的平臺。
菠蘿葉粉碎機的設計是民心所向，國情所指。是我國機械現(xiàn)代化建設中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)、它的出現(xiàn)減少了農(nóng)民投入、縮短了耕作周期、實現(xiàn)了大面積種植和收獲，因次菠蘿葉粉碎機的設計前景廣闊。
二、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析
2.1國外研究現(xiàn)狀及分析
粉碎機通?？梢苑譃?類，除了其中的錘式破碎機和輥式破碎機2類外，砂石場常見的破碎機械還有復擺顎式破碎機、圓錐破碎機、反擊式破碎機和立軸沖擊式破碎機(VSI)等4類。20世紀50年代，原蘇聯(lián)的CS系列式圓錐式破碎機技術進入我國，80年代我國又直接引進國錢60年代技術水平的CS系列彈簧圓錐機，至今雖經(jīng)過不少改進，但主體結構基本上沒有大的變化。因此，在腔形設計、動力學與運動學的設計等方面，運落后于國際先進水平。復擺顎式破碎機的排礦口可以調整不同排礦口對應有不同的處理能力。因此，在比較處理能力時，應確定排礦口尺寸相同。例如，諾德伯格公司的C100型復擺顎式破碎機，在閉邊排礦口設定(C、S、S)為125mm時，處理能力為265t/h，國內相應的PE750X1060型產(chǎn)品;處理能力為195t/h，約低25%。由此，在250X300t/h規(guī)模的砂石場生產(chǎn)線上，采用C100型作為初級破碎設備可以滿足使用要求，而PE750X1060型就勉為其難了。對于輥式粉碎機國外的研究的腳步也比我國早很多，而且對于機械整個的研究系統(tǒng)也比較相對完善，所以我國農(nóng)業(yè)機械研究的任務還任重而道遠?！?
2.2國內研究現(xiàn)狀及分析
目前，我國菠蘿葉粉碎還田主要采用拖拉機后懸掛式，帶動單輥式的臥式粉碎還田機進行菠蘿莖葉還田，工藝流程一般為：1拖拉機帶動粉碎機刀輥旋轉，降低粉碎還田機高度到合適位置，使得刀具能拾取大量的菠蘿葉;2拖拉機前行，刀輥高速旋轉切斷菠蘿葉并帶到粉碎室進行一次粉碎：3菠蘿葉一次粉碎結束后降低粉碎還田機高度，對菠蘿葉進行二次粉碎：4對于某些拐角或不平整位置粉碎長度不能達標的，調整粉碎機高度，進行三次粉碎：5土地翻耕。以上工藝流程有著作業(yè)次數(shù)重復多作業(yè)效果差的弊端，為了提高作業(yè)效率和作業(yè)質量，在以往的單輥式菠蘿葉粉碎還田機的基礎上設計了雙輥式的菠蘿葉粉碎機。通過對菠蘿葉粉碎機結構的改進，拖拉機在行走的情況下使得菠蘿莖葉粉碎效果達到還田要求，從而將作業(yè)效率提高一倍，且有效的降低土壤被拖拉機壓實的情況。
三、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析
課題重點設計是落葉拾取和切碎部分即雙刀輥設計部分、菠蘿葉割刀的設計部分和兩輥之距離的設定。首先所設計出來的機器必須可以完成菠蘿葉粉碎還田的任務，其次還田的菠蘿葉要碎、齊，達到農(nóng)田再次利用的目的。
菠蘿葉粉碎機的設計是一個相當復雜的過程，涉及范圍廣。無論從總體設計還是局部設計都應滿足在滿足功能的前提下滿足經(jīng)濟性、可靠性、安全性。再通過向每個成功事例借鑒，向前輩、老師請教的基礎上并加以不斷創(chuàng)新完成此設計。
四、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路
本課題的重點部分是刀輥的設計部分，首先是單雙刀輥的選取，經(jīng)過對比分析，從經(jīng)濟實用方面考慮，選用雙刀輥類型。其次，菠蘿葉硬度大，長短不一，所以刀和雙輥距離的設計也很重要。它的工作原理是整個工作裝置通過三點懸掛機構固定在拖拉機后置的提升架上，從而可以調節(jié)刀輥的離地高度，地輪置于粉碎機末端的兩側，起到支撐機架和對地面仿形的作用。拖拉機動力輸出軸輸出的動力經(jīng)過聯(lián)軸器傳遞給T型轉換器，再有V帶變速傳動帶動前刀輥高速旋轉，后刀輥則有皮帶，皮帶輪與前刀輥連接起來做高速運動。在田間作業(yè)的過程中，前刀輥上的甩刀與地面接觸，對地面上的菠蘿植株進行切削和撿拾，切斷的菠蘿莖葉進入由側板和上蓋板等組成的粉碎室中，在前刀輥甩刀，后刀輥動刀以及前后刀輥定倒 等機構的共同作用下剪切、碰撞、撕裂，粉碎后的葉渣在離心力作用下沿粉碎機后擋板排除拋灑地面，完成粉碎作業(yè)。
五、完成本課題的必須工作條件和解決的方法
完成本課題需要查閱有關農(nóng)業(yè)機械學、農(nóng)機具及機械設計等方面的文獻資料，了解產(chǎn)品性能、用途，以及各個部件、裝置的用途，這就要求我們對機械設計、機械原理、機械制圖等課程熟練掌握。通過上網(wǎng)查閱相關資料了解各部件的作用，根據(jù)簡圖想象實物，在草稿紙上畫出草圖。
完成本課題除需要大量的文獻資料外，還需要學校提供計算機等硬件設備，需要用制圖軟件完成對菠蘿葉粉碎機的總體設計，及各部分零件的設計。當然，在這過程中還是要不斷向老師請教，積極聽取老師給出的建議，并不斷改進完善。
六、完成本課題的工作方法和進度計劃
這個課題工作量略大，通過深思熟慮，決定擬定以下工作方案及進度計劃：擬定工作進度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解菠蘿葉粉碎機的國內外現(xiàn)狀。
第3周—第5周 設計菠蘿葉粉碎機的總體方案。
第6周—第9周 針對于菠蘿葉粉碎機的結構進行具體設計。
第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯.
七、主要參考文獻
· [1] 楊柳,楊者森.我省飼料粉碎機產(chǎn)品質量分析[J].農(nóng)業(yè)機械化與電氣化. 2006(04)
· [2] 杜小強,宗力.基于虛擬樣機的錘片式粉碎機轉子動力學特性研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報. 2005(07)
· [3] 鄧潔紅,曹樂平.錘式粉碎機的優(yōu)化設計[J].糧油食品科技. 2005(03)
· [4] 李忠平,朱江,韓邦華.飼料粉碎技術研究新進展[J].飼料工業(yè). 2002(11)
· [5] 賀志昌.微粉碎機及風網(wǎng)系統(tǒng)的探討[J]. 廣東飼料. 2000(01)
· [6] 宿坤根,馮艷,陳慧.立式粉碎機與其他粉碎機的差異和應用前景[J].中國飼料. 1998(21)
· [7] 張勁,姚欣茂,李明福,歐忠慶.菠蘿葉纖維提取與工藝設備的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報. 2000(06)
· [8] 牛智有,譚鶴群,宗力.紅棗干燥特性的試驗研究[J].食品與機械.1998(05)
· [9] 郁崇文.鳳梨麻纖維的開發(fā)利用[J].麻紡織技術.1997(03)
· [10] 吳全珍，李明福，周國宏.對小型菠蘿鮮葉刮麻機的探討[J].熱帶作物機械化. 1995(01)
· [11] 唐學石，宋煒，李國林. 9FC-40型飼草粉碎機的結構特點及故障分析[J]. 農(nóng)機使用與維修. 2012(03)
· [12] 姚宗路，田宜水，孟海波,趙立欣.木質類生物質粉碎機設計[J].農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(S1)
· [13] 劉寶，宗力，張東興.錘片式粉碎機空載運行中錘片的受力及運動狀態(tài)[J].農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(07)
· [14] 褚呈贛. 9FQ-35型高效飼料粉碎機的設計與計算[J].裝備制造技術. 2011(10)
· [15] 裴中陽，梁毅.國際先進精細粉碎機的觀察與探討[J].機電信息. 2011(05)
· [16] 呂俊，方雷.青狀秸稈粉碎機的研究與設計[J].農(nóng)機化研究. 2010(02)
· [17] Mark Heimann. 微粉碎設備—高速錘片式粉碎機[J].飼料研究. 2010(03)
菠蘿葉粉碎機的設計,菠蘿葉粉碎機的設計內容,,1. 課題研究的目的及意義,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件設計,3. 菠蘿葉粉碎機的工作原理,4. 創(chuàng)新點設計,課題研究的目的及意義,菠蘿的營養(yǎng)價值很高，菠蘿汁被科學家譽為“植物奶”。菠蘿含糖量達10%到30%，以菠蘿汁為主。 近年來，我國菠蘿種植發(fā)展很快。但是，目前菠蘿葉粉碎在我國仍處于起步階段粉碎效率低、粉碎質量不穩(wěn)定的問題很明顯，設計一種簡易菠蘿葉粉碎機迫在眉睫。,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件,2.1 刀片,刀片的分布,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件,2.2 可調節(jié)地輪架,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件,2.3 傳送帶,小帶輪與減速器相連，大帶輪連接刀輥,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件,2.4 菠蘿葉進入刀輥的切入方式,本次設計選用相交，抓取性能好、不易返料、機器波動性小。,2. 菠蘿葉粉碎機的主要部件,2.5 刀輥,定刀輥,動刀輥,3. 菠蘿葉粉碎機的工作原理,3.1 機器整體結構,3. 粉碎機的工作原理,1.車輪 2.側板 3.定刀輥 4.傳動帶 5.彈簧 6.張緊輪 7.動刀輥 8.連桿,3菠蘿葉粉碎機工作原理,3.2 工作原理 該機的整個工作裝置通過三點懸掛機構固定在拖拉機后置的提升架上，地輪置于粉碎機末端的兩側，起到支撐機架和對地面仿形的作用。拖拉機動力輸出軸輸出的動力經(jīng)過聯(lián)軸器傳遞給T型轉換器，再有V帶變速傳動帶動前刀輥高速旋轉，后刀輥則有皮帶，皮帶輪與前刀輥連接起來做高速運動。在田間作業(yè)的過程中，前刀輥上的甩刀與地面接觸，對地面上的菠蘿植株進行切削和撿拾，切斷的菠蘿莖葉進入由側板和上蓋板等組成的粉碎室中，在前刀輥甩刀，后刀輥動刀以及前后刀輥定倒 等機構的共同作用下剪切、碰撞、撕裂，粉碎后的葉渣在離心力作用下沿粉碎機后擋板排除拋灑地面，完成粉碎作業(yè)。,4. 創(chuàng)新點設計,1.刀輥選用動刀輥和定刀輥雙刀輥結合的復 合刀輥 2.輪的選擇是可調節(jié)與地表接觸距離的可調 式地輪。,謝謝大家！ 誠請各位老師指正！,
菠蘿葉粉碎機的設計
學生姓名
學 號
所屬學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
日 期
摘要
菠蘿葉作為一種重要的生物質能源，在我國產(chǎn)量巨大，但至今卻一直沒有得到充分利用；本文根據(jù)菠蘿葉的生物學特性和力學特性，制定了菠蘿葉粉碎還田處理的工藝路線，在此基礎上對粉碎刀的類型、刀具的排布等一系列問題進行了綜合分析，設計了雙輥式菠蘿葉粉碎還田機，并對其總體結構、工作原理與主要技術參數(shù)進行了詳細介紹；雙輥式菠蘿葉粉碎還田機與輪式拖拉機配套使用，通過一次作業(yè)即可實現(xiàn)菠蘿葉粉碎還田的目的，搶農(nóng)時、省勞力，具有較高的作業(yè)效率；本設計將為菠蘿葉的合理利用、菠蘿葉粉碎還田樣機試制及試驗提供重要的理論參考。
關鍵詞：菠蘿葉；雙輥式；粉碎還田
目 錄
1緒論 1
1.1設計的目的與意義 1
1.2菠蘿葉粉碎機械的發(fā)展現(xiàn)狀 1
2總體方案設計 2
2.1設計原則 2
2.2工作原理 2
3總體方案確定 3
3.1傳動裝置的設置 3
3.2切碎裝置的設計 3
3.3粉碎裝置及刀輥的確定 3
3.4總裝配圖的設計 4
4 菠蘿葉粉碎作業(yè)原理分析 5
4.1菠蘿葉粉碎機作業(yè)運動分析 5
4.2菠蘿葉粉碎刀片運動方程 5
4.3菠蘿葉粉碎刀片運動軌跡 6
4.4菠蘿葉粉碎刀片的速度分析 8
4.5菠蘿葉粉碎刀片的加速度 9
5各裝置的參數(shù)選擇與計算 9
5.1菠蘿葉粉碎機主要參數(shù)的設計 9
5.2切碎部分傳動設計 13
總 結 15
致 謝 17
參考文獻 18
畢業(yè)設計
1緒論
1.1設計的目的與意義
菠蘿又叫做鳳梨，是熱帶地區(qū)很有名的水果，含有豐富的維生素B，能夠緩解人的壓力、助消化。菠蘿含有的酵素有助食物中的生物質的分解，利于人體吸收，飽餐之后來幾片鳳梨可去油膩、幫助消化，菠蘿中鉀含量高，適合做為高血壓患者烹煮食物的調味劑，以取代鹽的使用量【1】。我國菠蘿葉種植面積越60000平方米，菠蘿果實平均產(chǎn)量17t平方千米，莖葉120-150t平方千米。菠蘿葉除含約有3%的纖維外，還富含我們人體需要的大量微量元素。在菠蘿收獲后對于剩下的菠蘿葉的一般處理方法就是讓菠蘿葉在地里晾曬以后，直接用火對其植株進行點燃然后還田。這種處理方式不但會讓環(huán)境遭到嚴重警告破壞，還使資源沒有得到很好的利用，最近的幾年在菠蘿葉多方面的開發(fā)利用有了新的成果。以現(xiàn)在的狀況來看，菠蘿葉大部分還是用粉碎機粉碎拋灑于田間的方法，這樣的方法效率高、速度快，應用和推廣起來會很方便。在廣東種植區(qū)菠蘿葉直接粉碎還田應用比較多，相對是地勢平坦的地區(qū)，粉碎還田是目前菠蘿葉利用的主要形式、因此，菠蘿葉粉碎還田工藝與粉碎還田機械的研究具有重要意義。
1.2菠蘿葉粉碎機械的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1國外粉碎機械的發(fā)展狀況
巴西、菲律賓等國家的菠蘿葉大部分用于粉碎還田。國外的莖稈還田機具結構很大成分是具有結構簡單、操作效率高等特點[2]。同時另有對徑稈根部進行處理加工的整株莖稈粉碎還田機械。到現(xiàn)在為止國外莖稈還田機機械普遍向大馬力輪式拖拉機配套與寬幅的方面發(fā)展，寬幅莖稈粉碎還田機具采用液壓折疊的方式進行運輸。菠蘿葉粉碎機械是寬幅的狀態(tài)下，在有限的范圍內能夠獨自仿形，是為了使工作范圍內的根葉粉碎與生長狀況相適應。日本運用的是在半入式聯(lián)合收割機的尾部加上粉碎草部件的方式，首次就可以完成整地和根葉粉碎。在大功率、多功能為主的粗飼料粉碎機具有優(yōu)勢的狀況下，西方國家比較著重制造小型粗飼料粉碎機，它特點是動力消耗小、重量輕、體積小。粉碎刀片沿微銑意大利賽科公司的生產(chǎn)設備、螺旋線分布的小振動、研磨均勻；英國艾里溫公司制造的36MKⅡ型稻草捆粉碎機，粉碎轉子只有六個鉸錘，結構簡單，生產(chǎn)能力為2t/h，研磨室的性能和結構進一步得到改進提高[4]。
1.2.2 國內粉碎機械現(xiàn)狀
如今菠蘿葉粉碎機現(xiàn)有的技術缺陷是可靠性和性能上還存在很大問題，并且莖葉粉碎機的主要工作部件制造質量都不高。所以菠蘿葉粉碎機的發(fā)展方向可以為：
（1)不斷完善和改進現(xiàn)有的機型，增大制造機型的通用性，還田機和粉碎機實現(xiàn)一體化，一般機型的主要部件實現(xiàn)標準化，如粉碎機的刀片、錘片、刀輥等；
(2)提高和改進粉碎機的結構和性能。能耗低、設計使用加工性能高的粉碎發(fā)展的方向；
(3)延長機械部件的工作壽命，提高各部件的工作質量；
(4)進一步達成田間機器作業(yè)的半自動化和自動化，然后降莖稈粉碎作業(yè)的勞動強度，確保加工質量，提高生產(chǎn)率，朝著大型聯(lián)合機械作業(yè)、大功率、目標發(fā)展；
（5)因玉米秸、麥秸和菠蘿葉等莖稈稈樣式、物理機械特征都有差別，應根據(jù)作物莖稈的不同和區(qū)域特制而設計加工適應性較強的機具。
但是，國內莖稈粉碎機依然無法開脫部分技術問題的困擾。問題是設備性能差、可靠性低、結構復雜、價格昂貴、調節(jié)試用不方便、生產(chǎn)率低、有針對性等。因此，迫切需要進一步加強和改進菠蘿葉破碎機的性能，和菠蘿葉粉碎機是一個不可替代的部分的莖稈破碎機。為次本論文著重對菠蘿葉粉碎機進行了設計和研究，進一步希望在莖桿粉碎機領域研制出能耗低、生產(chǎn)效率高的機器，從而在莖桿粉碎機領域探索出一條新道路。
2總體方案設計
2.1設計原則
（1）該機由驅動裝置、粉碎裝置、車輪、框架等主要部分組成，在完全剪切、碰撞、撕裂、壓碎后的離心力作用下，沿磨后的離心力作用下的聯(lián)合作用。
（2）整體機構不要太復雜，各部件尺寸要合乎要求。部件運行流暢，功耗小，切碎粉碎效果要最佳話。
2.2工作原理
本機是通過三點懸掛機構把整機縣掛在拖拉機上，然后由拖拉機的動力輸出軸連接在菠蘿葉粉碎機的減速器輸入軸上，經(jīng)過二級減速器的減速效果，將減速動力由減速器的輸出軸輸出連接在小皮帶輪上，經(jīng)過皮帶傳動帶動兩個刀輥的高速旋轉，前刀輥為動刀，后刀輥我們選用的是Y型的定刀。兩個刀輥的刀片按照一定的排布保證了粉碎時達到不重不漏的效果，首先前刀輥將地表的菠蘿殘珠進行切斷然后甩入刀粉碎機內，當它流經(jīng)殼和定刀輥遭遇剪切，在下降的過程中定刀和動刀同時作用從而達到切碎目的，在前刀輥甩刀，后刀輥定刀共同作用下對菠蘿葉進行撕裂、碰撞、破碎，經(jīng)一系列操作后的碎葉片再經(jīng)離心力作用從而沿粉碎機后蓋板排除拋灑地面，完成最終要求的粉碎工作。
3總體方案確定
3.1傳動裝置的設置
傳動裝置的設計目的主要有兩個：
（1）將拖拉機的動力傳遞給粉碎裝置；
（2）按切碎粉碎的長度要求達到速度匹配。
3.2切碎裝置的設計
切割的雙刀輥是菠蘿葉粉碎機的重要工作機構，雙刀輥設計的是否合理，對消耗功率、粉碎效果以及機器運轉的均勻程度有直接的影響，影響切碎性能的主要因素有：
(1) 切割的時候不要讓菠蘿葉和切刀產(chǎn)生滑動，從而減低切割時所產(chǎn)生額外功率；
(2) 切刀切的時候不要產(chǎn)生動蕩，菠蘿葉在與動刀相遇的時候不要跑偏；
(3) 切割阻力矩要變化均勻。
3.3粉碎裝置及刀輥的確定
（1）目前現(xiàn)在農(nóng)田的切碎裝置按形式大致分為甩刀式、盤刀式和滾刀式三種。依據(jù)三種刀的不同特性以及優(yōu)缺點，我們所研究的菠蘿葉粉碎機選用Y型定刀和雙直式甩刀。高速旋轉的刀片雙直刀甩刀以切碎為主打擊為輔，且菠蘿葉面厚而油膩多纖因此采用多支撐切斷，在滿足符合的情況下，動定刀的間隙要小，排列密度要大。該機所選用的刀片要經(jīng)過一系列的熱處理，從而具有的良好的抗沖擊性和耐磨性，對菠蘿葉具有較好的粉碎性能。
（2）刀輥則選用動刀輥和定刀輥雙刀輥結合的復合刀輥。這樣的設計，可以減少機具作業(yè)次數(shù)，提高菠蘿葉的粉碎強度 ，該還田機采用了前動刀后定刀式的雙刀棍結構，在動力輸出軸的帶動下，兩個刀輥作同向的高速旋轉運動。雙輥式菠蘿莖葉粉碎的刀輥布置如下圖所示，兩個刀輥分別為前刀輥、后刀輥，前面的甩刀輥起到撿拾和切削最后將菠蘿葉細碎到所要達到的目的，后刀輥是為了將菠蘿葉的徹底粉碎。最后在工作的過程中將甩刀的回轉半徑與地表相切；，再在后刀輥的表面安裝定刀，為了減少功耗與地面保持一定間隙。
圖3-1 總裝的三維圖
3.4總裝配圖的設計
根據(jù)設計要求，從而確定了總裝配如下圖所示：
1.車輪 2.側板 3.定刀輥 4.傳動帶 5.彈簧 6.張緊輪 7.動刀輥 8.連桿
圖3-2總裝配圖
4 菠蘿葉粉碎作業(yè)原理分析
4.1 菠蘿葉粉碎作業(yè)運動分析
菠蘿葉粉碎機是在東方紅954的的牽引下進行的菠蘿葉粉碎作業(yè)，在拖拉機前進的過程中粉碎機也在同步運行，因為菠蘿葉是呈蓮花狀生長的，粉碎機在接觸菠蘿殘珠的同時粉碎機的前刀輥首先將菠蘿殘珠向一側偏斜，然后由甩刀與地面接觸，因為剪切力的作用，粉碎機的橫梁在到達A點時（見圖4-1）甩刀作用菠蘿根部，在斜向上的牽引力和高速旋轉的刀輥的離心力綜合作用下將植株拔出地表，然后隨著刀輥和側板、頂板的共同作用下將拔出的殘珠卷到菠蘿葉粉碎機的兩個刀輥之間，最后經(jīng)過動刀、定刀的相互切削、摩擦、碰撞、撕扯等方式將菠蘿葉粉碎，拋灑于地表。
圖 4-1菠蘿葉割刀示意圖 圖4-2菠蘿葉粉碎示意圖
4.2菠蘿葉粉碎刀片運動方程
菠蘿葉粉碎還田機是一種由拖拉機驅動粉碎刀輥旋轉來完成不同粉碎作業(yè)的機具。它的刀軸采用反轉（從機具的右側看，轉動方向為逆時針方向）的運動形式方式，是一種橫軸臥式反向旋轉機械。在進行田間粉碎作業(yè)時，其主要工作部件（菠蘿葉粉碎還田刀片）的絕對運動是由兩種簡單運動合成而得到，即回轉運動和直線運動，回轉運動為相對運動，直線運動為牽連運動?；剞D運動是刀刀片工作過程中，隨刀軸轉動時，圍繞刀軸軸心旋轉所形成的運動，其運動是相對于刀軸軸心參考系的回轉運動，（記其速度為相對速度Vr，即刀尖的線速度）；另一種運動是刀軸軸心參考系隨機組前進時具有的直線運動（記其速度為牽連速度Ve，即機組的前進速度）。
故，刀片刀尖的絕對速度Va的運動矢量方程為：
Va=Ve+Vr （4-1）
如果知道刀片的旋轉角速度ω 、回轉半徑R、機器的作業(yè)速度Ve時，經(jīng)由一系列運算，就可以求出它的軌跡方程。刀片的運動軌跡是由刀尖M點連續(xù)運動形成。以垂直向上為y軸的標準方向，以機器工作的方向為x軸的標準方向，旋轉刀軸的軸心O為兩坐標軸的交叉點即原點（如圖4-3所示），建立二維坐標系。
4-3刀片運動軌跡圖
以M點在x軸正半軸時，時間t的起點，則在t瞬時，刀尖點M（x，y）坐標可表示為：
（4-2）
式中：
ω——刀軸（菠蘿葉粉碎還田刀片）回轉角速度（rad/s）；
R——菠蘿葉粉碎還田刀片回轉半徑（mm）；
Ve——機組前進的速度（m/s）；
ωｔ——菠蘿葉粉碎還田刀片轉角（rad）。
通過整理（4.2）式，便可以得到M點的軌跡方程為：
（4-3）
在旋耕機研究中，通常引入旋耕速比（刀片刀尖的相對速度與牽連速度比）λ以便于問題得解決，借鑒于此。
則用數(shù)學公式表示為：
（4-4）
將由式（4.4）的代入式（2.3），整理后便可以得到刀尖M點的軌跡
（4-5）
式（4.5）所表示的曲線為擺線，由此說明，菠蘿葉粉碎還田刀片在作業(yè)過程中運動軌跡是擺線。
4.3 菠蘿葉粉碎還田刀片運動軌跡
通過對刀尖M點的運動軌跡進行分析，建立了軌跡方程，由軌跡方程可知，與菠蘿葉粉碎還田刀片的運動軌跡的形狀相關的參數(shù)為：機組前進速度Ve、刀尖M點的回轉半徑R、刀軸轉動的角速度ω 有關。由式（4-4）可知，當R、Ve和ω 變化時，即λ 取值范圍變化時，刀尖M點的軌跡曲線有以下特點：
圖4-4 不同λ對應的通用刀片運動軌跡示意圖
（1）當時刀片工作軌跡如圖4-4（A）、（B）所示。刀片的運動方向在任何位置都與機具的前進方向相同，運動軌跡呈無扣短幅擺線狀，刀片只能對菠蘿葉進行一次粉碎，不能對菠蘿葉進行反復的沖擊揉搓。機組在進行菠蘿葉還田作業(yè)時的速度在0.7～2m/s之間，若刀片以小于2m/s的速度，沖擊砍切菠蘿葉，則不能對菠蘿葉進行粉碎，達不到菠蘿葉粉碎還田的目的。
（2）當時刀片工作軌跡如圖4-4（C）所示。由圖可知，刀片在工作過程中，軌跡曲線是一條余擺線，其所包羅部分存在重合，當 λ 越大時，余擺線橫弦也越大，重合部分面積越大。當機組前進速度為0時，即λ 無窮大時，刀片的運動軌跡為一圓，此時橫弦最大，等于2R。
由以上分析可知，當λ 越大時，刀片在工作過程中，能夠對菠蘿葉進行多次沖擊揉搓，有助于提高機具的粉碎效果；刀片旋轉到特定角度范圍時，刀片刀尖的絕對水平運速度為負值，此時刀尖的運動方向與機組前進方向相反，刀片有菠蘿葉有向后拋撒的作用，有利于菠蘿葉均勻的散布在地表。
4.4 菠蘿葉粉碎刀片的速度分析
菠蘿葉粉碎還田刀在作業(yè)時，刀片沖擊揉搓秸稈過程中，所經(jīng)各處的運動速度和加速度是不完全相同。刀片的絕對速度是一個隨時間變化而不斷變化的的變量。通過式（4-2）對時間t進行求導，可得到刀片沿x軸和y軸的速度方程，見式子（4-5）
(4-5)
由式（4.5）能夠得到刀片的絕對速度va（沖擊菠蘿葉的速度），表示為：
（4-6）
由式（4.6）可知:
刀片轉動到此位置時，刀尖(刀片)絕對速度達到了極值點，分別為最小值和最大值。為保證整機的粉碎效果，必須使刀尖的最小速度不小于粉碎菠蘿葉所需要的最小速度30m/s即 Va=Vr-Ve大于等于30m/s。刀尖的最小值可表示為如式（4-7）所示。
(4-7)
由于：
（4-8）
故，當?shù)都獾幕剞D半徑R確定時，刀尖的線速度（相對速度）Vr 只與刀軸的轉速n相關： (4-9）
將式（4.9）帶入到式（4.7）中
(4-10)
(4-11)
當:Vmin =30m/s；Vmax =2m/s（當菠蘿葉粉碎還田機田間作業(yè)時，機組的前進速度在0.7～2m/s之間）； R=250mm時，刀軸的最小轉速為1223r/min
因此，若想保證菠蘿葉粉碎還田的作業(yè)質量，必須保證機具刀輥轉度達到1223r/min以上。為了得到良好的菠蘿葉粉碎質量和較高的整機作業(yè)效率，實際菠蘿葉粉碎過程中刀輥轉速不低于n=1400r/min。
4.5菠蘿葉粉碎刀片的加速度
當菠蘿葉粉碎還田刀的刀軸以角速度ω 勻速旋轉，機組以恒定速度v 前進時，刀片刀尖只存在指向刀軸中心的向心加速度a 。則對刀片的速度方程組（4-5）求導，就能夠得到刀片的分加速度方程：
由此可知，刀片刀尖的絕對加速度為：
5各裝置的參數(shù)選擇與計算
5.1菠蘿葉粉碎機主要參數(shù)的設計
5.1.1回轉直徑與粉碎室寬度
在已經(jīng)知道所需要的生產(chǎn)率的前提下，能夠使用公式
式中G——為生產(chǎn)能力 t/h
D——為轉子直徑 m
L——為轉子長度 m
——為物料粉碎前的密度t/m3 ，根據(jù)經(jīng)驗取0.26t/m3
由于生產(chǎn)能力G=18.2m3/h ，經(jīng)計算，設計轉子直徑D=500mm，轉子長度L=800mm，粉碎室寬度B=900mm。
5.1.2粉碎功率的確定
在已知刀片的最大回轉直徑D和粉碎室寬度B的乘積可由以下經(jīng)驗公式求得（機械工程手冊第11卷）：
式中 KC——經(jīng)驗系數(shù)，常用Kc=0.55-0.75
N——粉碎機功率kw
u——刀片回轉線速度m/s；粉碎菠蘿葉時u一般取50m/s
計算取N=30kw，從而選擇拖拉機的功率和模型。再根據(jù)高速旋轉的要求，選擇了東方紅954拖拉機動力。滿載轉速為720r/min。
5.1.3菠蘿葉切入的設計
菠蘿葉的位置對機器的切入性能有很大的影響。切入方式可分為切向切入或軸向切入。本粉碎機采用的是切向切入方式。切線進入的三個情況：起點方向的交點和結束的葉片軌跡切線或偏差。相切或相交，好的葉片材料抓取性能好，但如果相交太深，就會出現(xiàn)返料現(xiàn)象，且機械負荷波動較大。切入線與刀片運動軌跡想離時，雖不返料，但物料也不易被刀片抓取，切入性能差。所以本次設計選取的是相交式的設計。
圖5-1切入方向與刀片運動軌跡
的相對位置
5.1.4刀片的選擇
粉碎機刀片的形狀有多種，見圖5-2。其中以長方形刀片的使用壽命長；階梯型刀片性能好；一種適用于破碎較多的纖維飼料的是一種急性角形葉片；適用于粉碎骨頭、貝克和礦物的是組合式葉片。
（a） （b） （c） （d）
a-長方形刀片 b-階梯形刀片
c-銳角形刀片 d-組合形刀片
圖5-2 刀片的形狀
刀片的厚度與所選物品的種類有個很大關系；研磨谷物類一般選用的刀片厚度為2～4mm；各種作物根莖稈用約為6mm；骨頭、貝殼等用=6～10mm。故根據(jù)經(jīng)驗去刀片厚度=5mm。刀 片粉碎用65Mn鋼，兩段工作區(qū)熱處理后硬度HRC56～62。
綜合考慮各種因素，最終確定選a型長方形的刀片，其示意圖如圖5-5。
圖5-3長方形的刀片
刀片的尺寸可由經(jīng)驗公式計算：
D為轉子直徑，a，b，c為上圖所示尺寸
經(jīng)過計算，確定a=100mm，b=50mm，c=38.5mm。
5.1.5刀片的數(shù)量和分布
刀輥上刀片數(shù)量的多少對索要粉碎物品的質量和效率有非常重要的影響，每一個刀片所承擔的勞作面積和密度也有關聯(lián)，合理刀片的數(shù)據(jù)由正交試驗得到，并以刀具分布狀況來衡量，我國是一種低密度的粗磨，高密度的細磨。由試驗的數(shù)據(jù)我們可以得出了這樣一組關系式，關系式為：
式中 B——粉碎室寬度(m)；
D——轉子直徑(m)；
z——刀片數(shù)；
b——刀片厚度(m)；
ε——為常數(shù)，一般取1.0～2.3
由于刀片厚度b=3mm，經(jīng)過估算，取ε=2.08，比較合適，得到z=24。
5.1.6刀片排列方式的確定
目前粉碎機刀片的排布有以下集中，主要有對稱排列，螺旋線排列，交錯分布三種。三種排列的優(yōu)缺點如表5-1：
表5-1刀片排列方式的優(yōu)缺點
排列方式
缺點
優(yōu)點
螺旋線排列
該螺旋線設置在破碎腔的一側，葉片不平衡，平衡性差。
刀片在轉子上排列均勻，相鄰兩刀片的水平距離相等，對物料的重復打擊次數(shù)少。
對稱排列
兩個刀片走一條直線，重復打擊次數(shù)增多。為了提高效率，我們必須增加葉片數(shù)量，增加耐磨零件和鋼材的消耗量。
平衡性能好，物料在粉碎室內分布均勻。
交錯排列
破碎室材料交錯排列的現(xiàn)象會使我們刀片使用壽命變短，破碎不穩(wěn)定等現(xiàn)象。
葉片力函數(shù)在平面上，平衡性能好，機械工作是振動小。
考慮到各方面的情況，我們發(fā)現(xiàn)，葉片分布的對稱布置更適合于這種設計，所以葉片選擇對稱布置的選擇，如下圖5-4所示
圖5-4 刀片轉子
5.2切碎部分傳動設計
5.2.1動力輸出的選擇
在前面粉碎機功率的選擇確定中已經(jīng)確定了東方紅954拖拉機為源動力輸出。獨立輸出轉速是720r/min。
5.2.2傳動比的分配
已知經(jīng)減速器減速的轉速n1為360r/min。主軸轉速可由如下公式求得：
（5-1）
式中： u為刀片回轉線速度（m/s）
D為轉子工作直徑（m）
N為主軸轉速（r/min）
，所以傳動比。
5.2.3軸的選擇計算與校核
V帶傳動效率取η=0.96，則
P2=P1×η=37×0.96=35.52kw
N2=1911r/min
（5-2）
初步確定軸最小直徑：
軸的最小直徑的估計，根據(jù)公式。所選軸的材料為45鋼，淬火和回火處理。根據(jù)表15-3，取A0=126，于是得：
mm （5-3）
輸出軸的最小直徑是軸的第一段，它和帶輪過盈配合。
按扭轉強度計算：
這種方法是只通過軸的扭矩來計算軸的強度；如果不受彎矩的影響，應當考慮減少允許的扭轉剪應力的方法。之后對軸進行強度的校核時按照彎扭強度計算，強度不夠再進行調整。
軸的扭轉強度條件為：
（5-4）
式中：——扭轉切應力，MPa；
——軸所受的扭矩，N·mm；
——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3；
——許用扭轉切應力，MPa；
——軸傳遞的功率，kW；
——軸的轉速，r/min。
實心軸的抗扭截面系數(shù)計算式為：
（5-5）
式中：d—軸的直徑；
由公式可得軸的直徑
得：35.52mm。這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的最小直徑dmin ，取dmin=40mm。
Ⅰ-Ⅱ之間裝帶輪，Ⅱ-Ⅲ之間裝軸承端蓋及軸承，Ⅲ-Ⅳ之間裝刀片及分隔板，Ⅳ-Ⅴ之間裝軸承及軸承端蓋，Ⅴ-Ⅵ之間裝端蓋。
根據(jù)周向定位要求確定各段長度與直徑：
1.為了滿足軸上帶輪的配合并符合最小直徑要求，設計DⅠ-Ⅱ=60mm，LⅠ-Ⅱ=60mm。
帶輪右邊軸端固定用軸肩固定，所以選擇DⅡ-Ⅲ=65mm，LⅡ-Ⅲ=5mm。
2.初步選擇滾動軸承。根據(jù)DⅡ-Ⅲ=60mm，設計DⅢ-Ⅳ=60mm，因此選用深溝球軸承6311型。其大小d×D×B=55mm×60mm×29mm。取LⅢ-Ⅳ=46mm。
3.由于Ⅳ-Ⅴ段是為與轉子配合的軸，結合轉子的尺寸和壁厚，所以取=205mm，設計D=60 mm
4.軸Ⅴ-Ⅵ左邊設計軸肩，目的是做轉子的軸端固定。取DⅤ-Ⅵ=55，設計LⅤ-Ⅵ=30mm。
5.軸Ⅴ-Ⅵ是為了安裝端蓋用的，故同樣取DⅥ-Ⅶ=40mm，LⅥ-Ⅶ=30mm。
設計的軸總長為1500mm。如下圖所示。
圖5-5 粉碎軸結構示意圖
按彎扭合成應力校核軸的強度：
很據(jù)日常的生活經(jīng)驗，取α=0.8，W=0.1d3
故安全。
總 結
該說明從各個方面講了一下菠蘿是怎么生長的、菠蘿有什么用處、菠蘿葉有事怎么被處理的等一系列關于菠蘿的問題，雖然我們可能都吃過菠蘿但是卻不一定見過菠蘿是如何生長的，本文也算給自己和大家普及了一下關于菠蘿方面的小知識。本文主要介紹的是關于菠蘿葉粉碎機是如何設計的，在設計的時候要注意什么一起我們所設計的菠蘿葉粉碎機要滿足一個什么樣的要求，為此我看了不少相關的書、上了好多網(wǎng)站去了解了菠蘿和粉碎機相關的東西。本機主要有傳動裝置、粉碎裝置和機架等組成。菠蘿葉粉碎機的設計中，切碎裝置是一個關鍵部位，關系到整機的切碎效率和質量等技術問題。本機切碎裝置采用雙刀輥破碎，破碎能力強，定刀和動刀的排列首先保證了對菠蘿葉切時的不重不漏。
為了這次設計我也充分體驗到了作為一個將要畢業(yè)的大學生，自己學的東西還是那么的欠缺，給自己的設計也帶來了不少的阻力。書到用時方恨少，設計的時候才發(fā)現(xiàn)當我們上大一、大二的時候那些老師交給我們的專業(yè)知識是多么重要，然后我們大部分卻只是為了應付考試，在考試后的很短時間內有又東西大部分都還給了老師，自己卻沒有真正的理解，在此也為老師辛勤的付出說聲對不起。萬不得已的我必須重新的去學習當初自己落下的知識，或許其中的酸甜苦辣只有經(jīng)歷過了才會體會，當然因為設計時候要用到許多專業(yè)的知識，光靠自己并不能完全的理解其中的精華所在，所以說也麻煩了不少次親愛的老師們和同學們，我的成長也有你們的光環(huán)，在此謝謝您們。
在設計的時候因為有二維圖和三維圖，為此自己在電腦上也安裝了相關的二維和三維軟件，因為版本的問題也安裝了不少次，在此期間也給自己腦補了不少關于計算機的知識?？蓱z之人必有可恨之處，當時的我就像一個跳梁小丑顯得是那么可笑，現(xiàn)在也理解了為什么提倡活到老學到老的那種精神。
通過這次設計我知道了自己的不足，也知道了在以后生活中該怎么辦、該拿一種什么樣的態(tài)度去對臺生活，經(jīng)歷了這么多也算給自己好好上了一課。
致 謝
本論文是老師的悉心指導下完成的，老師不僅給我提供了指導性的意見，平時更是非常關心論文進展的情況，督促、指導我們完成論文。自始至終給我們著無微不至的照顧，在我們最需要的時候總是默默的為我們付出。在此，向老師表示最真摯的謝意。導師那嚴謹治學的態(tài)度，科學求實的精神及為人處事的優(yōu)秀品質使我不僅在學術方面，而且在做人處事方面都受益匪淺。另外我還要感謝在設計過程中幫到我的身邊同學、老師，正是通過與大家的相互討論學習，加深了我對知識的理解和運用。白駒過隙，大學四年就這樣悄無聲息接近尾聲，四年來我見識了很多，也學習到了很多。修人修性、修身修德，常懷一個感恩的心，四年里留下了太多的回憶，也有太多的不舍，懷揣一個感恩的心，心中對自己的老師、同學、學校以及所有幫助過自己的人有太多的留戀。千言萬語匯成一句話：感謝我的生命中有您們。
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