豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(設(shè)計(jì)說(shuō)明書)

1、2014全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽參賽作品豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2014年第六屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書參賽學(xué)生：吳長(zhǎng)征李迪李琳琳周雄峰潘安達(dá)指導(dǎo)教師：李小昱 教授王為 研究員華中農(nóng)業(yè)大學(xué)二一四年三月目 錄摘要11.前言21.1設(shè)計(jì)背景21.2現(xiàn)狀分析21.3設(shè)計(jì)目標(biāo)31.4主要設(shè)計(jì)內(nèi)容31.5應(yīng)用前景32.總體方案設(shè)計(jì)4 2.1基本結(jié)構(gòu)42.2工作原理52.3傳動(dòng)方案52.4基本參數(shù)62.5特色與創(chuàng)新63.脫莢裝置電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算與三軸雙向減速器的選用73.1電機(jī)的選擇計(jì)算73.2三軸雙向減速器的選用94.機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算95.差速柔性仿形脫莢

2、裝置105.1脫莢裝置的總體設(shè)計(jì)115.2喂入及脫莢輥筒的表面設(shè)計(jì)115.3脫莢作業(yè)工程分析115.4鏈輪及鏈條的選擇與計(jì)算125.4.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)125.4.2鏈輪的設(shè)計(jì)與校核135.4.3鏈輪的潤(rùn)滑155.5喂入輥筒的設(shè)計(jì)與校核155.5.1豆莢剝離輥筒組合的受力分析155.5.2軸材料的選用165.5.3下脫莢輥軸的設(shè)計(jì)與校核165.5.4其他軸的直徑205.5.5軸承的選用216.風(fēng)選裝置的設(shè)計(jì)226.1角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)226.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)237.振動(dòng)篩清選裝置的設(shè)計(jì)257.1振動(dòng)篩作業(yè)工程分析257.1.1吊篩的運(yùn)動(dòng)特性分析257.1.2豆莢的運(yùn)動(dòng)特性分析267.1.3振

3、動(dòng)篩的參數(shù)設(shè)定與選擇287.2擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析297.3螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)307.3.1螺旋微調(diào)形式的確定307.3.2微調(diào)螺栓的設(shè)計(jì)與校核308.電路控制系統(tǒng)318.1傳感器的選用318.2傳感器的型號(hào)與參數(shù)328.3控制電路的設(shè)計(jì)329.總結(jié)33參考文獻(xiàn)34附圖35摘 要隨著我國(guó)工科類高等教育事業(yè)的發(fā)展，機(jī)械類課程的覆蓋面也越來(lái)越廣。根據(jù)對(duì)農(nóng)林類大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械類課程以及農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)與實(shí)踐觀察來(lái)看，農(nóng)業(yè)院?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示裝置中針對(duì)豆類作物（如青大豆、蠶豆等）的脫莢實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置尚屬于空白區(qū)。現(xiàn)設(shè)計(jì)如下的“豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置”。豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置用于農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和農(nóng)產(chǎn)品加

4、工學(xué)課程的教學(xué)，采用多種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬豆類作物脫莢作業(yè)的全過(guò)程，可演示工作原理與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)理演示、動(dòng)態(tài)模擬、效果分析等教學(xué)效果。該裝置主要由差速柔性仿形脫莢裝置、風(fēng)力清選裝置、振動(dòng)篩清選裝置以及電路控制系統(tǒng)等組成。差速柔性仿形脫莢裝置配備三軸雙向減速器及多組鏈傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)喂入輥筒與脫莢輥筒的差速，保障豆莢的有效分離。通過(guò)仿形設(shè)計(jì)，裝置可適應(yīng)不同種類的豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要。柔性輥筒還可降低作業(yè)過(guò)程中豆莢的損傷率。風(fēng)力清選裝置采用葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力的調(diào)節(jié)；通過(guò)調(diào)頻電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)流量與流速的調(diào)節(jié)；通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的調(diào)節(jié)，可以控制風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量；通過(guò)流量與流速的變換，適應(yīng)不同物料與雜余

5、的分離。振動(dòng)篩清選裝置采用往復(fù)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)莖稈、果實(shí)與雜余的分離；通過(guò)調(diào)頻電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩擺動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)；通過(guò)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩擺動(dòng)幅度的調(diào)節(jié)；通過(guò)前吊桿和后吊桿長(zhǎng)度的調(diào)整，可以進(jìn)行顛簸度的調(diào)節(jié)。電路控制系統(tǒng)可獨(dú)立控制各裝置的運(yùn)動(dòng)，還可以通過(guò)數(shù)碼顯示器觀察各部分的工作參數(shù)的變化。學(xué)生可切實(shí)通過(guò)顯示器的變化感受參數(shù)調(diào)節(jié)的過(guò)程。通過(guò)上述四大部分的協(xié)調(diào)配合，豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置模擬了豆類作物脫莢作業(yè)的全過(guò)程。能有效地配合農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)，填補(bǔ)了關(guān)于豆類作物脫莢、清選等作業(yè)過(guò)程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)空白。通過(guò)教學(xué)演示不僅能觀察工作機(jī)理和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的工作過(guò)程

6、，而且能夠進(jìn)行各工作部件參數(shù)的調(diào)整與分析，增加了課堂的互動(dòng)性與實(shí)踐性。通過(guò)該裝置的教學(xué)，學(xué)生能學(xué)習(xí)和實(shí)踐豆類作物脫莢機(jī)理以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)物料清選的影響規(guī)律，從而提高農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)效果，具有良好的運(yùn)用前景。專利申請(qǐng)情況：1. 豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置（ZL201420109741.9）2. 青大豆脫莢分離機(jī)構(gòu)（ZL201120309357.X）1.前 言1.1設(shè)計(jì)背景隨著我國(guó)工科類高等教育事業(yè)的發(fā)展，機(jī)械類課程的覆蓋面也越來(lái)越廣。而關(guān)于機(jī)械類課程的教學(xué)設(shè)備的更新與補(bǔ)充相對(duì)滯后。因此也對(duì)課堂以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備也提出了更高的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)對(duì)農(nóng)林類大學(xué)機(jī)械類課程的教學(xué)實(shí)踐觀察與調(diào)查研究

7、來(lái)看，設(shè)計(jì)一種能演示豆類作物脫莢作業(yè)過(guò)程中的工作原理與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)理演示、動(dòng)態(tài)模擬、效果分析的豆類作物的脫莢實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置來(lái)有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)產(chǎn)品加工教學(xué)中關(guān)于豆類作物脫莢實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空白。針對(duì)現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了如下兼顧多門學(xué)科的豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。1.2現(xiàn)狀分析圖1-1農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)驗(yàn)室 圖1-2農(nóng)業(yè)機(jī)械陳列室圖1-3農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室圖1-4農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)調(diào)研與實(shí)踐，農(nóng)業(yè)院?，F(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)與農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中關(guān)于豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)的裝置尚屬空白，同時(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)參觀靜態(tài)的農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械的機(jī)構(gòu)為主，缺乏機(jī)理演示、動(dòng)態(tài)模擬、效果

8、分析的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)教學(xué)設(shè)備如上圖1-1，1-2所示，可知現(xiàn)行的設(shè)備大多以單個(gè)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行演示，只對(duì)對(duì)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性做演示，綜合性不強(qiáng)；大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械都屬于大型機(jī)械，因此大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂只對(duì)一些部件進(jìn)行展示，缺乏整機(jī)實(shí)物模型，如圖1-2；如圖1-3為農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)盡管為整機(jī)教學(xué)，但缺乏動(dòng)態(tài)模擬以及效果分析的過(guò)程，對(duì)影響各農(nóng)業(yè)機(jī)械以及農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械作業(yè)效果的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)也不能進(jìn)行直觀的闡述。同時(shí)由于這些機(jī)械大都采用靜態(tài)展示，學(xué)生缺乏與課堂的互動(dòng)性以及實(shí)踐性1.3設(shè)計(jì)目標(biāo)為改善上述農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)以及農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)所存在的不足，便于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)各種農(nóng)業(yè)機(jī)械以及農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械類課程，填補(bǔ)農(nóng)

9、業(yè)院校關(guān)于豆類作物脫莢教學(xué)的空白，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、機(jī)構(gòu)各影響參數(shù)的理解，提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)與運(yùn)用能力。引入“最優(yōu)化設(shè)計(jì)”的理念，通過(guò)對(duì)裝置機(jī)構(gòu)“可調(diào)”設(shè)計(jì)，改變各部分機(jī)構(gòu)的參數(shù)，可選擇多種運(yùn)動(dòng)參數(shù)組合與多種工作狀態(tài)，并以最優(yōu)參數(shù)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的作業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)“脫莢率”、“損傷率”、“清選效果”的最優(yōu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生能學(xué)習(xí)和實(shí)踐豆類作物脫莢機(jī)理以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)物料清選的影響規(guī)律。同時(shí)也使得各種基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)（如減速器、多桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、撓性傳動(dòng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)的特有清選機(jī)構(gòu)等）的教學(xué)更加生動(dòng)。1.4主要設(shè)計(jì)內(nèi)容豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）完成市場(chǎng)調(diào)查、資料檢索和專利查新等工作；2）豆類作

10、物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析；3）豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的總體設(shè)計(jì)方案和具體結(jié)構(gòu)；4）豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的主要零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算；5）豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的主要零部件強(qiáng)度的校核。1.5應(yīng)用前景本裝置能夠有效地配合農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)，填補(bǔ)關(guān)于豆類作物脫莢、清選等作業(yè)過(guò)程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)空白。通過(guò)教學(xué)演示不僅能觀察工作機(jī)理和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的工作過(guò)程，而且能夠進(jìn)行各工作部件參數(shù)的調(diào)整與分析，增加了課堂的互動(dòng)性與實(shí)踐性。通過(guò)該裝置的教學(xué)，學(xué)生能學(xué)習(xí)和實(shí)踐豆類作物脫莢機(jī)理以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)物料清選的影響規(guī)律，從而提高農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)的教學(xué)效果，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)

11、值。2. 總體方案設(shè)計(jì)2.1基本結(jié)構(gòu)1234567891716151413121110圖2.1豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖1-莖稈導(dǎo)出板；2、10、11-電機(jī)；3、5-鏈傳動(dòng)；4-三軸雙向減速器；6-物料導(dǎo)入板；7-帶傳動(dòng)；8-上脫莢輥；9-下脫莢輥；12-擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)組合；13-風(fēng)機(jī)；14-吊篩；15-吊桿；16-豆莢導(dǎo)出板；17-雜余導(dǎo)出板。“豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置”主要由差速柔性仿形脫莢裝置、風(fēng)力清選裝置和振動(dòng)篩清選裝置等組成。如圖2.1為豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。差速柔性仿形脫莢裝置由物料導(dǎo)入板、莖稈導(dǎo)出板、電機(jī)、三軸雙向減速器、多組鏈傳動(dòng)、可滑動(dòng)的特制軸

12、承座、彈簧等組成。動(dòng)力輸入電機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)與三軸雙向減速器連接三軸雙向減速器又通過(guò)鏈傳動(dòng)與喂入輥筒以及脫莢輥筒連接。脫莢輥則直接包覆在軸上。四根軸分別通過(guò)軸承座與機(jī)架連接。特制軸承座通過(guò)彈簧以及導(dǎo)軌構(gòu)成仿形機(jī)構(gòu)。風(fēng)力請(qǐng)選裝置主要由風(fēng)機(jī)外殼、葉片、葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電機(jī)以及帶傳動(dòng)組成。風(fēng)機(jī)外殼通過(guò)螺栓連接固定在機(jī)架上。風(fēng)機(jī)葉片通過(guò)鉸鏈連接在風(fēng)機(jī)軸上，風(fēng)機(jī)軸承座則固定在風(fēng)機(jī)外殼上，形成軸的支承。葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)則通過(guò)螺栓連接與葉片連接在一起。電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)與風(fēng)機(jī)形成連接。振動(dòng)篩請(qǐng)選裝置由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)、吊桿、吊篩、電機(jī)以及帶傳動(dòng)等組成。吊桿通過(guò)螺栓連接在機(jī)架上，吊篩也通過(guò)螺栓連接吊桿上，

13、構(gòu)成了往復(fù)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)。往復(fù)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿與擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連接。螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)則通過(guò)連接桿與擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連接。電機(jī)則通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)擺動(dòng)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩清選裝置各機(jī)構(gòu)的配合。2.2工作原理差速柔性仿形脫夾裝置配備三軸雙向減速器及多組鏈傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)喂入輥筒與脫莢輥筒的差速，保障豆莢的有效分離。通過(guò)仿形設(shè)計(jì)，裝置可適應(yīng)不同種類的豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要。柔性輥筒還可降低作業(yè)過(guò)程中豆莢的損傷率。風(fēng)力清選裝置采用葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力的調(diào)節(jié)；通過(guò)調(diào)頻電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)流量與流速的調(diào)節(jié)；通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的調(diào)節(jié)，可以控制風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量；通過(guò)流量與流速的變換，適應(yīng)不同物料與雜余的分離。振動(dòng)篩清

14、選裝置采用往復(fù)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)莖稈、果實(shí)與雜余的分離；通過(guò)調(diào)頻電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩擺動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)；通過(guò)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩擺動(dòng)幅度的調(diào)節(jié)；通過(guò)前吊桿和后吊桿長(zhǎng)度的調(diào)整，可以進(jìn)行顛簸度的調(diào)節(jié)。2.3傳動(dòng)方案豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包含有以下三大部分的運(yùn)動(dòng)：夾持喂入輥筒與脫莢輥筒的運(yùn)動(dòng)、風(fēng)機(jī)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)篩清選裝置的運(yùn)動(dòng)。夾持喂入輥筒與脫莢輥筒的傳動(dòng)線路圖如圖2-2所示：123456789101817161514131211圖2-2脫莢裝置傳動(dòng)線路圖1-電機(jī)；2-三軸雙向變速減速器；3、5、6、10、11、14、15、16、17、18-鏈輪；4-鏈條（其余省略）；

15、7-軸承（相同圖標(biāo)均表示軸承，省略）；8-上脫莢輥筒；9-上夾持喂入輥筒；12-下夾持喂入輥筒；13-下脫莢輥筒脫莢裝置工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)，將動(dòng)力輸送到2三軸雙向變速減速器的中間軸，中間軸則通過(guò)減速器內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力變換成兩個(gè)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)上下輥的運(yùn)動(dòng)。最終達(dá)到8、13上下脫莢輥的轉(zhuǎn)向相反，9、12上下夾持輥的轉(zhuǎn)速也相反，而上夾持輥與上脫莢輥轉(zhuǎn)向相同的效果，滿足脫莢作業(yè)過(guò)程的需要。風(fēng)機(jī)主軸的傳動(dòng)則為由電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)，直接帶動(dòng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)路線圖略。 振動(dòng)篩清選裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-3所示：123456圖2-3振動(dòng)篩清選裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1-吊篩；2、3-吊桿；4-

16、連桿；5-擺桿；6-主動(dòng)曲柄振動(dòng)篩清選裝置通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，完成動(dòng)力輸入。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)則通過(guò)連桿4與吊篩連接，通過(guò)與吊桿2、3的組合，實(shí)現(xiàn)吊篩的往復(fù)擺動(dòng)。2.4基本參數(shù)通過(guò)檢索文獻(xiàn)，以及實(shí)際的需要，把豆類作物脫莢實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的總長(zhǎng)設(shè)計(jì)為，總寬為，總高為，裝置總重為，脫莢輥間隙為，脫莢裝置輸入軸最大轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速，振動(dòng)篩最大振動(dòng)頻率。其基本參數(shù)如表2-1所示表2-1基本參數(shù)參數(shù)符號(hào)總長(zhǎng)總寬總高總重脫莢輥間隙脫莢裝置輸入軸最大轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速振動(dòng)篩最大振動(dòng)頻率數(shù)值105039012007053613501302.5特色與創(chuàng)新豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置改變了傳統(tǒng)機(jī)械類課程教學(xué)的單一性

17、，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、功能豐富、交互性強(qiáng)，具有以下特色與創(chuàng)新點(diǎn)：1）該裝置集多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)于一體，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)機(jī)械類課程有一個(gè)綜合的理解與把握。2）采用農(nóng)業(yè)機(jī)械專用的三軸雙向減速器實(shí)現(xiàn)多軸不同向、不同速輸出，使得喂入輥與脫莢輥產(chǎn)生速差，完成脫莢作業(yè)過(guò)程，達(dá)到對(duì)脫莢原理中的搓擦脫莢原理的演示3）夾持喂入輥與脫莢輥均采用橡膠制成，輥筒上同時(shí)還印有特制紋路，可有效降低豆莢的損傷率，提高豆莢的脫凈率。屬于柔性脫莢設(shè)計(jì)。4）“上下隨動(dòng)仿形機(jī)構(gòu)”中的軸承安裝在移動(dòng)導(dǎo)軌上，并且通過(guò)與彈簧與支撐架相連，可根據(jù)輸送豆莢的大小與多少，自適應(yīng)調(diào)整兩脫莢輥之間的間距，適應(yīng)不同的特性的物料與喂入量。5）運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上的風(fēng)機(jī)只

18、能用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與進(jìn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)來(lái)控制清選過(guò)程中的風(fēng)速與流量。本裝置在此基礎(chǔ)上引入相關(guān)機(jī)構(gòu)，可以改變風(fēng)機(jī)葉片的角度，與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)共同構(gòu)成可變風(fēng)力清選系統(tǒng)。6）將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)有機(jī)的創(chuàng)新組合，方便多模式振動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)?？梢愿淖兦拈L(zhǎng)度，進(jìn)而影響篩選過(guò)程中振動(dòng)篩的擺動(dòng)幅度與振幅。7）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)以及可調(diào)吊桿的可調(diào)設(shè)計(jì)可以構(gòu)成多種振動(dòng)篩選工作狀態(tài)。通過(guò)不同振動(dòng)篩選狀態(tài)的演示，能更加有效的完成影響清選效果的參數(shù)的意義的教學(xué)。8）整機(jī)可以人為設(shè)定工作模式，學(xué)生可親身參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂的互動(dòng)，增添了課堂的互動(dòng)性、趣味性，可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。3.脫莢裝置電動(dòng)機(jī)的選擇

19、計(jì)算與三軸雙向減速器的選用豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)動(dòng)部件較多，根據(jù)總體方案的設(shè)計(jì)，差速柔性仿形裝置、風(fēng)力清選裝置、振動(dòng)篩清選裝置均需要?jiǎng)恿Φ妮斎??？紤]到本裝置作為教學(xué)設(shè)備，且主要展示各部分參數(shù)對(duì)脫莢效果、清選效果的影響。因此為裝置配備三臺(tái)調(diào)速電機(jī)，單獨(dú)控制三大塊的運(yùn)動(dòng)。為滿足脫莢輥與夾持輥的運(yùn)動(dòng)要求，本設(shè)計(jì)中還采用農(nóng)業(yè)機(jī)械專用的三軸雙向減速器。3.1電機(jī)的選擇計(jì)算通過(guò)檢索文獻(xiàn)以及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，將豆莢從豆桿上分離的拉力一般為25100N，四個(gè)輥筒的轉(zhuǎn)速分別為：上脫莢輥轉(zhuǎn)速：下脫莢輥轉(zhuǎn)速：上夾持輥轉(zhuǎn)速：下夾持輥轉(zhuǎn)速：按照?qǐng)D所示的傳動(dòng)方案，每個(gè)輥筒的功率均按最大進(jìn)行計(jì)算。四個(gè)輥筒中的最大轉(zhuǎn)速為3

20、6r/min。因此輥筒的受力就簡(jiǎn)化為下圖3-1圖3.1 輥筒的受力單個(gè)輥筒所需的有效功率為： （3-1）從電動(dòng)機(jī)到各輥筒的間的效率（單邊傳動(dòng)）為 (3-2)式中、分別為鏈傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。取，則 (3-3)故所需電動(dòng)機(jī)所需功率：考慮到脫莢裝置為核心裝置，從可靠性上講，現(xiàn)取電機(jī)的額定功率為。為滿足各輥的轉(zhuǎn)速要求，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為，為了適應(yīng)不同的物料，選擇調(diào)速電機(jī)同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性考慮。綜合上述分析，選擇電機(jī)的型號(hào)為：5IK90GU-C/5GU-3K振動(dòng)清選裝置以及風(fēng)力清選裝置均需要用到電機(jī)，選用的電機(jī)型號(hào)分別為：5IK60GU-C、5IK40GU-C/5GU-10K電機(jī)數(shù)據(jù)如下表3-1

21、：表3-1電機(jī)型號(hào)與參數(shù)所用場(chǎng)合電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍脫莢裝置5IK90GU-C/5GU-3K90430風(fēng)選裝置5IK60GU-C601350篩選裝置5IK40GU-C/5GU-10K401303.2三軸雙向減速器的選用從設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案來(lái)看，三軸雙向減速器既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分路輸出，滿足各輥不同轉(zhuǎn)向的要求。在本裝置中采用的三軸雙向二級(jí)減速器。其簡(jiǎn)圖如下圖3-2所示：圖3-2三軸雙向二級(jí)減速器簡(jiǎn)圖在現(xiàn)行的機(jī)械原理課程中齒輪機(jī)構(gòu)以及輪系占有較大篇幅。并且機(jī)械拆裝課程中則直接使用減速器作為拆裝的范例。本裝置中直接采用具有導(dǎo)向鍵的三軸雙向減速器，通過(guò)撥動(dòng)齒輪調(diào)整位置得到不同的輪系組合

22、可直接作為輪系創(chuàng)新組合演示使用。也從直觀上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)輪系的設(shè)計(jì)有一個(gè)更直觀的感受。該減速器有兩輸出軸，同時(shí)具有不同的減速比，這也從原理上很好的反映了輪系的減速以及多軸輸出功用。兩輸軸的上有相互嚙合的齒輪，兩軸旋轉(zhuǎn)方向相反，這也只直接反映了輪系的換向作用。利用相互嚙合的齒輪構(gòu)成的輪系實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)，分別帶動(dòng)兩邊鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。采用周轉(zhuǎn)輪系，結(jié)構(gòu)緊湊，可以得到較大的傳動(dòng)比。同時(shí)該減速器上具有導(dǎo)向鍵，通過(guò)手柄改變齒輪的的實(shí)際嚙合情況，從而獲得不同的速比。由于我們需要上下兩輥軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，采用兩軸輸出便能得到。4.機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)架以及裝置的外框選用的材料均為角鐵，屬于型鋼的一種。在使用中要求有較好的可焊

23、性、塑形變形性能及一定的機(jī)械強(qiáng)度。123圖4-1機(jī)架結(jié)構(gòu)圖本裝置中選用25X25X3的角鐵作為機(jī)架，機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖如上圖4-1所示。其中1為上部橫梁，2為支撐桿，3為下部橫梁。分析可知上部橫梁和下部橫梁的受力較小，整個(gè)裝置的重力主要集中在四根支撐桿上。因此只需對(duì)支撐桿進(jìn)行校核。經(jīng)分析，可將支撐桿的受力形式簡(jiǎn)化如圖4-2所示的情況，現(xiàn)在按其對(duì)支撐桿進(jìn)行受力分析，可知支撐桿的受力情況為承受壓力。由于支撐桿下部有四根梁進(jìn)行支撐，故不用考慮壓桿穩(wěn)定問(wèn)題，僅將其受力歸為桿的簡(jiǎn)單拉壓?jiǎn)栴}。按桿的受壓對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。G裝置總重角鐵所受的壓應(yīng)力為：因此角鐵的選用合理，符合強(qiáng)度要求圖4-2機(jī)架受力簡(jiǎn)圖5.差速柔

24、性仿形脫莢裝置現(xiàn)行脫莢主要靠沖擊、擦搓、梳刷等原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。沖擊脫莢靠脫莢元件與豆莢的相互沖擊而使豆莢與豆桿分離，脫凈率與沖擊強(qiáng)度呈正相關(guān)。高的沖擊強(qiáng)度易使得豆莢破豆。搓搓脫莢靠豆莢與脫莢元件之間的摩擦使豆莢與豆桿分離，脫凈的程度與摩擦力的大小有關(guān)。增強(qiáng)搓擦可提高脫凈率但易使豆莢脫皮。梳刷脫莢靠脫莢元件對(duì)豆莢施加沖擊拉力來(lái)脫莢。梳刷的能力與脫莢元件的形狀及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。由于要得到豆莢，豆禾處于未成熟期，豆莢與豆禾的連接較強(qiáng)，脫莢效果不好。為防止低脫凈率與高傷莢率情況出現(xiàn)，故在脫莢的工作過(guò)程中，應(yīng)采用不損傷豆莢的柔性脫莢方法。原動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入動(dòng)力，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳到轉(zhuǎn)動(dòng)輥輪，毛豆桿經(jīng)輸送機(jī)構(gòu)輸送到喂入

25、夾持輥輥輪間隙，由于輥輪表面設(shè)計(jì)有花紋，且喂入夾持輥轉(zhuǎn)速較低，脫莢輥轉(zhuǎn)速較高，這樣喂入夾持輥輪會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中夾持住毛豆桿，脫莢輥通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)給豆莢施加力的作用，從而使豆莢從豆桿上脫落下來(lái)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：1）在脫莢的過(guò)程中，不可避免地會(huì)遇到豆莢喂入量不同的因素，本裝置配有的彈性滑動(dòng)軸承座能達(dá)到根據(jù)喂入量的不同而調(diào)整壓輥的作用，還可以有效的起到緩沖和增壓作用，保證順利脫莢，并不損傷豆莢；2）夾持喂入輥筒的轉(zhuǎn)數(shù)較低，脫莢輥筒的轉(zhuǎn)數(shù)較高；3）喂入夾持輥筒表面設(shè)計(jì)為斜紋，可增加摩擦力，脫莢輥筒表面上設(shè)計(jì)有凸起花紋，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可給豆莢施加力的作用，使豆莢從豆桿上脫落。5.1脫莢裝置的總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述的設(shè)

26、計(jì)要求，脫莢機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)如下圖5-1所示： 12345610987圖5-1 喂入脫莢組合裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-電機(jī)；2-滑動(dòng)軸承座；3-三軸雙向減速器；4-壓力調(diào)節(jié)彈簧；5-上夾持喂入輥筒；6-物料導(dǎo)入板；7-下豆莢剝離輥筒；8-上豆莢剝離輥筒；9-軸承座；10-莖稈導(dǎo)出板。5.2 喂入及脫莢輥筒的表面設(shè)計(jì)豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置采用夾持喂入輥筒組合和豆莢剝離輥筒組合為主要工作部件。為了降低作業(yè)過(guò)程中的傷莢率，設(shè)計(jì)輥筒組合表面為交叉紋，材料為塑料輥或表面覆上橡膠輥。既保障喂入所需的摩擦力，同時(shí)也可以不損傷豆莢。夾持喂入輥筒表面如圖5-2所示，豆莢剝離輥筒表面如圖5-3所示。圖5-2夾持喂入輥筒

27、圖5-3豆莢剝離輥筒5.3脫莢作業(yè)過(guò)程分析脫莢作業(yè)過(guò)程分為豆莢的喂入與豆莢的剝離。喂入過(guò)程與豆莢的剝離過(guò)程類似。由于豆莢剝離過(guò)程較豆莢的喂入過(guò)程復(fù)雜，現(xiàn)僅以豆莢的剝離過(guò)程進(jìn)行分析。豆莢剝離輥筒在工作時(shí)（圖5-4），在電動(dòng)機(jī)的牽引力的作用下，上下兩輥筒做對(duì)心轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖（a）所示，通過(guò)與的差速，產(chǎn)生拉力，并通過(guò)輥筒上的小突起將豆莢從豆桿上剝離，如圖（b）所示。輥筒上安裝有阻尼彈簧，可以在喂入量發(fā)生變化時(shí)有效的調(diào)節(jié)兩輥之間的距離，既能保證脫莢工作的進(jìn)行，又能有效的保證有效工作面積。如圖（c）所示。（a）（b）（c） 圖5-4 豆莢剝離輥筒示意圖1.阻尼彈簧，2.上豆莢剝離輥筒，3.下豆莢剝離輥筒5.

28、4鏈輪及鏈條的選擇與計(jì)算鏈傳動(dòng)是一種廣泛應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)形式,用鏈作為撓性拉拽元件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多于兩個(gè)鏈輪之間的一種嚙合運(yùn)動(dòng)。這種傳動(dòng)形式無(wú)彈性滑動(dòng)及整體打滑,不需要太大的張緊力,作用在軸上的徑向壓力較小，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，效率較高,是一種較為成熟的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此選擇鏈傳動(dòng)作為脫莢機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。5.4.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)機(jī)組采用鏈輪傳動(dòng)完成動(dòng)力的傳遞。傳動(dòng)方案如圖5-5所示：12345678910 1817161514131211圖5-5 機(jī)組傳動(dòng)方案1-電機(jī)；2-三軸雙向變速減速器；3、5、6、10、11、14、15、16、17、18-鏈輪；4-鏈條（其余省略）；7-軸承（相同圖標(biāo)均表示軸承，

29、省略）；8-上脫莢輥筒；9-上夾持喂入輥筒；12-下夾持喂入輥筒；13-下脫莢輥筒電動(dòng)機(jī)1通過(guò)鏈輪將動(dòng)力傳輸給減速器2、3、4變速，減速器再將3、4動(dòng)力輸出，分別傳輸給上豆莢剝離輥筒5與下豆莢剝離輥筒6，豆莢剝離輥筒組合5、6再通過(guò)鏈輪將動(dòng)力傳輸給上夾持喂入輥筒7與下夾持喂入輥筒8；整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)部分具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸震及過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。其中傳動(dòng)比數(shù)據(jù)如下：5.4.2鏈輪的設(shè)計(jì)與校核 脫莢機(jī)傳動(dòng)主要將電機(jī)的傳動(dòng)通過(guò)鏈輪之間的嚙合，驅(qū)動(dòng)四個(gè)輥?zhàn)又g的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脫莢功能。鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊，能在潮濕油污等惡劣環(huán)境中工作，設(shè)計(jì)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比,驅(qū)動(dòng)額定功率

30、約為。1）選擇鏈輪齒數(shù)選取小鏈輪齒數(shù),中間鏈輪齒數(shù),大鏈輪齒數(shù)，因此。(5-1)2）確定計(jì)算功率查表得，單排鏈，則計(jì)算功率為 (5-2)3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)及查表，可選08A-1，鏈條節(jié)距。4）計(jì)算鏈節(jié)距和中心距初選中心距。取。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為(5-3)取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)圓整后計(jì)算實(shí)際中心距為 （5-4）一般情況下，中心距應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，不能調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)將中心距在計(jì)算的基礎(chǔ)上減小，故此處取。5）計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式(5-5)6）計(jì)算壓軸力有效圓周力為： (5-6)鏈輪水平布置時(shí)壓軸力系數(shù)，鏈條1為傾斜布置，壓軸力為(5-7)用同樣的方法，可計(jì)算出各鏈條的鏈節(jié)數(shù)、中心距、有效圓周力、壓軸力，

31、計(jì)算結(jié)果如表5-1表5-1 計(jì)算結(jié)果 鏈節(jié)數(shù)（節(jié)） 中心距（） 有效圓周力（） 壓軸力（）鏈條1 75 330 222.5 244.8 鏈條2 61 170 243.6 280.14鏈條3 66 256 238.1 190.48 鏈條4 61 170 243.6 280.14鏈條5 35 150241.9 278.2綜上所述，最終確定鏈條的型號(hào)為：08A-1，具體參數(shù)如表5-2表5-2 鏈條參數(shù)節(jié)距（）滾子直徑（）內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬()銷軸直徑()內(nèi)鏈板高度()排距()抗拉載荷()12.77.957.853.9812.0714.3813.85.4.3 鏈輪的潤(rùn)滑鏈傳動(dòng)的良好潤(rùn)滑能緩和沖擊、減小摩擦、減

32、輕磨損，潤(rùn)滑不良就會(huì)降低鏈傳動(dòng)的使用壽命。潤(rùn)滑是應(yīng)設(shè)法在鏈傳動(dòng)關(guān)節(jié)的縫隙中注入潤(rùn)滑油，并應(yīng)均勻分布在鏈寬上。潤(rùn)滑油應(yīng)加在松邊，因?yàn)殒湽?jié)處于松弛狀態(tài)時(shí)潤(rùn)滑油易進(jìn)入摩擦面，此處鏈傳動(dòng)可采取人工潤(rùn)滑的方式來(lái)潤(rùn)滑。具體的潤(rùn)滑方法為用刷子或油壺定期在鏈條松邊內(nèi)、外鏈板間隙中注油；供油量為每次使用的時(shí)候注油一次，或者定期注油一次。鏈條可以拆下來(lái)，也可定期使用煤油清洗，干燥后放入70的潤(rùn)滑油中，待鉸鏈間隙中充滿油后重新安裝使用，本機(jī)采用人工定期加油潤(rùn)滑。5.5喂入輥軸的設(shè)計(jì)與校核5.5.1豆莢剝離輥筒組合的受力分析 上剝離輥筒在工作時(shí)，受力分析如圖5-6所示：圖5-6 上豆莢剝離輥筒的受力分析下剝離輥筒在工

33、作時(shí)，受力情況如圖5-7所示：圖5-7下豆莢剝離輥筒的受力分析上豆莢剝離輥筒作業(yè)時(shí)，每個(gè)輥筒上的所受到的軸承的支撐力和阻尼彈簧上的壓力可歸納為兩個(gè)非匯交力和，見(jiàn)圖5-7力垂直于輥筒，豆莢給輥筒產(chǎn)生的反作用力可簡(jiǎn)化為與輥筒的重力相重合的一條直線上，且方向相反。力的大小與豆莢為喂入量和輥筒的轉(zhuǎn)速有關(guān)。電機(jī)傳送動(dòng)力給輥筒一個(gè)力偶。將、四力進(jìn)行分解與合成，在合成時(shí)，假設(shè)將力移至輥筒軸向處，可得一個(gè)反作用力偶,其值與大小相等，方向相反。同理，下豆莢剝離輥筒在作業(yè)時(shí)，每個(gè)輥筒上所受到得軸承的支撐，見(jiàn)圖3-10，力垂直于輥筒，豆莢給輥筒的反作用力可簡(jiǎn)化為與輥筒的重力相重合的一條直線上，且方向相同。力的大小與

34、豆莢為喂入量和輥筒的轉(zhuǎn)速有關(guān)。電機(jī)傳送動(dòng)力給輥筒一個(gè)力偶。將、三力進(jìn)行分解與合成，在合成時(shí)，假設(shè)將力移至輥筒軸向處，可得一個(gè)反作用力偶,其值與大小相等，方向相反。5.5.2 軸材料的選用45號(hào)鋼強(qiáng)度較高，塑性和韌性良好，用于制作承受負(fù)荷較大的小截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng)力較小的大型正火零件，以及對(duì)心部強(qiáng)度要求不高的表面淬火零件，如曲軸、傳動(dòng)軸、齒輪、蝸桿、鍵、銷等。因此，選用45鋼作為轉(zhuǎn)軸的材料。45鋼的力學(xué)性能如表5-3：表5-3 45鋼的力學(xué)性能640355275155602705.5.3下脫莢輥軸的設(shè)計(jì)與校核下脫莢輥軸受力分析較復(fù)雜，故以下只對(duì)下脫莢輥軸進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。 進(jìn)行軸的直徑大小計(jì)算時(shí)，應(yīng)根

35、據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅或主要受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。脫莢機(jī)的轉(zhuǎn)軸，同時(shí)承受扭矩和彎矩，主要為扭矩，故應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎扭強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。實(shí)心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （5-8）即實(shí)心軸軸徑滿足（5-9）空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 (5-10）即空心軸軸徑滿足(5-11)式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，軸所受的扭矩，軸的抗扭截面系數(shù)，軸的轉(zhuǎn)速，軸傳遞的功率，計(jì)算截面處軸的直徑,許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,空心軸內(nèi)外徑之比對(duì)于45鋼，由上式可得

36、實(shí)心軸的直徑(5-12)式中 ，查表得所以，級(jí)轉(zhuǎn)軸的最小直徑為：(5-13)空心軸的最小直徑為23,外徑為33?？紤]到脫莢機(jī)輥?zhàn)觾?nèi)徑較大，空心軸的焊接點(diǎn)會(huì)適度降低軸的強(qiáng)度，所以取實(shí)心軸最小軸徑為18。現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。1）兩鏈輪受力2）豎直面內(nèi)的受力分析（見(jiàn)圖5-8（c）。支座反力彎矩 據(jù)此作出豎直面內(nèi)的彎矩圖如圖5-8（d）所示。3）水平面內(nèi)的受力分析（見(jiàn)圖5-8（e）。支座反力彎矩 據(jù)此作出水平面內(nèi)的彎矩圖如圖5-8（f）所示。4）求合成彎矩。（a）軸系結(jié)構(gòu)示意圖（b）軸受力圖（c）豎直面受力（d）豎直面彎矩（e）水平面受力（f）水平面彎矩（g）合成彎矩圖（h）扭矩圖（i） 當(dāng)量彎矩圖

37、圖 5-8 下脫莢輥軸裝配示意圖及受力分析據(jù)此得到軸上的合成彎矩圖如圖5-8（g）所示。5）畫扭矩圖。按扭矩T作扭矩圖如圖5-8（h）所示。6）求當(dāng)量彎矩（見(jiàn)圖5-8（i） （此處近似取=0.3）7）危險(xiǎn)截面的抗彎截面系數(shù)。近似計(jì)算時(shí)，可略去B、C處鍵槽的影響，則8）確定許用應(yīng)力。查45調(diào)質(zhì)鋼的許用應(yīng)力值為。9）校核計(jì)算。所以軸的強(qiáng)度足夠。5.5.4其他軸的直徑一級(jí)轉(zhuǎn)軸和三級(jí)轉(zhuǎn)軸都主要承受扭矩，其計(jì)算方法和一級(jí)轉(zhuǎn)軸的計(jì)算方法相同。因此，可以得出：二級(jí)轉(zhuǎn)軸的最小直徑為(5-14)三級(jí)轉(zhuǎn)軸的最小直徑為(5-15)5.5.5軸承的選用下脫莢輥軸所用軸承選擇1205調(diào)心球軸承，其相關(guān)參數(shù)如表5-4所示

38、：表5-4 1205調(diào)心球軸承的相關(guān)參數(shù)表內(nèi)徑 外徑 寬度 基本額定動(dòng)載荷 基本額定動(dòng)載荷25 52 15 12.0 3.30現(xiàn)對(duì)軸承受力分析：計(jì)算兩軸承的徑向支反力、圖5-9軸承受力分析圖力系分布圖如圖5-9所示，經(jīng)分析計(jì)算已知：對(duì)于該受力圖，有，得由，得聯(lián)立計(jì)算可得,計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷、由于調(diào)心球軸承的軸向力較?。珊雎裕?，因此當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算式為可得驗(yàn)算壽命此壽命遠(yuǎn)大于一般機(jī)械的使用壽命，所以此軸承符合使用要求。同理，下脫莢輥軸以及下夾持喂入輥所用軸承選擇6204深溝球軸承，其相關(guān)參數(shù)如表5-5所示：表5-56204深溝球軸承的相關(guān)參數(shù)表內(nèi)徑 外徑 寬度 基本額定動(dòng)載荷 基本額定動(dòng)載荷20

39、47 14 12.8 6.656風(fēng)選裝置的設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)是農(nóng)業(yè)機(jī)械中常用的清選裝置，大多數(shù)情況下，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流做介質(zhì)推進(jìn)工作，完成物料清選、通風(fēng)換氣機(jī)、物料輸送等工作。在豆類作物脫莢教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中采用風(fēng)機(jī)作為清選裝置，利用豆莢與豆葉的密度面積差異以及兩者的空氣動(dòng)力學(xué)特性的差異進(jìn)行清選的方法，達(dá)到提高豆莢的清潔度以及降低清選損失。實(shí)驗(yàn)教具中所用風(fēng)機(jī)在扇葉角度、風(fēng)軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)風(fēng)口大小可調(diào)，單獨(dú)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)改變風(fēng)機(jī)相關(guān)性能參數(shù)，并將該動(dòng)態(tài)改變過(guò)程以坐標(biāo)圖像方式顯示在控制面板上，讓學(xué)生通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)直觀的感受到每項(xiàng)參數(shù)起到的作用。不僅是對(duì)流體力學(xué)知識(shí)和風(fēng)機(jī)應(yīng)用知識(shí)教學(xué)的更好展現(xiàn)，同時(shí)也極大的加深了學(xué)生

40、對(duì)風(fēng)機(jī)的工作原理、性能參數(shù)、設(shè)計(jì)以及選用的理解與認(rèn)識(shí)，增加學(xué)生對(duì)風(fēng)機(jī)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，提高創(chuàng)新能力。6.1角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速與流量可以通過(guò)改變主軸的轉(zhuǎn)速、葉片的角度，以及進(jìn)風(fēng)口的大小來(lái)改變。其中通過(guò)調(diào)頻控制器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速，進(jìn)風(fēng)口的大小則通過(guò)改變進(jìn)風(fēng)口的遮蔽面積來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)均比較簡(jiǎn)單，葉片角度的調(diào)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，涉及的機(jī)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)對(duì)葉片的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作出如下分析：葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖6-1如下所示:21圖6-1葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖中1為調(diào)節(jié)鎖緊螺栓M4，2為調(diào)節(jié)腰圓孔，通過(guò)改變調(diào)節(jié)螺釘相對(duì)于調(diào)節(jié)腰圓孔的位置，來(lái)改變?nèi)~片相對(duì)于風(fēng)機(jī)軸的角度。由于風(fēng)力清選作業(yè)過(guò)程教

41、學(xué)演示中需要對(duì)影響風(fēng)力的因素展現(xiàn)出來(lái)，故設(shè)計(jì)此種角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。6.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)風(fēng)力清選裝置中的風(fēng)機(jī)由電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)際需要，選擇的電機(jī)為，功率為。對(duì)其帶傳動(dòng)進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)與校核：（1）計(jì)算功率。查手冊(cè)得工作情況系數(shù)，故(6-1)（2）選取普通V帶型號(hào)V帶的橫截面為等腰梯形，兩側(cè)面為工作面，工作時(shí)V帶與帶輪槽的兩側(cè)面接觸帶與輪槽底面不接觸。由于輪槽的梯形效應(yīng)，在同樣壓軸力的作用下，V帶傳動(dòng)的摩擦力約為平帶傳動(dòng)的3倍，能傳遞較大的載荷，且在一般機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。綜合手冊(cè)中的V帶選型圖，故選用A型V帶。（3）確定小帶輪和大帶輪基準(zhǔn)直徑、由手冊(cè)初取，根據(jù)公式可得(6-2)由手冊(cè)取直

42、徑系列值大帶輪轉(zhuǎn)速(6-3)其誤差小于，故允許。（4）驗(yàn)算帶速(6-4)在范圍內(nèi)，帶速合適。（5）確定帶長(zhǎng)和中心距查手冊(cè)可得，初步計(jì)算中心距(6-5)初步選取中心距，由手冊(cè)得帶長(zhǎng)(6-6)查手冊(cè)可知選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算實(shí)際中心距(6-7)（6）驗(yàn)算小帶輪包角，由手冊(cè)可得(6-8)故合適。（7）確定V帶根數(shù)z傳動(dòng)比(6-9)由手冊(cè)查得得：(6-10)取z=1根。7.振動(dòng)篩清選裝置的設(shè)計(jì)7.1振動(dòng)篩作業(yè)過(guò)程分析7.1.1 吊篩的運(yùn)動(dòng)特性分析在振動(dòng)篩作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)振動(dòng)篩的振幅、傾角、振動(dòng)速度的調(diào)節(jié)，達(dá)到豆莢與泥土等雜余分離的目的。在設(shè)計(jì)時(shí)，要求篩板具有一定的水平位移X和豎直位移Y，為了將脫出物有效的進(jìn)

43、行分離，應(yīng)保證振幅較大。同時(shí)在清選過(guò)程中為了使豆莢能沿篩板逐漸向前移動(dòng)，而雜余在振動(dòng)中沉入篩底，通過(guò)篩孔漏進(jìn)雜余導(dǎo)出板。機(jī)構(gòu)的配置應(yīng)保證篩板的向前行程終了時(shí)，篩面處于其最高位置，依據(jù)上述要求，吊篩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳遞。為了方便對(duì)吊篩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，作出篩子的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下7-1所示：圖7-1篩子運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖吊篩的運(yùn)動(dòng)特性的分析：如圖示AA，DD為吊篩的兩個(gè)極限位置。當(dāng)?shù)鹾Y處于兩極限位置時(shí)原動(dòng)件（曲柄）所在的兩個(gè)位置OB，OC之間的夾角，即為極位夾角。當(dāng)可調(diào)偏心輪以等角速度逆時(shí)針從OE轉(zhuǎn)動(dòng)到OC時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)角度為：，所用時(shí)間為。 當(dāng)可調(diào)偏心輪以等角速度逆時(shí)針從OC轉(zhuǎn)動(dòng)到OE時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)角度為：。

44、所用時(shí)間為。因?yàn)椋杂捎趦煞N情況下?lián)u桿所走的行程一樣，所以有，用急回運(yùn)動(dòng)系數(shù)K表示搖桿的急回運(yùn)動(dòng)特性，即：(7-1)由于存在這種急回運(yùn)動(dòng)特性，使得篩選的效果更好，效率更高。7.1.2豆莢的運(yùn)動(dòng)特性分析圖7-2豆莢的運(yùn)動(dòng)分析示意圖設(shè)篩面的傾角為，曲柄轉(zhuǎn)角為,，令篩面對(duì)脫出物的支反力為N，則 (7-2)式中：m為脫出物質(zhì)量（kg）；為曲柄角速度（rad/s）；t（s）為曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的時(shí)間。要實(shí)現(xiàn)脫出物被拋出，則N=0，即脫出物被拋離篩面，此時(shí)曲柄轉(zhuǎn)角為,則有(7-3)因?yàn)樗约戳?為拋出物脫離篩面的特征值（加速度比）。它反映了脫出物做拋體運(yùn)動(dòng)的加速度大小，由上式可知只要脫出物就能拋出，但拋起的方向不

45、能確定。當(dāng)時(shí)，v垂直于水平面，脫出物只能在原地運(yùn)動(dòng)，而不能向后方拋起，這樣必然造成篩子的堵塞問(wèn)題，故是最早拋起的條件。當(dāng)不可能拋離篩面。當(dāng)時(shí)，指向篩面，更不可能拋起。故是最晚拋起的條件。通過(guò)以上分析可得出：向后上方拋起的極限條件是，為篩面和水平面之間的夾角。為避免不能拋起，脫出物最晚拋起的極限轉(zhuǎn)角。由此可得出曲柄四連桿機(jī)構(gòu)的曲柄回轉(zhuǎn)角速度作用范圍。一般情況下該分離裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)：，,，?，F(xiàn)取K=2.5，則：，其中r為曲柄長(zhǎng)度，因?yàn)楹Y板下未設(shè)置風(fēng)機(jī)，故將篩板向后傾斜，設(shè)=2.故要使分離物拋離篩面必須滿足： (7-4) 而振動(dòng)方位角可由水平振幅及垂直振幅Y確定。 由，得，故 (7-5)根據(jù)

46、公式，程速比系數(shù)K3=1.35，故極位夾角根據(jù)已知條件及其幾何關(guān)系有：。水平振幅極位夾角同理， 由余弦定理可得 由正弦定理得 因此 7.1.3振動(dòng)篩的參數(shù)設(shè)定與選擇豆類作物因其物料種類的不同，豆莢的密度、含水量、大小等指標(biāo)也不相同。因此從脫莢裝置落下的豆莢在篩面上的運(yùn)動(dòng)特性也不同。為使得該裝置的使用范圍更廣，適合多種豆類作物的清選，將吊篩的吊桿以及偏心輪的偏心距都設(shè)置一定的可調(diào)參數(shù)，如下圖所示：圖7-3可調(diào)偏心輪圖7-4可調(diào)吊桿11本裝置中的多模式振動(dòng)篩的模式設(shè)置一方面通過(guò)可調(diào)吊桿實(shí)現(xiàn)，另一方面則通過(guò)振動(dòng)篩動(dòng)力輸入曲柄長(zhǎng)度的改變進(jìn)行。振動(dòng)篩動(dòng)力輸入部分設(shè)計(jì)為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（類似于牛頭刨床）簡(jiǎn)圖如

47、右圖：2圖中1為主動(dòng)曲柄，2為擺桿。1由電動(dòng)機(jī)輸入。最后動(dòng)力通過(guò)擺桿傳遞給振動(dòng)篩，完成振動(dòng)篩動(dòng)力的輸入。曲柄長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)則通過(guò)一個(gè)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)圖形如下。1為調(diào)整螺母，2為調(diào)整螺桿共同構(gòu)成調(diào)整螺旋。實(shí)現(xiàn)上圖主動(dòng)曲柄長(zhǎng)度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。因此擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與螺旋調(diào)整機(jī)構(gòu)的配合就構(gòu)成了多模式振動(dòng)篩的的參數(shù)調(diào)節(jié)。再通過(guò)和振動(dòng)篩的連接與可調(diào)吊桿共同形成參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)可改變振動(dòng)篩的振幅，對(duì)于特定的物料（豆莢）可得到其最佳振動(dòng)幅度的組合，即實(shí)現(xiàn)清選效果的最佳選擇。使學(xué)生對(duì)影響清選效果的參數(shù)的更直觀認(rèn)識(shí)，可以完成農(nóng)業(yè)機(jī)械清選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的教學(xué)。同時(shí)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與螺旋調(diào)整機(jī)構(gòu)可完成典型機(jī)構(gòu)的教

48、學(xué)。 由上圖7-3可知偏心輪的偏心距可調(diào)，吊桿的實(shí)際作用長(zhǎng)度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)安裝位置以及物料的特性，將偏心輪的偏心距的調(diào)節(jié)范圍設(shè)定成。長(zhǎng)吊桿的調(diào)節(jié)范圍設(shè)定成，吊桿的調(diào)節(jié)范圍設(shè)定成。吊桿外形如圖7-4所示。改變吊桿實(shí)際長(zhǎng)度與偏心輪的偏心距，做出幾種典型的運(yùn)動(dòng)曲線如下圖7-5所示：由上圖7-4分析可知：當(dāng)?shù)鯒U采用不同的長(zhǎng)度時(shí)，篩子的往復(fù)行程會(huì)發(fā)生較大改變，同時(shí)由圖可知兩極位之間的夾角也會(huì)隨之發(fā)生改變，因此吊篩的急回運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性發(fā)生較大改變。搖桿桿長(zhǎng)：曲柄長(zhǎng)度：(1)搖桿桿長(zhǎng)：曲柄長(zhǎng)度：(2)搖桿桿長(zhǎng)：曲柄長(zhǎng)度：(3)當(dāng)曲柄的長(zhǎng)度（即：偏心輪的偏心距）改變時(shí)，篩子的擺幅發(fā)生較明顯的改變。篩子的往復(fù)

49、速度也隨之發(fā)生改變。因此針對(duì)不同的物料，配合物料的特性，通過(guò)吊桿以及曲柄的隨機(jī)組合能夠使篩子呈現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得針對(duì)不同的物料能夠得出最優(yōu)的篩選效果。7.2擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析搖桿桿長(zhǎng)：曲柄長(zhǎng)度：(2)振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，急回特性直接影響到振動(dòng)篩的清選質(zhì)量。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了符合振動(dòng)篩需要的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。偏心輪以等角速度旋轉(zhuǎn)，前進(jìn)時(shí)由最右端運(yùn)動(dòng)到最左端，通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度，回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度。因大于，所以該擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有急回特性。通過(guò)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)振動(dòng)篩即可提高清選質(zhì)量。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下：急回特性系數(shù)的計(jì)算當(dāng)急回特性系數(shù)等于1時(shí)，則不表現(xiàn)出急回特性，當(dāng)急回特性系數(shù)大于1時(shí)，則表現(xiàn)出急回特性，

50、當(dāng)值達(dá)到一常數(shù)時(shí)，豆莢與雜余分離；當(dāng)值繼續(xù)增大，達(dá)到另一常數(shù)時(shí)，分離效果達(dá)到最大值；當(dāng)值繼續(xù)增大，分離效果開(kāi)始下降。因不同豆莢的密度、大小不同，因此相對(duì)應(yīng)的值不同。7.3螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.3.1螺旋微調(diào)形式的確定 在7.2節(jié)中，分析得出，對(duì)于不同豆莢，相對(duì)應(yīng)的最佳急回特性系數(shù)值不同，同時(shí)，當(dāng)偏心輪旋轉(zhuǎn)角速度不同時(shí)，同一種豆莢相對(duì)應(yīng)的最佳急回特性系數(shù)值也不同。因此我們所設(shè)計(jì)的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)所具有的可調(diào)的急回特性系數(shù)，根據(jù)公式，可知旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)。所以要求偏心輪的偏心距可以根據(jù)需要調(diào)整，同時(shí)我們還需要偏心距在偏心輪過(guò)程中保持穩(wěn)定，綜合考慮，我們選擇了螺紋調(diào)節(jié)，并設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)

51、。17.3.2微調(diào)螺栓的設(shè)計(jì)與校核2螺栓選用M6的六角頭螺栓，其材質(zhì)為45鋼，性能等級(jí)為6.8級(jí)，首先對(duì)螺栓進(jìn)行加工以滿足運(yùn)動(dòng)需求，選取長(zhǎng)度60，在螺栓末端開(kāi)寬2，深1.5的槽；現(xiàn)對(duì)螺栓進(jìn)行計(jì)算與校核如下： 對(duì)螺栓的受力作如下分析，如下圖所示可知特制的調(diào)節(jié)螺母受到連桿施加的水平力，為校核螺紋連接的強(qiáng)度，需將平移到螺栓的軸心處，因此多出一附加力偶根據(jù)實(shí)際作業(yè)過(guò)程，將F定為，即為?？芍?，如圖即為調(diào)節(jié)螺栓的螺紋連接處的應(yīng)力圖。式中：為擺桿施加的力為附加力偶=為調(diào)節(jié)螺母實(shí)際受力點(diǎn)到螺桿中心的距離為螺桿的半徑A為螺桿的截面積所以所以所選的螺紋連接強(qiáng)度符合要求。8 電路控制系統(tǒng)8.1傳感器的選用本脫莢機(jī)的

52、脫莢原理是利用前后脫莢輥的轉(zhuǎn)速差將豆莢從豆桿上分離下來(lái)，并保證較高的脫凈率和較低的損傷率。因此，合理的脫莢輥轉(zhuǎn)速差對(duì)脫莢質(zhì)量至關(guān)重要。同理，在清選裝置中，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、流量，振動(dòng)篩的頻率等都會(huì)對(duì)清選效果有一定的影響。綜上所述，本裝置需實(shí)時(shí)測(cè)量多組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比以獲得最優(yōu)的脫莢效果。因此，所選用的傳感器必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠且又經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本特點(diǎn)。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式轉(zhuǎn)速傳感器和霍爾轉(zhuǎn)速傳感器等。由于霍爾傳感器具有其結(jié)構(gòu)牢固，體積小，質(zhì)量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功能消耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵，油污，水汽及鹽霧等的污染或腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且本裝置所需各參數(shù)均可通過(guò)該傳感器直接或間接測(cè)得，因此本裝置選用霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速。8.2 傳感器的型號(hào)和參數(shù)通過(guò)查閱相關(guān)資料，最終選用的轉(zhuǎn)速傳感器的各參數(shù)如下：【檢測(cè)距離】：霍爾開(kāi)關(guān)：10毫米（mm）【檢測(cè)物體】：霍爾開(kāi)關(guān)：磁鐵【工作電壓】：直流6-36VDC以內(nèi)【輸出方式】：NPN三線常開(kāi)【輸出電流】：300毫安（mA)【外殼材料】：金屬/銅【產(chǎn)品外形】：直徑12毫米圓柱體8.3 控制電路的設(shè)計(jì) 由于本裝置中用到多個(gè)調(diào)速電機(jī)和多個(gè)傳感器，考慮到線路的集成化