本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 玉米脫粒機(jī)設(shè)計(jì) 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 年 04 月 22 日摘 要我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，其中玉米的生產(chǎn)占國(guó)家糧食生產(chǎn)的大部分。做好玉米的生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活水平有重要作用。而玉米的脫粒是玉米生產(chǎn)中最繁瑣的一個(gè)過程，所以對(duì)玉米脫粒機(jī)的研究一直沒有終止過，用機(jī)器對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，使機(jī)械化操作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工勞動(dòng)，降低農(nóng)民的工作強(qiáng)度，提高工作效率。該玉米脫粒機(jī)主要包括：入料部分、脫粒裝置、柵格式凹板、機(jī)架等。主要工作原理是：用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的釘齒滾筒相應(yīng)的開始工作，玉米通過入料口進(jìn)入到脫粒裝置中，落到柵格式凹板上，隨著釘齒滾筒的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，釘齒不斷地打擊玉米，并與柵格式凹板配合，對(duì)玉米產(chǎn)生擠搓，使玉米粒脫落下來。與此同時(shí)，玉米芯在螺旋排布釘齒的作用下移動(dòng)到另一端排出機(jī)體。玉米粒從柵格式凹板的縫隙落下，順著斜板滑出，方便進(jìn)行收集，達(dá)到快速脫粒的效果。與同類的機(jī)器相比，其結(jié)構(gòu)更加緊湊，脫凈率更高。關(guān)鍵詞：玉米； 脫粒部分； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractChina is a large agricultural country, the corn production accounted for most of the national grain production. Good corn production plays an important role in the economic development of our country and people's living standard. But the corn threshing is a process of corn production in the most complicated, so the research on corn thresher has not been terminated, for threshing of corn by machine, the mechanical operation instead of manual labor, reduce the work intensity of farmers, improve work efficiency. The main working principle of the corn thresher is: motor powered motor through a belt drive, driven rotating shaft, tooth cylinder shaft of the corresponding working, corn feed through the mouth into the threshing device, to a grid type concave plate, with the high speed rotating tooth cylinder, toothed continuously blow the corn, and matched with the grid type concave plate, squeezing rubbing on corn, the corn grain falling down. At the same time, corn cob in the helical arrangement of nail tooth movement under the action of discharge to the other end of the body. Corn grain from the gap grid type concave down along the inclined plate, slide, convenient collection, achieve rapid threshing effect. Compared with the similar machine, the structure is more compact, and the net rate is higher.Key words：Corn; The threshing part; Structure design目 錄1 引言 .12 脫粒機(jī)總體方案 .13 主要脫粒裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算 23.1 釘齒滾筒 23.2 釘齒條的設(shè)計(jì) .33.3 釘齒的設(shè)計(jì) 33.4 圓盤的設(shè)計(jì) 43.5 柵格式凹板的設(shè)計(jì) .53.6 入料口和上蓋的設(shè)計(jì) .63.7 機(jī)架的設(shè)計(jì) 74 零部件的選擇及設(shè)計(jì) .84.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .84.2 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 .94.3 軸的設(shè)計(jì) 104.4 軸承的選擇 114.5 鍵的選擇 124.6 螺栓的選擇 125 注意事項(xiàng) 125.1 安全操作 125.2 維護(hù)工作 126 結(jié)論 13參考文獻(xiàn) .13致 謝 .1411 引言我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，其中玉米的生產(chǎn)占國(guó)家糧食生產(chǎn)的大部分。做好玉米的生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活水平有重要作用。而玉米的脫粒是玉米生產(chǎn)中最繁瑣的一個(gè)過程，所以對(duì)玉米脫粒機(jī)的研究一直沒有終止過，用機(jī)器對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，使機(jī)械化操作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工勞動(dòng)，降低農(nóng)民的工作強(qiáng)度，提高工作效率。隨著科技的發(fā)展，玉米脫粒機(jī)也發(fā)生了重多改變和設(shè)備升級(jí)。從最初的手工脫粒到使用手工工具脫粒，再到機(jī)械設(shè)備在脫粒上的應(yīng)用。而機(jī)械設(shè)備主要分為打擊式和擠搓式，是在玉米脫皮后，經(jīng)過一段時(shí)間的風(fēng)干，使玉米和玉米芯分離。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，近年來，相應(yīng)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)水平也在不斷發(fā)展，而且產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提升。十九世紀(jì)，美國(guó)研發(fā)出用于手工操作的玉米脫粒機(jī)，主要工作過程是操作人員一邊手搖曲柄來旋轉(zhuǎn)裝有釘?shù)谋P片，一邊使盤片擠壓玉米穗，從而使玉米粒脫離下來。目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬美國(guó)一家公司發(fā)明的擠搓式脫粒機(jī)，它對(duì)玉米種子的適應(yīng)能力強(qiáng)，種子破碎率相對(duì)較小，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家普遍應(yīng)用。我國(guó)玉米機(jī)械的應(yīng)用主要在北方，又由于我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，大都屬于小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，所以中、小型玉米脫粒機(jī)的應(yīng)用比較廣泛。二十世紀(jì)七十年代，我國(guó)自行研發(fā)的沖擊式玉米脫粒機(jī)廣泛應(yīng)用。目前，在吸收各種優(yōu)秀研究成果的基礎(chǔ)上，又研究出了各種系列的打擊式玉米脫粒機(jī)。針對(duì)現(xiàn)有打擊式玉米脫粒機(jī)脫凈率和破碎率的問題，確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步完善機(jī)器性能要求。查閱相關(guān)資料，充分利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)電子資源，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。該玉米脫粒機(jī)主要由入料部分、脫粒裝置、柵格式凹板、機(jī)架等組成。其工作原理是：用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的釘齒滾筒相應(yīng)的開始工作，玉米通過入料口進(jìn)入到脫粒裝置中，落到柵格式凹板上，隨著釘齒滾筒的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，釘齒不斷地打擊玉米，并與柵格式凹板配合，對(duì)玉米產(chǎn)生擠搓，使玉米粒脫落下來。與此同時(shí)，玉米芯在螺旋排布釘齒的作用下移動(dòng)到另一端排出機(jī)體。玉米粒從柵格式凹板的縫隙落下，順著斜板滑出，方便進(jìn)行收集，達(dá)到快速脫粒的效果。2 脫粒機(jī)總體方案該玉米脫粒機(jī)主要由入料部分、脫粒裝置、篩選部分、機(jī)架等組成。其總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。1.入料部分通過入料口將玉米順利的放入機(jī)體內(nèi)，并且確保在放入后不堵塞脫粒滾筒，脫粒機(jī)能安全地工作，玉米粒、玉米芯不能從入料口飛濺出來，避免造成人員傷害等事故。22.脫粒裝置玉米通過入料口進(jìn)入到脫粒裝置中，落到柵格式凹板上，隨著釘齒滾筒的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，釘齒不斷地打擊玉米，并與柵格式凹板配合，對(duì)玉米產(chǎn)生擠搓，使玉米粒脫落下來。與此同時(shí)，玉米芯在螺旋排布釘齒的作用下移動(dòng)到另一端排出機(jī)體。玉米粒從柵格式凹板的縫隙落下，順著斜板滑出，方便進(jìn)行收集。圖 1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.篩選部分主要通過柵格式凹板對(duì)玉米進(jìn)行篩選，它是由鐵條圍成半圓桶形，鐵條之間有間隙可以使玉米粒落下來，同時(shí)鐵條也可以將玉米卡住，方便釘齒對(duì)玉米進(jìn)行脫粒。4.機(jī)架3機(jī)架是玉米脫粒機(jī)的主要支撐部分，它承受著玉米脫粒機(jī)的重量、動(dòng)力、負(fù)載和力矩等，它的設(shè)計(jì)是要做到堅(jiān)固、穩(wěn)定，保證機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生晃動(dòng)，工作正常進(jìn)行。3 主要脫粒裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 釘齒滾筒釘齒滾筒的主要組成部分包括：釘齒、釘齒條、圓盤。圓盤安裝在軸上，用來固定4 根釘齒條，釘齒條上裝有釘齒，且釘齒在釘齒條上面有規(guī)律地排布著，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)釘齒滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，釘齒可以使玉米粒脫落下來，也可以將玉米芯順著螺旋排布的釘齒排出機(jī)體之外。滾筒長(zhǎng)度會(huì)影響脫粒的質(zhì)量，其長(zhǎng)度與柵格式凹板的直徑有關(guān)，取凹板的直徑為 320 ，長(zhǎng)度為 800mm, 滾筒的直徑為 240mm。m3.2 釘齒條的設(shè)計(jì)釘齒條是脫粒機(jī)的主要脫離裝置，關(guān)系到玉米脫粒質(zhì)量的好壞，影響玉米脫粒機(jī)正常工作時(shí)的脫粒效果及脫粒后玉米粒和玉米芯的分離。機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四根釘齒條在軸的帶動(dòng)下快速轉(zhuǎn)動(dòng)，玉米從入料口進(jìn)入，然后到達(dá)脫粒裝置當(dāng)中，釘齒也在快速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且釘齒以一定的速度對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，釘齒條上的釘齒呈螺旋排列，在脫粒過程中將玉米芯順著釘齒的螺旋排列排出機(jī)體，達(dá)到較高的脫粒效果。因而釘齒條的設(shè)計(jì)關(guān)系到脫粒是否干凈，要合理安排其結(jié)構(gòu)。根據(jù)釘齒條的功用分析，可知釘齒及釘齒條的工作強(qiáng)度很大，依據(jù)《玉米種子脫粒損傷機(jī)理與脫粒設(shè)備研究》 [1]一書可知，玉米脫粒機(jī)的圓盤上固定有四根釘齒條，釘齒條上安裝有釘齒，為保證工作的穩(wěn)定進(jìn)行，考慮到受力是否平衡的影響，此方案中所選取的釘齒個(gè)數(shù)為 8 個(gè)。每一個(gè)釘齒的直徑設(shè)置為 d=10mm，釘齒在釘齒條上均勻的呈螺旋方式排列，且要呈兩條螺旋均勻排列。在釘齒條的兩端分別用一個(gè)圓盤固定，圓盤上開有釘齒條截面形狀的孔，需要開四個(gè)孔，且四個(gè)孔要呈 90°分布，四根釘齒條可以從四個(gè)孔中穿過。其中一端的釘齒條穿過孔后，需要在圓盤的外表面漏出 3mm，方便焊接，固定，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、可靠。圓盤固定釘齒條，考慮到釘齒條所能承受的彎扭強(qiáng)度，為了防止釘齒條斷裂，提高釘齒條的剛度，需要在直徑 φ40 的軸段增加鐵柱，采用直徑是 d=10mm 的鐵柱，通過鐵柱將釘齒條與主軸相連，連接方式采用焊接。從而使釘齒滾筒的整體剛度和強(qiáng)度增加，提高了脫粒裝置的穩(wěn)定性。釘齒條的主要功能是固定釘齒的位置，由于釘齒在工作的過程中頻繁地與玉米碰撞，釘齒所受的力傳遞到釘齒條上，所以要求釘齒條應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)《玉米4種子脫粒損傷機(jī)理與脫粒設(shè)備研究》 [1]一書可以查得釘齒條的材料選 45 鋼，所設(shè)計(jì)的釘齒條的長(zhǎng)*寬*高為 800*40*10，單位為 mm，且釘齒條上安裝的 8 個(gè)釘齒均勻分布，每個(gè)釘齒都穿過釘齒條，用螺母擰緊固定。進(jìn)而要在釘齒條上設(shè)計(jì)圓形的通孔，直徑為d=10mm，而且，在釘齒條上圓通孔的上端要開有深為 2mm,寬為 2mm，長(zhǎng)為 12mm 的小槽，目的是使釘齒安裝在釘齒條上時(shí)，相互配合，使釘齒在釘齒條上周向固定，釘齒正常工作時(shí)，釘齒和釘齒條不易分離。釘齒條結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。3.3 釘齒的設(shè)計(jì)玉米的脫粒主要依靠釘齒的工作，在脫粒的過程中，玉米與釘齒頻繁地接觸，對(duì)釘齒的摩擦也就相當(dāng)?shù)仡l繁，因此，在設(shè)計(jì)釘齒時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到對(duì)釘齒的強(qiáng)度要求和工作環(huán)境的影響等，依據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [13]一書釘齒材料采用 45 鋼，每個(gè)釘齒條上安裝8 個(gè)釘齒，一共 32 個(gè)釘齒，且呈螺旋排列。釘齒的簡(jiǎn)圖如 3 所示。圖 2 釘齒條3.4 圓盤的設(shè)計(jì)圓盤安裝在直徑為 φ40 的軸段上，用來固定釘齒條，起到連接的作用，還可以承擔(dān)5釘齒和釘齒條所傳遞的力矩，圓盤采用焊接的方式連接，與主軸相對(duì)固定。由《玉米種子脫粒損傷機(jī)理與脫粒設(shè)備研究》 [1]一書查得，圓盤采用 45 鋼的材料為宜，其直徑 d=240mm，上面均勻分布著四個(gè)釘齒條截面形狀的孔，固定釘齒條使用，孔的底端距圓盤的中心 L=90mm，圓盤套裝在主軸上（所安裝部位軸的直徑 d=40mm）,因此，圓盤的中心應(yīng)設(shè)有 φ40mm 的孔（允許有尺寸誤差） ，以便安裝在軸上，圓盤的具體尺寸設(shè)定為：厚度 5mm，其上孔的形狀取長(zhǎng) 10.1mm、寬為 40.1mm，方便釘齒條通過該孔。圓盤簡(jiǎn)圖如圖 4 所示。圖 3 釘齒6圖 4 圓盤3.5 柵格式凹板的設(shè)計(jì)柵格式凹板是由 27 根鋼筋條組成，鋼筋條的直徑 d=10mm,長(zhǎng) L=880mm，另外凹板的直徑 d=320mm，鋼筋條之間要用鐵條連接起來，鐵條彎曲成半圓形，其直徑為 d=300mm，厚度為 6mm，寬度為 20mm，用到兩根鐵條，采用焊接的方式來連接鋼筋條圍成的凹板。而且因?yàn)闁鸥袷桨及宄拾雸A桶型，所以，它與機(jī)架的連接需要一個(gè)托架，另外由于柵格式凹板需要安裝在機(jī)架上，因此要將凹板、鐵條和托架都焊接到機(jī)架上，這樣，可以增強(qiáng)機(jī)體與柵格式凹板的連接質(zhì)量。在機(jī)器正常工作時(shí)，有機(jī)架的固定支撐，可以使柵格式凹板的工作更加穩(wěn)定、可靠。總體來說，達(dá)到了脫粒機(jī)一體化的設(shè)計(jì)，提高了整體的剛度。在玉米脫粒機(jī)中，柵格式凹板的主要功能是：一.在玉米粒脫落下來后，將玉米粒從柵格式凹板的縫隙中漏出，而玉米芯則被釘齒滾筒上螺旋排列的釘齒排出機(jī)體之外，從而使玉米粒和玉米芯分離，并從不同的出口排出機(jī)體之外，達(dá)到玉米脫粒、清選的作用。二.柵格式凹板是用鋼筋條焊接而成，鋼筋條之間有 10mm 的縫隙，這個(gè)縫隙可以將玉米卡在兩根鋼筋之間，以便釘齒對(duì)玉米進(jìn)行快速、穩(wěn)定的脫粒。7柵格的托架主要是用來固定柵格式凹板，通過焊接方式連接到機(jī)架上，材料選用Q235 鋼。柵格式凹板簡(jiǎn)圖如圖 5 所示。圖 5 柵格式凹板其截面展開圖如圖 6 所示：8圖 6 截面展開圖3.6 入料口和上蓋的設(shè)計(jì)玉米從入料口放入，進(jìn)入到脫粒裝置中，它的作用是通過入料口將玉米順利的放入機(jī)體內(nèi)，并且確保在放入和放入后的工作過程中，脫粒機(jī)能安全地工作，玉米粒、玉米芯不能從入料口飛濺出來，避免造成人員傷害等事故。因此，玉米脫粒機(jī)入料口的設(shè)計(jì)關(guān)系到脫粒的質(zhì)量。將玉米放入脫粒機(jī)中時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)，如果向入料口一次性放入玉米太多，便會(huì)對(duì)主軸和脫粒裝置產(chǎn)生很大的沖擊作用，因此要將入料口的下端適當(dāng)做小一點(diǎn)，使玉米有序、適量地進(jìn)入，避免瞬時(shí)加大對(duì)主軸的負(fù)載，甚至造成卡死現(xiàn)象，使脫粒機(jī)停止正常工作，影響工作效率。玉米脫粒機(jī)的入料口與上蓋連接為一體，入料口焊接在玉米脫粒機(jī)的上蓋上，兩者均采用 1mm 的薄鐵板制成，玉米脫粒機(jī)上蓋的形狀設(shè)置為半圓形，其直徑設(shè)置為d=340mm，長(zhǎng)為 L=930mm，入料口的一側(cè)與脫粒機(jī)的上蓋外圓相切，這樣可以使玉米順利進(jìn)入脫粒機(jī)機(jī)體，而不會(huì)造成堵塞，玉米能夠很好的被釘齒釘齒打削脫粒。因此，上蓋上入料口的設(shè)計(jì)要考慮到尺寸的變化。其上的進(jìn)口設(shè)置為正方形，尺寸為 400mm*400mm，入料口的下端尺寸要適當(dāng)減小，設(shè)置為長(zhǎng) 254mm，寬為 180mm。玉脫粒機(jī)的上蓋上要焊接兩個(gè)角鐵，角鐵的厚度為 3mm，長(zhǎng)度為 900mm，目的是便于與脫粒機(jī)的下半部分安裝，起固定、支撐作用的鐵條也要焊接在兩個(gè)角鐵上面。在玉米脫粒機(jī)上蓋的兩端分別設(shè)有半9圓形狀的鐵板，一方面可以保障操作人員的安全，防止人為操作時(shí)，玉米脫粒機(jī)的主軸高速旋轉(zhuǎn)，不甚將手、衣服等其他雜物絞進(jìn)玉米脫粒機(jī)中，造成不必要的損傷。另一方面阻擋脫粒后的玉米粒飛濺。玉米在脫粒過程中，玉米粒由于軸的高速旋轉(zhuǎn)，便會(huì)與脫粒裝置相互碰撞，而使其四處飛濺，這兩塊鐵板的設(shè)置恰好對(duì)玉米粒起到了阻擋的作用，能方便玉米粒的收集，同時(shí)飛濺的玉米粒也給操作人員帶來危險(xiǎn)。根據(jù)它的工作場(chǎng)合要求，兩個(gè)擋板下端都應(yīng)當(dāng)與軸承座緊密結(jié)合，即擋板的安裝要考慮到它與脫粒機(jī)上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合。擋板直徑均為 340mm，它與軸承接觸處的形狀根據(jù)軸承的尺寸與形狀確定。入料口簡(jiǎn)圖如圖 7 所示：圖 7 入料口3.7 機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架對(duì)整個(gè)玉米脫粒機(jī)起支撐的作用，它承受著機(jī)身的全部重量，機(jī)架影響玉米脫粒機(jī)的工作穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，因此，對(duì)于機(jī)架而言，無論是從結(jié)構(gòu)上還是材料，都應(yīng)當(dāng)采用堅(jiān)固、穩(wěn)定的材料制成。依據(jù)此玉米脫粒機(jī)的工作參數(shù)，參考《脫粒機(jī)》 [11]一書可知，它的沖擊載荷和內(nèi)部應(yīng)力偏低，從材料應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性與適用性考慮，機(jī)架可選用角鐵來支撐，選擇角鐵的厚度為 3mm，角鐵支撐的作用有：在角鐵本身所承受的載荷范圍內(nèi)，不發(fā)生變形，也不會(huì)影響脫粒機(jī)整體的穩(wěn)定，在玉米脫粒機(jī)正常工作的情況下，卻不會(huì)影響玉米脫粒機(jī)的整體效果。上蓋與機(jī)架下半部分的連接采用焊接，為確保連接的可靠性，要設(shè)置兩段橫梁，同樣需要角鐵來焊接，所選角鐵的規(guī)格為厚度 4mm，而它的高度 40mm，寬 40mm，主要用來支撐整個(gè)玉米脫粒機(jī)所受到的載荷。玉米脫粒機(jī)的機(jī)架上，也就是柵格式凹板的下方安裝有一個(gè)方便玉米粒留出的斜板，其材料也是選用 1mm 厚的鐵板，目的是在玉米脫粒機(jī)將玉米脫粒后，玉米粒先從柵格式凹板的縫隙中落下，然后再落到該斜板上，玉米粒順著斜板向下滑，從而滑出機(jī)體之外，達(dá)到玉米脫粒的效果，同時(shí)有利于玉米粒的收集。 10為了便于玉米芯的排出，要設(shè)置一個(gè)排出口，它位于玉米脫粒機(jī)的另一側(cè)，也就是從動(dòng)帶輪的對(duì)面，其功能是：在玉米脫粒完成后，玉米芯隨玉米脫粒機(jī)釘齒滾筒的不停旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)地排出機(jī)體之外，方便工作人員的清理。它的形狀呈半圓形，材料選用 1mm厚的鐵板，而且在機(jī)體的外側(cè)要多出 10mm,使排出的玉米芯掉落到機(jī)體外邊，它與機(jī)體的連接方式采用焊接。從機(jī)架的整體來看，機(jī)架的受力、所能承受的載荷及其材料均可滿足玉米脫粒機(jī)要求，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、布局合理。4 零部件的選擇及設(shè)計(jì)4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [13]介紹，當(dāng)玉米脫粒機(jī)正常工作時(shí)，每個(gè)釘齒的平均受力 N 為 40N ，主軸的轉(zhuǎn)速 V=750r/min,釘齒條快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，受到的切向力??=??×??×??=40×8×2=640??(4-1) 其中：M 為參與工作的釘齒個(gè)數(shù)Z 為參與工作的釘齒條數(shù)有兩個(gè)釘齒在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是空行程。釘齒的轉(zhuǎn)速 (4-2)??釘齒 =??×??×??60×1000=3.14×750×240÷60000=9.42??/??其中：D 為釘齒距軸心的距離玉米脫粒機(jī)所需的功率 (4-3)????=??×??釘齒1000=640×9.42÷1000=6.03????電動(dòng)機(jī)的功率 P 電=Pw/η，η 為脫粒機(jī)傳動(dòng)裝置的總效率(4-4)??=??1×??2×??3其中：滾動(dòng)軸承 η1 取 0.99帶傳動(dòng) η2 取 0.96滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) η3 取 1故 (4-5) ??=??1×??2×??3=0.99×0.96×1=0.95電動(dòng)機(jī)的功率 P 電=Pw/η=6.03/0.95=6.35kw11根據(jù)上述計(jì)算選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為 Y132M-4，電動(dòng)機(jī)的額定功率 P 電=7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速 N1=1440r／min。其余參數(shù)如表 1 所示，其中單位為 mm。表 1 電動(dòng)機(jī)尺寸列表中心高 H外形尺寸 HDACL???)2(底腳安裝尺寸 B地腳螺栓孔直徑 K鍵安裝部位尺寸 DGF?電動(dòng)機(jī)的輸出軸尺寸 132 475×345×315 216×140 12 10×33×38 804.2 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)計(jì)算1.確定計(jì)算功率 ??????=????×??其中：KA-工作情況系數(shù)P-電動(dòng)機(jī)的功率查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [7]一書可知：KA =1.0， ??????=????×??=1.0×7.5=7.5????(4-6)2.確定 V 帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率 P ca 和小帶輪的轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》帶傳動(dòng)章節(jié)知識(shí)可選擇 V 帶的型號(hào)為 B 型。3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1=120mmV 帶的帶速 (4-7) ??=??×??1×??160×1000=3.14×120×1440÷60000=9.04??/??符合帶速要求。電動(dòng)機(jī)與主軸的傳動(dòng)比 (4-8) ??=??1??2=1440÷750=1.92從動(dòng)輪的直徑 ??2=??×??1=230????124. 確定傳動(dòng)中心距由 0.7×（D1×D2）≤a0≤2×(D1+D2) 初步確定中心距 a0=500mm帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 (4-9)????1=2??0+??（ ??1+??2）2 +(??2???1)24??0=1555.5選定帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=1400mm 實(shí)際的中心距 a=a0+(Ld-Ld1)/2=500+(1400-1555.5)/2=422mm5.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角(4-??=180°?（ ??2???1） ×60°÷??=180°?（ 230?120） ×60°÷422=163°10)滿足要求。6. 計(jì)算 V 帶的根數(shù) (4-11)??=??????(??0+???0)??????1其中：Ka 為包角修正系數(shù)取 0.98Kl 為帶長(zhǎng)修正系數(shù)取 1.0P0 為單根 V 帶的許用功率值取 2.83kw△P0 為功率增量，經(jīng)計(jì)算等于 0.08kwV 帶的根數(shù) Z=7.5/(2.83+0.08) ×0.98×1.0=2.61取 Z=3 根7. 確定帶的初拉力 F0(4-12)??0=500??????????×2.5?????????+????2=500×7.59.04×32.5?0.980.98+0.1×9.042=220??其中 q 為 V 單位長(zhǎng)度的質(zhì)量取 0.1kg/m8.計(jì)算壓軸力 Fp(4-13)????=2????0sin1632=2×3×220??????81.5=1300??9.V 帶帶輪的材料為 HT150。134.3 軸的設(shè)計(jì)1. 軸上的輸出功率 P1=P 電 η=7.5×0.95=7.13kw 轉(zhuǎn)矩 T=9550P1/V=9550×7.13/750=90.79kN.m2. 確定軸上的最小直徑（4-????????≥??0×3??1??=118×37.13750=24.78????14） 其中：A0 為軸常用的幾種材料的[ ] 的 A 值，取 118?T0由于軸上的最小直徑是安裝帶輪的內(nèi)孔，需在軸上留有鍵槽，因此，可以適當(dāng)增加軸的直徑，從而提高軸的工作強(qiáng)度。即：= ×（1+5%）=24.78×（1+5%）=26mm???????? ????????完成階梯軸的設(shè)計(jì)，如圖 8。3.軸的校核：按彎扭合成條件對(duì)軸進(jìn)行校核：扭矩 T=9550000P/n=9550000×7.5/750=95500Nmm （4-15）其中：P 為電動(dòng)機(jī)的額定功率n 為軸的轉(zhuǎn)速14圖 8 軸釘齒條上的圓周力 Ft=2T/d=2×95500/220=868N其中：d 為軸心到釘齒距離徑向力 Fr=80%Ft=0.8×868=694N根據(jù)平衡條件，列出軸上的力平衡方程：FNH1+FNH2-Ft=0FNv1+FNv2-Fr=0解得：FNH1=FNH2=1/2Ft=434NFNv1=FNv2=1/2Fr=347N水平面上：Mv=FNv1L1=347×445=166430NmmMH=FNH1L2=434×445=193130Nmm總彎矩 （4-16??=????2+???2=（ 1664302+1931302） =254947??????）彎矩、扭矩合成：（4-??????=??2+（ ????） 2= 2549472+0.62×955002=261307??????17） 軸所受的應(yīng)力 σca= /W ??????15其中：W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=πd3/32≈0.1d3應(yīng)力 安全 （4-18）??????=????????=2613070.1×403=40.8??????≤????=60??????4.4 軸承的選擇1.選用深溝球軸承，型號(hào)為 62306，具體參數(shù)如下：內(nèi)徑 d=30mm,外徑 D=72mm，寬度=27mm基本額定動(dòng)載荷 Cr=36KN，基本額定靜載荷 Cor=18.2KN2.計(jì)算軸承的壽命???=100000060??(????)3=（ 1000000÷60÷750） （ 36000÷694） 3=3067499?4.5 鍵的選擇選取普通平鍵，鍵的尺寸為 b×h=8×7,鍵長(zhǎng) L=35mm,材料為 45 鋼。鍵的校核： ????=2??×103??????其中：T 為傳遞的扭矩k 為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度等于 0.5h擠壓應(yīng)力:??=2??×103??????=2×95500÷0.5÷7÷35÷26=60??????????=120??????4.6 螺栓的選擇螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件,直接按照需求來選擇，螺栓的選擇可以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查取。按照實(shí)際要求選擇的螺栓公稱直徑為 M8,長(zhǎng)度為 8cm 和 5cm,用來固定連接脫粒機(jī)中的零部件。機(jī)體的上蓋和機(jī)架之間采用螺栓連接,電動(dòng)機(jī)與機(jī)體之間的固定也采用螺栓連接，并且可以滿足玉米脫粒機(jī)的動(dòng)力需求。5 注意事項(xiàng)165.1 安全操作1. 玉米脫粒機(jī)的軸、釘齒滾筒、柵格式凹板等所承受的力有一定的范圍，因此，不宜超速轉(zhuǎn)動(dòng)。2.保證螺栓緊固，提高安全系數(shù)，確保穩(wěn)定。3.操作人員要分工明確,各司其職，使工作安全有序的進(jìn)行。4.避免疲勞操作。5.向入料口填入玉米時(shí)，要注意手與釘齒之間的安全，避免受傷。6.周期性地對(duì)機(jī)器進(jìn)行潤(rùn)滑、檢驗(yàn)與維護(hù)。5.2 維護(hù)工作在河北的大部分地區(qū)，玉米是一年一收的作物，少數(shù)地區(qū)因?yàn)闅夂虿煌瑒t是一年兩收。所以，用到玉米脫粒機(jī)的特點(diǎn)是：使用周期長(zhǎng)，一次性使用的時(shí)間久，而且在使用期間的工作量大等。為了在使用期間充分利用機(jī)器，讓玉米脫粒機(jī)充分地工作，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，也要考慮到機(jī)器的使用壽命問題，讓它長(zhǎng)期有效地工作，需要對(duì)它進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)，因此要做到：1.及時(shí)清理機(jī)器內(nèi)部的雜物，如玉米芯的碎屑，避免影響脫粒工作的正常進(jìn)行。2.檢查釘齒、柵格式凹板等的固定情況。3 對(duì)機(jī)器的某些部位恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行潤(rùn)滑，確保機(jī)器工作的順暢進(jìn)行。使用完玉米脫粒機(jī)后，要將機(jī)器清潔干凈, 放在干燥的地方，防止零部件的腐蝕、損壞等，也可以適當(dāng)延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。6 結(jié)論我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，其中玉米的生產(chǎn)占國(guó)家糧食生產(chǎn)的大部分。做好玉米的生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活水平有重要作用。該玉米脫粒機(jī)采用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的釘齒滾筒相應(yīng)的開始工作，玉米通過入料口進(jìn)入到脫粒裝置中，落到柵格式凹板上，隨著釘齒滾筒的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，釘齒不斷地打擊玉米，并與柵格式凹板配合，對(duì)玉米產(chǎn)生擠搓，實(shí)現(xiàn)了擠搓與打擊方式并用，使玉米粒脫落下來。與此同時(shí)，玉米芯在螺旋排布釘齒的作用下移動(dòng)到另一端排出機(jī)體。玉米粒從柵格式凹板的縫隙落下，順著斜板滑出，方便進(jìn)行收集，達(dá)到快速脫粒的效果。本玉米脫粒機(jī)適合種植玉米的小型農(nóng)戶使用，對(duì)剝?nèi)テげ⑶視窀傻挠衩走M(jìn)行脫粒，預(yù)計(jì)可完成每小時(shí)一千二百斤左右的工作量，其經(jīng)濟(jì)性能和操縱性能較好，結(jié)構(gòu)更加緊湊，破碎率有所改善，脫凈率和分離效果進(jìn)一步提高。17參考文獻(xiàn)[1] 高連心,李心平. 玉米種子脫粒損傷機(jī)理與脫粒設(shè)備研究.北京師范大學(xué)出版社[2] 耿瑞陽(yáng). 新編農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué). 國(guó)防工業(yè)出版社,2011.12[3] 劉朝儒,彭福蔭,高正一. 機(jī)械制圖. 第四版. 高等教育出版社[4] 孫桓. 機(jī)械原理. 第七版. 高等教育出版社,2012[5] 王豐,李明穎. 機(jī)電傳動(dòng)與控制. 北京航空航天大學(xué)出版社,2013.7[6] 李大磊. 互換性與技術(shù)測(cè)量. 北京航空航天大學(xué)出版社,2011.7[7] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)第九版. 高等教育出版社,2013.5[8] 楊高峰. 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謝從十二月份的畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員，到一月份的開題，再到現(xiàn)在，已經(jīng)有五個(gè)月的時(shí)光。回想起自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，有許多的感慨。一開始只是懵懵懂懂，對(duì)具體的方案并沒有什么構(gòu)想，隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員會(huì)的展開，讓我對(duì)設(shè)計(jì)的過程有了清楚的了解。于是，在老師的指導(dǎo)下便開始著手資料的收集與整理。那段時(shí)間，在圖書館看了許多書籍，但是，當(dāng)初并沒有清晰的認(rèn)識(shí)，當(dāng)把相關(guān)的書籍又看了一遍之后，腦海中對(duì)一些知識(shí)便有了印象，這為日后的設(shè)計(jì)過程提供了重要的理論支持。18現(xiàn)在已經(jīng)完成了此次設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心指教，對(duì)于我做的玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)，有一些問題我沒有及時(shí)的想到，在和指導(dǎo)老師溝通過程中便會(huì)給我指導(dǎo)出來，比如，玉米粒的破碎問題。而且老師也會(huì)時(shí)刻提醒我們抓緊時(shí)間完成設(shè)計(jì)，在不同的時(shí)間要完成一定的進(jìn)度，讓我們將時(shí)間合理的安排，保證按時(shí)完成任務(wù)。四年的大學(xué)時(shí)光就這樣轉(zhuǎn)眼過去了，有許多的回憶與不舍，感謝母校對(duì)于我的培養(yǎng)，讓我掌握了豐富的專業(yè)知識(shí)，也讓我的視野更加開闊，生活更加豐富多彩。