小型立式TMR饲料车的实体设计与运动分析.doc

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1、学士学位毕业论文（设计）小型立式TMR饲料车的实体设计与运动分析学生姓名：陈 冰学 号：20054083037指导教师：车 刚所在学院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化中国大庆2009 年 6 月摘 要TMR饲料搅拌车是一种先进的机械化混合搅拌设备。本设计通过对国内外TMR饲料车搅拌机理的研究，并对国外饲料车关键部件的测绘，进行国产化研制。本设计运用Pro/E对小型立式搅拌车的关键部件进行了三维实体造型设计，在此基础上进行了虚拟装配和运动仿真以及建立了相应工程图。通过对关键部件的动态仿真及分析，对其运动和受力情况进行了更深的理论研究，进而实现小型立式TMR饲料车的工程设计和合理改进，为T

2、MR饲料车的国产化进程提供一定的技术支持。关键词：TMR搅拌车；Pro/E；实体造型；动态分析AbstractTMR feed mixer is one kind of advanced mechanized mixed agitation equipment.This design realized manufacture domestically through the study of the mixer rationale to the domestic and foreign TMR feed vehicle， and map the overseas feed vehicle ke

3、y component.This design carry on the three dimensional entity modelling design using Pro/E for the key component of this biaxial vertical mixer.Then it carries on the hypothesized assembly and the movement simulation in this foundation as well as establishes the engineering plat.Through the dynamic

4、analysis and simulation to the key component， it carried out a deeper theoretical research of their movement and force， leading to the engineering design and reasonable improvements of the biaxial vertical TMR mixer. And it provides certain technical support for the process of manufacture domestical

5、ly.Key words: TMR mixer; Pro/E; Entity modeling; Dynamic analysis目 录摘 要IAbstractII1绪论- 1 -1.1国产化TMR设计在我国农业机械化上的作用- 1 -1.2课题研究的意义- 1 -2 国内外研究现状、水平和发展趋势- 3 -2.1国外TMR饲料混合喂料装置现状- 3 -2.2我国目前TMR搅拌喂料设备使用情况- 3 -2.3 TMR饲料搅拌车的种类- 5 -2.4 TMR饲料搅拌车的发展趋势- 6 -3总体结构设计- 7 -3.1 主要结构- 7 -3.2饲料搅拌车的工作原理- 7 -4关键部件的设计与计算-

6、 9 -4.1搅拌器的选择设计- 9 -4.2混料箱的设计- 10 -4.3车轴设计- 10 -4.4机架的设计- 11 -4.5 传动装置的总体设计- 14 -4.6减速装置设计- 16 -5 基于Proe的装配、三维动态仿真及动态分析- 25 -5.1特征参数化建模技术- 25 -5.2特征参数化建模设计思想- 25 -5.3虚拟装配- 26 -5.4仿真总述- 30 -5.5动态分析- 30 -结 论- 38 -参考文献- 39 -附录1：- 41 -附录2：- 42 -1绪论1.1国产化TMR设计在我国农业机械化上的作用近十几年来，我国的奶牛和肉牛饲养业得到了长足的发展，牛奶总产量从

7、1980年的114万吨发展到2000年919万吨，牛肉生产量从 1980年的 26.9万吨发展到 2000年的735万吨，平均年增长速度达 17.46%。人均占有量从1.15千克发展到6.2千克。已经逐步地从单位个体饲养发展为部分规模化、集约化饲养，提高了奶、肉品质和产奶、产肉量，降低奶、肉成本。牛奶和牛肉以其特有的营养价值日益受到人们的重视，已成为我国城镇居民不可缺少的优质蛋白质来源，是提高人们身体健康的全营养佳品。根据不断增长的社会需求和近几年的生产发展趋势预测，我国的养牛业还将会有大的发展。特别是西部地区大开发中，保护生态环境、退耕还草，加强优质牧草的种植加工，奶牛、肉牛饲养由传统的散养

8、放牧改为圈养和围栏养殖及集约化饲养方向发展，对机械化程度较高的饲养设备的需求量越来越大。 与发达国家及与国内畜禽养殖的其他行业相比，我国养牛业的生产还有一定的差距。我国的肉牛平均胴体重量比世界平均水平低 50千克，比发达国家低 150 千克；我国单位饲养奶牛头数仅为国外发达国家的1/10。与国内相关的养殖业相比，在饲料混合加工方面我国的规模化蛋鸡、肉鸡及猪的饲养场均已实现了机械化作业，机械化配合饲料已很普及，提高了肉蛋产量。但在奶牛的规模化饲养场中，绝大多数饲养场的饲料混合配制工作仍由手工操作完成，不仅劳动强度大，生产率低，而且人工混合难以达到机械混合的饲料质量，无论在混合均匀度、秸秆等粗饲料

9、的精细加工程度上都难以相比，且造成饲喂时间过长，饲料浪费严重1。由人工混合的不均匀性造成牛挑食现象严重，涉入营养不全面，消耗内能高而吸收率低。据国外测定，在同样饲养环境和饲料供给条件下，采用饲料TMR混合装置与人工喂料相比，奶牛的产奶量可提高1020%，我国的一些奶牛场在采用饲料 TMR 混合装置后产奶量也有相同情况。由此可见，应用奶牛饲喂系统的关键技术TMR混合喂料装置，解决我国养牛业饲料机械化混合搅拌喂料问题，不仅仅是减轻劳动强度提高劳动生产率，而是提高整个养牛业的饲养水平，提高饲料利用率，提高奶和肉产量，降低饲料消耗，降低防疫难度的关键。国外相继有部分厂商已看准时机，在国内寻求粗精料搅拌

10、喂料车合作代理，但车型、价格等不适合中国规模饲养场现状。 1.2课题研究的意义所谓全混合日粮( TMR) 是一种将粗料、精料、矿物质、维生素和其他添加剂充分混合， 能够提供足够的营养以满足奶牛需要的饲养技术。TMR 饲养技术在配套技术措施和性能优良的TMR 机械的基础上能够保证奶牛每采食一口日粮都是精粗比例稳定、营养浓度一致的全价日粮。目前这种成熟的奶牛饲喂技术在意大利、加拿大、以色列、美国、法国等国已经普遍使用， 我国现正在逐渐推广使用中。全混合日粮(TMR)技术较传统人工喂料有以下优点1:(1) 可提高奶牛产奶量奶牛能将营养均衡的饲料在24小时内每次少量地、逐步地多次进行摄取。可使瘤胃发酵

11、十分平稳，有效地防止食欲不振和消化障碍地发生; 能提高象尿素之类的非蛋白氨的利用;对于母牛产后可以很快达到最高干物质进食量， 故可防止和减少产后副平衡的发生，并可较快地提高日产奶量。(2) 提高牛奶质量粗饲料、精料和其他饲料被均匀地混合后， 被奶牛统一采食，减少了瘤胃pH 值波动，从而保持瘤胃pH值稳定，为瘤胃微生物创造了一个良好的生存环境， 促进微生物的生长、繁殖，提高微生物的活性和蛋白质的合成率。最终，饲料营养物质的转化率( 消化、吸收) 提高， 奶牛采食次数增加， 奶牛消化紊乱减少和乳脂含量增加。(3) 提高奶牛繁殖率泌乳高峰期的奶牛采食高能量浓度的TMR日粮，可以在保证不降低乳脂率的情

12、况下，维持奶牛健康体况，有利于提高奶牛受胎率及繁殖率。(4) 降低奶牛疾病发生率瘤胃健康是奶牛健康的保证，使用TMR后能预防营养代谢紊乱， 减少真胃移位、酮血症、产褥热、酸中毒等营养代谢病的发生。(5) 避免了挑食现象采用人工混合调制饲料， 因为人工搅拌饲料不可能将粗饲料、青饲料和精饲料混合得很均匀， 而是一股粗一股精的，牛很好辨别， 因此牛采食时东挑西捡， 把认为好吃的那部分饲料先抢到口。使用TMR 牛饲料搅拌设备， 能将各种粗精饲料搅拌混合得非常均匀， 牛无法辨认出哪是粗那是精饲料，避免了挑食现象。(6) 减少了饲料浪费采用TMR 搅拌喂料设备，精粗饲料经过充分搅拌混合，饲料不但混合均匀度

13、提高了，而且其破断和揉碎功能使得粗长的秸秆和节段变成又细又碎的柔绒状，提高了粗饲料的适口性，提高了饲料的利用率，减少了浪费现象。解放生产力、提高生产率、减轻防疫难度一个存栏1000 头奶牛场， 采用人工喂饲约需饲养员1520 人，而且劳动强度大。如果采用3 吨混合喂料装置1台， 饲养人员只需23 人，就可完成饲料称重、搅拌、喂料、观察牛群等一系列工作，提高了饲养、管理、防疫水平，不但减少了饲养人员的劳动强度又提高了饲养场人员的文化素质，缩短了喂饲时间。2 国内外研究现状、水平和发展趋势2.1国外TMR饲料混合喂料装置现状在世界上一些农业劳动力紧缺、社会福利好、农业机械化程度高而奶牛业单位规模不

14、断扩大的国家，在二十年前在奶牛饲料方面，开始探索试用机械化分发饲料，以减轻劳动强度，吸引就业和提高劳动效率，提高业者的生活质量和争取更多盈利，所以在无论是肉牛业还是奶牛业都已实现了规模化饲养，在喂料、挤奶这些劳动强度较大、影响活体动物生长发育的主要生产环节早已实现了机械化作业，而且在饲料混合、喂料技术方面投入了很大的科研力量，不断开发研制出一代又一代新机型替代旧产品。TMR十分适于规模大的牛场，因为TMR的购置成本较高，只有在替代更多劳力和TMR车总成本小于劳动力成本的情况下才能体现出投入产出比的产出优势。TMR较适于在舍饲的“散放饲养、自由牛床”模式中应用。现在发展比较好的大公司如：瑞典的阿

15、法拉法公司、意大利的STORTI公司、MARMIX公司和法国的KUHN公司等，目前已有生产量从2吨到20吨的各种产品，可以满足不同饲养规模牛场的需求。在对混合机理、混合部件的研究方面也不断深入，关键部件的结构参数都在不断变化，进行改进和提高。从结构上看，混合部件的功能不断加强，使其更加适应牛饲料的混合特点，而且不仅增强了对物料的混合性能，对秸秆、草类粗饲料的揉搓、切碎功能也在新一代产品上逐渐体现并不断强化。通过对该领域发达国家先进机型的追踪分析，可以看出在这一领域的技术发展是很快的，其特点是：向着提高混合均匀度、提高对粗饲料的切碎揉搓度即提高精加工能力方向发展；向着操作自动化、方便化发展。该设

16、备不仅有混合、喂料的功能，还兼有自动取料、上料的功能，做到一机多用，一机多能。产品系列化、标准化、模块化，可满足不同层次、不同规模用户的需求。2.2我国目前TMR搅拌喂料设备使用情况由于我国人民的饮食习惯及重农轻牧等种种原因，我国的养牛规模化发展一直是比较缓慢的。从20世纪80年代中期开始，发展速度逐渐加快，奶牛饲养向规模化、集约化方向发展，生产水平逐渐提高，对机械设备提出了要求。中国农业机械化科学研究院从90年代开始涉足粗精饲料混合、喂料设备的研究开发领域，从收集、分析研究国外先进技术入手，结合国内规模化牛场的具体情况，确定了研究开发的初步方案，经历了关键部件图纸设计、试制、试验研究、改进设

17、计、再试验研究等几个开发阶段，目前已开发出2-3吨/批固定、牵引两个系列六个机型投入市场，特别新研制双搅龙侧置式TMR饲料混合喂料装置，克服了三搅龙设备的一些缺陷，如：一些零部件的材料工艺问题，耐磨损、抗腐蚀性能不理想，需要经常更换；搅拌室内虽然大部分物料混合运动良好，但在极个别角落里仍有死角，且残留严重；产量较小，规模较大的饲养场不太适用。经过搅拌混合，再用手推车喂料，工序复杂，时间长，对牛饲喂造成一定影响。这些缺点在新型设备中都得到里了不同程度的克服，经用户使用反映良好，不仅提高了劳动生产率，而且明显地提高了饲料的利用率，提高了产奶量。经用户的生产数据对比，牛挑食的现象没有了，牛群在采食时

18、变安静了，牛的产奶量和牛场的生产率明显提高。TMR饲料搅拌喂料车与TMR饲料搅拌站以及适合于已建牛场急需的自走式喂料车通切、揉搓、挤压、翻转、对流、扩散等机械作用，把粗料揉细，把干湿、茎叶、粉粒料完全搅拌均匀，使动物采食均衡，提高劳动生产率、产奶量和增肉量，提高饲料利用率，减轻防疫难度，受到用户欢迎。新设备可填补国内空白，为现有牛场集约化饲养提供优良的设备。同时提高产奶量，按最低510%计算，在全国现有奶牛规模基础上，年产奶量增加3366万吨，相当于增加奶牛头数15万33万头，对一个规模500头的奶牛场，按北京地区平均产奶量每头每年7000千克/年计算，一头产奶母牛年增产350千克700千克，

19、市场意义广阔。全国173个养牛示范县，72个商品牛基地， 48家万头及万头以下规模奶牛场都是该设备的广大用户。按一台搅拌喂料系统满足500头奶牛饲喂，规模牛场饲养量占6%计算，需配套3600多台该种设备。目前全国有1万头规模奶牛场17个，1万头以下规模奶牛场31家，急需配套该种设备1000余台。随着人民生活水平的提高，牛的饲养量还要逐年增加，特别是奶牛饲养量增加，由此可以看出，该设备的需求量是相当大的。中国农业机械化科学研究院的竞争优势就是能及时研究出适应市场需要的新技术、新产品，不断推陈出新，靠技术、靠质量竞争，推动我国农机行业的发展1985年，北京农业大学周建民先生在北京三元绿荷奶牛养殖中

20、心金星奶牛场和金银岛奶牛场进行了TMR的饲养试验，取得了较好的效果。目前，北京、上海、广州、福建等地部分奶牛场已经采用了该饲养技术。三元绿荷从意大利司达特公司引进了欧洲品牌TMR 搅拌车，并加紧进行与之相配套的基础设施改造和技术培训，已有中以示范牛场、金银岛牧场、永乐店新牛场等15 个牛场在全国率先实现了TMR 饲养工艺，收到良好效果。但从总体来看，目前TMR技术在中国的发展仍处于初级阶段，许多技术还需要进一步本土化，要“以技术带动效益，在效益的追求中不断完善技术；同时，仍然还有相当多的奶牛场并没有接受或是透彻地理解TMR技术。因此，还需要业内人士的共同努力，使TMR产品技术真正在中国这个畜牧

21、养殖大国开花结果，共同促进中国奶业的发展。随着国家宏观调控政策的实施，农业产业化政策的倾斜，以及各有关管理部门对奶业专项技术应用及推广和扶持力度的加大，加上养殖场（小区）、牧业集团对TMR技术认识的不断深入，接下来的几年，必将迎来TMR饲养工艺大跨步的发展时期。我们坚信，TMR技术在中国已经进入春天。2.3 TMR饲料搅拌车的种类2.3.1卧式TMR搅拌机卧式TMR搅拌机的加工部件一般是由2根或3根水平且平行布置的搅龙构成，根据需要还可以配备自动取料装置(抓手)。其优点是搅拌时间短(一般61Omin批)，尤其适合比重差异较大、较松散、含水率相对较低的物料混合；另外，卧式TMR混合搅拌设备外形通

22、常较窄、较低，通过性好，也易于装料。其缺点是在处理、切割大草拥时不如立式搅拌机快速，且搅龙容易磨损；容积相同的情况下，卧式搅拌机的配套动力一般大于立式搅拌机。2.3.2立式TMR搅拌机立式TMR搅拌机的加工部件一般由12个垂直布置的立式螺旋钻构成，其优点是可以迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般20min批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料时排料干净，不留余料。2.3.3自走式TMR搅拌机自走式TMR搅拌机能够完成除精料加工外的所有工作， 即自动取料、自动称重计量、混合搅拌、运输、饲喂等。其具有自动化程度高、效

23、率高、视野开阔、驾驶舒适等优点，是TMR搅拌机中的高端产品，适合现代化大型牛场使用；缺点是价格昂贵。2.3.4牵引式TMR搅拌机牵引式TMR搅拌机是由拖拉机牵引，物料的混合及输送的动力来自拖拉机动力输出轴和液压控制系统。同样，这种搅拌机由于能够移动， 习惯上也被称为搅拌车。送料时，边行走边进行物料的混合，拉至牛舍时即可饲喂。其可使搅拌和饲喂连续完成，并根据需要可带取料系统。牵引式TMR混合喂料车适合通道较宽的牛舍(宽度大于2.5m)。2.3.5固定式TMR搅拌机固定式TMR搅拌机一般以三相电动机为动力，常见的机型为卧式结构。通常将其放置在各种饲料储存相对集中、取运方便的位置，将各种精、粗饲料加

24、工搅拌后，再用手推车或小型机动车将TMR饲料运至牛舍进行饲喂。该类机型适合TMR饲料加丁配送中心和牛舍通道狭窄的养牛小区使用。该类机型价格较低，比较适合我国大多数养牛场。在我国，养殖大户的牛舍低且窄，移动式TMR搅拌车无法通过，因此，固定式TMP搅拌机在今后一段时间内将具有很好的市场前景2。TMR搅拌机最好选择立式混合机，它与卧式相比优势明显： 1)草捆和长草无需另外加工；2)混合均匀度高，能保证足够的长纤维刺激瘤胃反刍和唾液分泌； 3)搅拌罐内无剩料，卧式剩料难清除，影响下次饲喂效果； 4)机器维修方便，只需每年更换刀片； 5)使用寿命较卧式长(15000次和8000次)，是传统卧式的2-3

25、倍。2.4 TMR饲料搅拌车的发展趋势2.4.1 饲料搅拌机械设备趋向大型化方向发展目前，由于饲料搅拌机械加工企业向集团化、大型化方向发展，大型饲料加工成套设备将有所发展，机械化、自运动化程度将进一步提高。饲料搅拌机械制造企业也在向集团化、规模化方向发展。除了建设新的生产车间外，对于旧有的饲料生产线进行改造提高单班产量也是可行方案之一。2.4.2 提高单机自动化及成套设备自动控制水平我国饲料工业在经历了萌芽、起步、快速发展三个阶段后，饲料机械在自动化程度上有了一定的提高，一些较大的饲料机械厂家的产品在自动控制方面达到了较高的水平。今后发展的方向应向高度自动化或者说完全自动化、智能化发展。2.4

26、.3 TMR饲料搅拌车系统的组成及性能特点系统由传动装置、切碎装置、辅助装置组成。该产品在工序上属于批量混合设备中的立式混合机。可将各种饲料，根据配方的比例配成一定数量的一个批量，将这些饲料混合机内进行混合，产生一个批量的混合料。而且可以通过辅助旋转刀具，在搅拌混合中能对较大的物料进行粉碎。在这样的设计思想和机械机构上，决定了本机械必然具有更多更先进的使用性能。对其性能我大体总结如下：（1）该机是在消化国外先进技术基础上开发出来的新一代牛场饲养设备，能将各种干草、农作物秸秆、青贮饲料等纤维饲料和精料直接进行混合饲喂。 （2）可直接用拖拉机牵引、边移动边混合，直接抛撒在牛场内饲喂，节省时间和劳动

27、力。 （3）带有自动称重装，添加量随时设定。 （4）充分利用各种饲草及农作秸秆，不破坏纤维质成分使饲料的能量效率最大化。 （5）饲料混合均匀度高，能量摄取均衡，提高产奶量。 （6）提高饲养场生产管理水平和生产效率，降低工人劳动强度。 （7）改善饲养环境，提高饲养场空间利用率。 （8）即适合于大中型饲养场，也适合于农家规模饲养场3总体结构设计3.1 主要结构根据奶牛场的实际情况设计饲料车，基本结构设计如下：设计小型立式螺旋搅拌系统。刀盘上拥有5个高强度刀片，能使饲料以更快的速度和最佳的均匀度得以搅拌，以便达到最佳的饲喂效果。独特的结构设计只需较低的动力输出。独立的底盘设计。底盘能够支持3个称重元

28、件，独特的结构设计使搅拌和运输时能承受很大压力同时更加经久耐用。同时也为准确称重提供了可靠保证。 停车支架。停车支架由拖拉机上的双向阀控制，方便与各种类型的拖拉机挂接和停放使饲料搅拌车的停靠更加方便、稳固可靠。 卸料口的设计位置为快捷、方便的卸料提供了保障。主要部件结构示意图如图3-1图3-1 二维总装图1车架 2轮子 3搅龙 4大链轮 5卸料门 6小链轮7锥形齿轮箱 8支架 9箱体Figure 3-1 Two-dimensional assembly diagram 1 Frame 2 - wheels 3 - stir-long 4 - large sprocket 5 - Dischar

29、ge Gate 6 - small sprocket 7 - cone-shaped gear box 8 - stand 9 - Box3.2饲料搅拌车的工作原理配合饲料是发展现代畜牧业的物质基础。混合是配合饲料生产工艺中的一道关键工序，是确保配合饲料质量的重要环节。畜禽饲养实践表明，配合饲料中的各种组分如果混合不均匀，将显著影响畜禽生长发育，轻者降低饲养效果，重者造成畜禽死亡。所以，人们对饲料混合过程原理及其设备研究极为重视。饲料车的工作原理：由动力设备输出动力经过减速器进而把动力传递至锥形齿轮箱，再通过链传动传递至搅龙，锥形齿轮箱和链传动驱动小型立式螺旋搅龙旋转，旋转的螺旋搅龙将物料在饲

30、料箱内沿壁面自下而上的圆周移动而进行提升或抛起，使物料在锥形混合室内相互扩散、对流、剪切、错位和掺混，迫使物料做全方位的空间不规则复合运动，使其在短时间内达到混合均匀的效果。从料箱上部投入物料拖拉机后轴动力输出锥齿轮传动链传动通过联轴器和花键连接搅龙旋转通过花键连接在搅龙刀片下切碎物料出料门在液压杆的作用下升起送出物料图3-2工艺流程图Figure 3-2 Process Flow Diagram图3-3 工作效果图Figure 3-3 Figure effectiveness4关键部件的设计与计算4.1搅拌器的选择设计4.1.1结构参数的确定在饲料生产中所采用机械混合。用于实现物料混合过程的

31、机成为混合机。主要部件是搅拌器。螺旋式混合设备结构简单、混合性好、能耗低、装料系数较大。立式搅龙在混合设备中是新型、高效的混合设备，其结构紧凑合理、混合速度快、混合精度高、设备能耗低、混合作用柔和、摩擦热少以及安装、操作和维护方便。饲料搅拌机的工艺计算首先确定搅拌机的生产率、所需功率、以及主要结构参数，容积的大小、工作部件的转数和尺寸。箱体宽度B参考司达特公司产品取为2m，则搅龙螺旋的直径为3：搅龙螺旋的螺距为3：搅龙螺旋的高度为3：4.1.2运动参数的确定搅龙的理论生产率可有下式求得：式中：物料在轴向的移动速度（） 搅龙的横截面积（） 饲料比重（） 物料充满系数 （水平搅龙，垂直搅龙）对螺旋

32、升角小的() 搅龙和输送块状物料时，其生产率趋近最大值（理论值），取螺旋升角为。物料轴向移动速度： =600=1.1式中：螺旋升角 搅龙半径式中：摩擦系数 取=0.3 =304.5搅龙叶片厚取，搅龙转速，搅龙叶片上的刮片保证卸料均匀平稳，在螺旋刀盘上有5个高强度刀片，能使饲料以更快地速度和最佳的均匀度得以搅拌，以达到最佳的饲喂效果。 图4-1 高强度刀片 图4-2 带有刀片的螺旋搅龙Figure 4-1 Blade high-intensity Figure 4-2 Up with a long spiral blade 4.1.3安装机构的确定为防止搅龙的轴向及径向的移动，采用花键连接，此处

33、采用矩形花键连接，取花键尺寸为：（GB/T11442001）键长取为：4.2混料箱的设计在确定了搅拌容器的容枳后，必须选择适宜的容器装料高度，参照司达特公司产品，选择高为，混料箱侧壁厚、料箱底板厚。图 4-3 混料箱Figure 4-3 Mixing box4.3车轴设计4.3.1车轴应力的确定农用挂车的车主轴是非驱动轴可看作刚性横梁。支点位于轮胎中心，载荷作用于钢板弹簧座上，如图所示。最大应力通常发生在悬架的弹簧座附近 挂车轮轴的质量属于非悬挂质量，对车辆行驶的平顺性不利；所以在设计车轴时，应尽量减少结构质量并与台适的悬架匹配。车轴的许用弯曲应力一般为300500，许用扭转应力为150400

34、。锻铁轴取小值，钢板冲压焊接轴取大值。4.3.2 结构设计图4-4 车轴Figure 4-4 Axle车轴有管轴和轴头两部分组成，轴管与悬梁链接，轴头上安装车轴总成。轴管有无缝钢管、及钢板冲压成槽型后焊接成矩形管等形式。轴管和轴头的链接形式：对于小吨位级的车轴可以采用整体式结构，其余的为分段式车轴，其轴管和轴头的连接采用镶焊或对焊方式。挂车车轴的基本结构应相同，以系列化来满足不同轴载荷质量的要求。4.4机架的设计4.4.1结构设计1车架的载荷及许用应力的确定在结构上饲料车属于是农用半挂车，由下面的参数设计：饲料比重为（千克/ 立方米），饲料车所能承载的重量为。车架是半挂车的主要部件，连接着各个

35、主要总成，承受着复杂空间力系的作用。作为一种简化问题的方法，可以只考虑车架受静载荷的弯曲强度和刚度。车架两纵梁简化为简支梁，且左右对称受载，自身按均匀载荷，外载荷按集中载荷或均部载荷，用解析法进行弯曲和刚度计算，从而初步确定纵梁的截面尺寸。 对车架的许用应力可按下述公式计算3：=式中强度基准，于材料的机械性能有关，由于挂车车架为轧制材料，故应以材料的屈服极限为强度为强度基准。 疲劳系数，一般取动载荷系数，半挂车车架纵梁的弯曲变形，取决于纵梁刚度，在静载荷情况下，允许纵梁的最大变形量为：式中L半挂车轴距2纵梁车架的纵梁结构根据货台形式要求有：平板式、阶梯式、凹梁式或桥式等，根据实际情况选用平板式

36、便于安放搅拌箱体。纵梁截面有工字型和槽型，为防止上下翼缘受拉伸和压缩作用而破裂，按薄板理论进行校核，其弯曲应力不应超过临界弯曲应力。翼缘最大宽度一般不超过16(为钢板的厚度)，对于大吨位半挂车多采用工字型截面。对于纵梁主截面的最大高度，可选取主截面高200。根据半挂车车架纵梁沿其长度方向截面尺寸的变化，主要根据弯曲强度计算和总体部置确定。在纵梁受力较大的区段内可局部增设加强板或者采用箱型截面。目前各生产厂家为了便于产品变型和多产品生产，规定了纵梁腹板、翼板尺寸规范，从而可采用几种规定尺寸的腹板和翼板的组合。来满足各种吨位的半挂车车架和纵梁的要求。车架纵梁也可选用型钢。3 横梁横梁是链接左右纵梁

37、组成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能及横梁在车架上的分布，直接影响着车架的内应力及车架的刚度，合理的设计可以保证车架具有足够的抗扭刚度。常采用的横梁结构有：1)圆管形 具有较高的扭转刚度，但因纵梁截面高度较大，为使载荷从整个截面传递到横梁上，必须补焊许多连接板，因此圆管型横梁一般布置在车架纵 梁的两端，靠近下翼板，增强车架整体扭转刚度。2)工字形 最载荷传递较为理想，但纵梁翼缘和横梁连接，对扭转约束较大，因而翼缘产生的内应力较大。3)槽形 多用钢板冲压形成，制造工艺简单 成本低，但扭转刚度较差。4)箱形 和圆管形横梁有类似的特点，有较好的抗扭性。本设计采用箱形横梁4 纵梁和横梁的连接车架结构

38、的整体刚度除和纵梁 横粱自身的刚度有关外，还直接受节点连接刚度的影响，节点的刚度越大。车架的整体刚度也越大，因此，正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点结构是车架设计的重要问题。根据本设计的特点，承载较小，扭转力小采用 横梁贯穿纵梁腹板连接。这种结构称为贯穿连接结构，是目前国内外广泛采用的车架结构。贯穿横梁式结构，由于采用整体横梁，减少焊缝，使焊接变形减少，并且在偏移较大时，能使车架各处所产生的应力分布较均匀的特点。5车架宽度 为了提高车架的横向刚度以及减少车架纵梁外侧横梁的悬伸长度，希望车架两纵梁之间的宽度尽可能大一些。从简化制造工艺考虑，车架两纵梁间宜采用前后等宽结构，但是考虑到本设计特点设计

39、前面比后面的横梁窄。车架的宽度结构可以根据轮胎的型号的不同而不同。选用农用轮胎550-20。另外避免运输过程中对混料箱的额外压力，确保称重准确，设置三点称重： 始终保持称重功能有效。 4.4.2车架的支承装置 半挂车均有支承装置，安装在半挂车的前部，起支承半挂车的作用。还可以通过支承装置的手摇驱动机构升降半挂车前部高度，以利于牵引车的接挂和脱挂。在运行状态时支承部装置需收起。1）支承装置的要求脱挂时能可靠地保持半挂车处在水平位置；脱挂和接挂时能迅速升降，轻便地调整其高度；结构简单，有足够的强度和支承刚度。2）支承装置的位置 支承装置的位置，应保证半挂车在满载时，支承装置上的载质量不超过半挂车总

40、质量的一半。3）支承装置的高度和行程支承装置的高度和行程是按总布置确定的半挂车承载面的高度，并根据支承装置收起时要求的最小离地间隙确定。 图4-5 车架结构图Figure 4-5 Frame structure4.4.3称量装置电子称重设备，为保证个体饲料成分的精确计量，多用搅拌车选用了电子称重设备，底盘能够支持3个称重元件，独特的结构设计使搅拌和运输时能承受很大压力同时更加经久耐用。同时也为准确称重提供了可靠保证。为计量精确，有3种不同的系统可供选择：MCIO0(简单重量累加装置1：MC21(程序控制称重装置，可选择20种不同的配方)；MC2000(除了MC21具有的功能之外。还可以与打印机

41、连接，或者借助信息存储卡把数据传输到个人电脑)。本设计采用MC21。 4.5 传动装置的总体设计4.5.1动力的选择根据TMR饲料搅拌车需要的动力机功率选择相应的拖拉机，实现动力车与饲料搅拌车的合理匹配。过大则大马拉小车浪费能量；过小则容易带不动或超负荷损坏动力机，还会缩短有关零部件的使用寿命。参考KUHN公司的EUROMIX型饲料搅拌车的参数表估算所设计的饲料搅拌车所需要的拖拉机的输出功率为表4-1 KUHN公司的EUROMIX型饲料搅拌车的参数表Table 4-1 KUHNs feed mixer EUROMIX type of parameter table 型号EUROMIX870EU

42、ROMIX1070EUROMIX1270EUROMIX1670混料箱容量 (米3)卸料高度 (米)搅龙数量（个）搅龙叶片厚度（毫米）刀片数量（个）搅龙转速 (转/分)需求动力（马力）80.4511552960100.4511552970120.4511552980160.45215529904.5.2传动比的分配动力输出轴转速为 搅龙的转速选为 总的传动比 分配传动装置传动比 锥齿轮传动比应小于3以保证大锥齿轮尺寸不致于过大，便于加工取则链传动的传动比为 4.5.3运动和动力参数的计算1各轴的转速： I轴 II轴 III轴 搅龙轴 2各轴的输出功率：I 轴 II 轴 III 轴 搅龙轴 式中：

43、轴承的传动效率，取为0.99 圆锥齿轮的传动效率，取为0.96 链传动的传动效率，取为0.93 联轴器的传动效率，取为0.993各轴的输出转矩：拖拉机动力输出轴的输出转矩为 则 I轴 II轴 III轴 搅龙轴 表4-2运动和动力参数计算结果Table 4-2 Parameters of movement and power calculations轴名功率输入 输出转矩输入 输出转速传动比拖拉机轴239152082401I轴22.7722.549060558969962402.5II轴22.3121.4222200652131262963.31III轴21.2219.7269839326495

44、057291搅龙轴19.7219.5264950576430106294.6减速装置设计4.6.1 圆锥齿轮设计初始条件：输入功率， 工作寿命10000小时 转速1选定齿轮精度等级、材料及热处理方式1）考虑到为拖拉机的减速机构，查表16.2-71选为7级精度2）材料选择：考虑到此减速装置所传递功率较大，选择大小齿轮材料为40Cr，表面淬火，硬度为：，2初步计算齿轮传动主要尺寸因为大小齿轮均采用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强，因此初步决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要尺寸和参数4。式中各参数为：1）试选载荷系数。2）小齿轮传递的转矩。3）选取齿宽系数。4）初选，则，圆整，。5）齿形系数和应力修正系数 由机械设计表10-5查得：。6）许用弯曲应力可由式算得。由机械设计图10-20查得 。取安全系数 小齿轮和大齿轮的应力循环次数分别为 由机械设计图10-18查得 故许用弯曲应力 初算模数 3计算传动尺寸1)计算载荷系数由机械设计表10-2查得使用系数。由机械设计图10-8查得动载系数。由机械设计表10-3查得齿间载荷分配系数。由机械设计图10-13查得齿向载荷分布系数。则 2）对进行修正，并圆整为标准模数 取标准模数3）大端分度圆直径 4）