多功能脱粒机传动部件设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 1 绪 论 . 2 设计的目的与意义 . 2 国内外发展现状 . 2 外发展现状 . 2 内发展现状 . 3 2 轴流式脱粒机的总体方案选择分析及工作原理 . 4 体方案的选择 . 4 体结构 . 4 作原理 . 6 3 电动机的选择 . 6 动机类型和结构 . 6 择电动机的容量 . 6 择电动机的型号 . 7 4 带传动的设计 . 7 定计算功率 . 7 定 V 带型号 . 8 定传动比 i . 8 算带轮直径 . 8 算带速 V . 8 核小带轮的包角 1 . 8 算所需 V 带根数 Z . 8 5 螺旋输送器（搅龙）的设计 . 9 搅龙的结构型式 . 9 龙叶片的螺旋角 . 9 搅龙的内径 . 10 龙的外径 . 10 龙的螺距 S . 10 龙的转速 n . 10 算搅龙带轮直径 . 10 6 机架的设计 . 11 6 1 断面形状和尺寸选择 . 11 6 2 结构设计 . 11 7 主轴的设计和校核 . 12 选择轴的材料 . 12 初步确定轴的直径 . 12 轴的结构设计 . 13 轴上零件的周向定位 . 14 滚筒主轴的强度校核 . 14 键连接的强度校核 . 16 8 轴承的选用 . 17 9 总结 . 17 11 参考文献 . 18 致谢 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 1 绪 论 设计的目的与意义 随着我国农业的快速发展，我国越来越关注农村问题，农业机械化的发展速度进一步加大，由机械代替 人力作业已是我国农业发展的一个趋势，而要实现我国农业的的现代化，其物质承担者农业机具的开发与利用必须紧跟上；同时为了完成和巩固本科知识和课程的学习；因此也就有了此时这篇设施作业机具全喂入式多功能脱粒机的设计。 我国是一个以农业生产为主的发展中国家，农业的兴衰关系到人民的生活乃至国家的稳定。 20 世纪后半期我过以 7%的耕地面积养活了占世界 22%的人口，这其中农业科技做出了很大的贡献。但是目前随着人口的不断增长和环境的不断恶化，我国的农业的发展也正面临着严峻的考验。如何让在日常的生产影响中有效地提高生产率 ，实现一机多用是摆在人们面前的一个棘手的问题。实现农业的现代化、智能化是今后农业的必然选择。 通过采用现代化农业工程和机械技术，适应自然环境，为植物生产收获提供相对更为有利条件，而在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业。它是在人们生活需求不断增长的同时发展起来的，是在人为可控设施下的农业生产，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量和高效益等特点，是最具活力的现代新农业。 而近期生产收获作业机具发展重点是：开发全喂入式轴流式脱粒机，合理选择配套动力。要求体积和质量小、动力足，操作舒适，符合人机工 程学的设计原理，减轻操作者的劳动强度，尽量减少发动机对设施环境的污染。动力最好选用是电动机。 南方地区为了解决晚稻的肥料的问题，夏收的时侯有稻草回田当绿肥用的习惯，这一点，全喂入轴流式脱粒机解决的比较好，当在田间作业时，因脱粒后全部茎秆都被打碎了，有助于梨耕，茎秆也易于腐烂。可见自古至今，脱粒生产对于农业生产的重要性，因此在现阶段对设施作业机具机构的研究和设计是很有必要的。与此同时，规模逐年扩大的脱粒机发展趋势，也成了社会各界关注的热点。在这种情况下，有必要对我国脱粒机的发展现状和未来发展趋势等问题进行认真研究，形成正确的认识，这不仅对目前我国轴流式脱粒机行业技术进步及相关产业产品定位的意义重大，而且对未来整个行业的发展十分有益。同时我国是农业大国，农村市场巨大，要发展农村经济，就更需要转移农村劳动力，提高劳动土地面积。 国内外发展现状 外发展现状 国外轴流式脱粒机的发展，基本上分为欧美和日本两大类型。所谓欧美型，也就是说这些国家以旱地为主，地块大，各类作物以小麦为主。而日本型是指以水田为主，大块小，经常规模也小，以水稻为主。因此，前者用的脱粒机是大型的，大功率的，而后者用的机型都是小 型的或中型的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 虽然上述两类地区因其自然条件不同，使用的机型不同，但其实现粒物收获过程机械化所经历的过程却大体上是相同的，即都是先从半机械化开始，然后逐步向机械化过渡，最后实现收获过程机械化。到了五十年代，已基本上实现了收获过程的半机械化。例如美国在 1950年已拥有 70万左右的脱粒机，这时的机收面积已占收获面积的 75%。基本上实现了半机械化，到 了七十年代初美国脱粒机的数量达到 85 万之多。机收面积达到了 95%以上。目前已向大型、高效和自动化方向发展。 日本的情况有所不同，实现收获过程半机械化 的进程要比欧美国家慢得多，当然这里面有些客观原因，地块小，且是水田作业，因此到了六十年代的中期开始探索适用于日本的脱粒机。到了七十年代中期大约前后用了十年左右的时间，研制出多种适用于日本的脱粒机，脱粒机等产品。目前已大量推广使用，可以说已基本上实现了收获的过程半机械化。 从研究的动向看，着重于以下几方面的研究：一是机具的可靠性；二是改善操作性能，提高自动化程度；三是使脱粒机更能适应作物生长的自然条件，以提高脱粒机的适应性、效率和工作质量。四是提高劳动生产率。 内发展现状 解放前，脱粒机 也和其它农业机械一样是个空白，根本谈不上研制。解放后，农业机械化发展很快，脱粒机有了很大的发展，华北和东北不少地区已开始使用我国自己生产的脱粒机。近几年我国已先后研制出几种适用于北方地区使用的新机型，并已定型大批投产。我国南方十三个省市、区、市近年来大力发展了对脱粒机的研制，取得重大突破。机型都为全喂入式的，脱粒后不能保持茎秆完整，为了解决广大农民这一迫切要求，我国南方地区从 1970 年开始研制半喂入式脱粒机。经过短短几年努力，取得了重大成果，到目前为止先后经省、区、市级定型的样机已有十五种，形式多种多样，有 大有小。这些机型目前正大批投产，早定型投产的样机，目前已在农业生产上发挥了作用。 事物总是不断发展的，脱粒机的研制工作也是一样，还需要不断的提高和发展；比如研究更为合理的新机型，努力实现通用化、标准化和系列化，把新技术、新工艺和新材料应用到脱粒机上，以便提高脱粒机的工作可靠性，改善其操作性能，减轻机器重量，提高其耐用度和降低造价。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 2 轴流式脱粒机的总体方案选择分析及工作原理 体方案的选择 本轴流式脱粒机采用的是全喂入型脱粒机构，对于半喂入型脱粒机构，其对作物的自然状况比较敏感，生长 乱的作物及高矮参差达的作物脱粒时，可能会造成无法脱净。 本多功能脱粒机适于脱粒清选稻、麦及豆类、油菜、高粱、小米等多种农作物的全喂入式轴流式脱粒机，属于一种农机设备。 总体方案确定的依据： 1） 完成农作物的脱粒，保证脱尽率 99%以上； 2） 要求农作物破碎损失率不得大于 3） 要求生产率高，机构简单，体积小，易制造、维修，工作可靠，少出故障； 4） 打碎的杂物尽量少； 体结构 该多功能脱粒机主要由脱粒机、传动变速装置、滚筒盖板、 凹板筛、螺旋推进器、电动机、皮带轮及机架等组 成（见下图）； 1 它具有结构紧凑，适应性强，脱粒率高等优点。 主要技术参数指标： 配用标定功率 油机，标定转数 2200r/机净质量 155 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 1 机架 2 滑谷板 3 喂入口 4 导向板 5 壳盖 6 钉齿式滚筒 7 排草口 8 凹板筛 9 螺旋推进器 10 物料出料口 11 主动驱动皮带轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 12 联动皮带轮 13 物料出口 作原理 工作时，作物由作物喂入口均匀地喂入机内，高速运转的钉齿式滚筒将 作物随之抓入滚 筒工作室内，在钉齿和壳盖螺旋导向板的作用下，作物一边作圆周运动，一边作轴向推移运动，而栅格式凹板筛对运动的作物有产生一定的阻力，使作物不断在滚筒的打击下和栅格式凹板筛的梳刷搓揉下，实现籽粒的脱离，被脱离的籽粒经过栅格式凹板筛的筛孔落入出料口，再进行精选工作。 3 电动机的选择 动机类型和结构 电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷特点（性质大小、启动性能和过载情况）、转速来选择。 由于本设计没有特殊的要求，以及设计本身的要求，本设计的电动机均由 中选出， 易爆、无腐蚀性气体的场合。最终本设计选用 择电动机的容量 标准电动机的容量由额定功率表示，所选用电动机的额定功率应稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，极易损坏；容量过大则增加成本从而造成浪费。 电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，通常不必校验发热和启动力矩。所需功率为： d W 式中： 工作机实际工作需需要的电动机输出功率； 工作所需输入功率； 电动机至工作机之间传动装置的总效率； 工作机所需的功率 1000W 或 式中： F 工作机的阻力； N V 工作机的线速度； m/s T 工作机的阻力矩； N*m 工作机的转速； r/ 工作机的效率； 由于电动机的输出功率已经知道，而且传动效率也在 上，所以可得工作所需输入功率： WP=择电动机的型号 对 Y 系列电动机，通常多选用同步转速为 1500r/ 1000r/里我综合电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及传动比的特点及大小，我选用1500r/阅实用机械手册选用 61 4型号电动机，额定功率 13步转速 1500r/载时功率因数为 带传动的设计 定计算功率 c= 工况系数，根据表 1，取 则 13=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 定 V 带型号 根据计算功率 动机转速 500r/询机械设计手册，选用 定传动比 i i=211小带轮转速（ r/ 大带轮转速（ r/ 小带轮节圆直径（ 小带轮节圆直径（ 根据使用要求，滚筒转速 050r/动 机转速 500r/ 则 i=10501500=算带轮直径 小带轮的基准直径应大于 A 型带带轮的最小直径，即 75步设定小带轮的基准直径为 140大带轮的基准直径 d2=140=200，根据本设计需要，取 00 算带速 V V=100060 11 100060 1500140 =11（ m/s） V 25m/s，因此带速合适。 确定中心距 基准长度 式 d1+ 2（ d1+初定中心距 2） 300=540 308 880，取 50 由传动的几何关系可计算带的基准初值 （ d1+04 2)12( =2 550+2（ 140+300）+5504 2)140300( =手册，取 800此带传动的实际中心距为： a 0550+2 550际中心距的调节范围应控制在 a a+装时应保证 的最小中心距为 523大中心距为 604 核小带轮的包角 1 802 80 120，合格。 算所需 V 带根数 Z 查询机械设计手册，得单根 0=定功率增量买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 带轮包角修正系数 度修正系数 则 Z=）P ）（= Z=2，选用 2 根 5 螺旋输送器（搅龙）的设计 搅龙的结构型式 搅龙的结构型式有整片式，环带式和桨叶式三种，由于整片式螺旋输送器适用于输送松散和小块的物料， 也用于输送干草和未脱粒的谷物以及根块等，故选择整片式，其结构简单，如图所示： 龙叶片的螺旋角 在同样条件下，螺旋角越大，生产率越高，但工作费力；若螺旋角越小，则生产率越低，但工作省力。若 角太大时，甚至不能工作，为此要寻求出合理的螺旋角 。 + ） = + ） 轴的分速度 送物质点的运动方向与法线的夹角 轴的夹角 搅龙工作时，我们希望输送物有较大的轴向输送速度，以提高输送能力。对 可求得速度最大时的 值。 因为 + ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 对 令，可得 =4 水稻对铁皮的摩擦角 =1730。 螺旋角 =4， 具有最大的轴向速度。所以螺旋叶片平均半径处的 螺旋角 =2330。 搅龙的内径 谷粒输送搅龙，搅龙的内径就是轴的直径，工作时，因负荷小，所以很少有扭断的现象，但往往因为其细而长容易出现刚度不够而变形，故设计时常按必须保证搅龙轴有一定的刚度来考虑其内径的大小，常按下面经验式选取。 即 L 由于本设计需要，取 L=1258 5 龙的外径 对谷粒输送搅龙，常取 20 200 毫米，视机的大小而异，小机的取小些，大、中型机的取大些。本设计取 24 龙的螺距 S 搅龙的螺距常按如下经验式选取： 21 一般说螺距大，生产率高，但工作费力，所以不管是谷粒搅龙或割台搅龙，设计时2取 S=87 龙的转速 n 在保证得到相应的生产率的条件下，转速越低越好，因转速越高时，不仅机器振动 大，消耗功率多，而且易造成谷粒的破碎和飞散。 对普通谷粒输送搅龙，取 n=100 300r/据实际情况，取 n=200r/ 算搅龙带轮直径 小带轮的基准直径应大于 1 75步设定联动皮带轮的基准直径 1=90为 i=搅龙皮带轮转速联动皮带轮转速=2001050=902故 2=412，取标准值 2=400 ，取其标准值 190 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 6 机架的设计 6 1 断面形状和尺寸选择 机架的抗拉和抗压刚度，一般仅与其断面面积的大小有关，与断面的形状无关。但在承受弯曲力矩与扭转力矩时，则机架的抗弯刚度与抗扭刚度不仅与其截面面积的大小有关，且与断面形状有很大的关系，即与其断面惯性矩成正比： 1） 圆形空心截面的抗弯刚度及抗扭刚度都比较好。如采用正方形空心断面， 抗弯刚度提高较多，抗扭刚度提高较少。总的来说，圆形断面抗扭刚度好于方形断面，而抗弯刚度不如方形断面。 2）长方形空心断面对提高长边方向的抗弯刚度十分显著，但抗扭强度较差。 3） 同样断面形状和同样大小的面积，外形尺寸大而壁薄的断面比外形尺寸小而壁厚的断面的抗弯刚度和抗扭刚度都高，空心结构的刚度比实心结构的刚度大，但厚度很小时要考虑稳定性问题。 4）工字形断面在高度方向上抗弯刚度最大，但抗扭刚度较差，只宜用于承受单一方向弯矩的地方。 5）不封闭的断面的抗扭刚度极差。 因此，基于该脱粒机的抗扭刚度不必太高，而要有足够的抗压抗弯刚度，机架断面选择矩形空心截面，可采用角钢。 6 2 结构设计 当脱粒机工作时，机架过高，不易投入物料；机架过低，则要弯腰，也容易疲劳。因此，机架高度 设计应以人为本，其高度应以人的舒适高度来衡量。一般情况下， H=550 950围为宜。 结合滚筒和电动机的安装，电动机可以通过螺钉固定在平板上，脱粒机的机架设计为如下结构。其结构由热轧不等边角钢焊接而成，具有足够的强度和刚度支撑整个机器的正常工作。 结构如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 此外，机架底座可以改装成带轮子的，那样移动就更加方便。 7 主轴的设计和校核 选择轴的材料 轴的材料主要是碳素钢和合金钢，根据传动的功率和一些参数选择材料，最常用的材料是 45#钢，经过调质处理，得到的组织具有良好的综合力学性 能，即有较好的强度，同时具有良好的塑性和韧性，因无特殊要求，选用 45#钢，调质处理；查机械设计手册表 200毫米，硬度 217 255拉强度极限b=640服强度极限s=355 曲疲劳极限1=275 =155 初步确定轴的直径 轴是机械传动的中的重要零件，设计时应满足合理的结构，足够的强度，必要的强度和振动稳定性，以及良好的工艺性等，轴的设计就是根据轴上零件的定位和固定要求，以及加工和装配要求，合理定出轴的结构外形和全部尺寸过程。 设计轴时必需要先对轴的直径进行必要的估算，由于本实用型的轴流式脱粒机的主轴主要承受扭矩作用，所以只需按轴所受的转矩来进行计算。 扭矩强度条件为 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - T= = 39 5 5 0 1 0 T 式中： T 轴的扭转切应力， 轴所受到的扭矩， n 轴的转速， r/ 轴所传递的功率， T 轴的许用扭转切应力， W 轴的抗扭截面模量， 3对实心圆轴， 3d /16，可得轴的直径： 33 5d 9 5 5 0 1 0 =3 为取决于轴材料 的许用扭转切应力 T的系数，当弯矩相对转矩很小时， T取大值，反之， T取较小值。 几种轴材料的 T和 轴的材料 20 1i9 5 40T 12 20 12 25 20 30 30 40 40 52 C 160 135 148 125 135 118 118 107 107 98 根据选择的轴材料为 45#钢，按照上述方法，对轴的直径进行估算米，因此所设计的主轴直径取为 48毫米。 轴的结构设计 主要承受扭矩的零 件，从强度方面考虑，则以圆截面最好，空心矩形的次之， 脱粒室的宽度为 1000 毫米，轴承的宽度为 45 毫米，轮子边缘到腔壁的间距为 140 毫米和 114毫米，其中主动轮的一端为 140毫米，另一端为 114毫米。则轴长： L=1000+140+114+2 45=1344 毫米。其结构如图所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 轴上零件的周向定位 皮带轮的周向定位采用平键连接，由手册查得平键截面 b h=14 9；根据轮毂的宽度选用平键为 14 9 70；同时轴肩高度 h=（ 0.1）d,取为 48=米。 滚筒主轴的强度校核 1. 对轴进行受力分析并简化轴的受力 将滚筒上的受力简化为集中力通过键作用于轴上，轴承对轴的支点反力也 简化为集中力通过轴承载荷作用与轴上。通过对轴上零件的作用力分析，轴受到的作用力有 :轴承的支点反力（即轴的径向力）、对滚筒的作用力、电机的转矩，如下图所示： 2. 计算水平面上的剪切力和弯矩，画出水平弯矩图，并找出危险截面。 剪切力 : 2F=4F=992N 5F=1984N 1F 550610 切图及弯矩图如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 3. 计算垂直面上的剪切力和 弯矩，画出水平弯矩图，并找出危险截面。 剪切力： 1F=3F=1732N 6F=3464N 2F 550610 切图及弯矩图如下 ： 4. 计算转矩 9 5 5 0 8 2 . 7 N 对滚筒主轴的强度用第四强度理论校核，则有： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 1W2210 1b 校核结果： 21222 0 . 7 51 0 . 7 5 1b 所以受到最大力的截面安全；轴的强度安全，满足使用要求。 键连接的强度校核 键连接就是用键把轴和轴上的零件联接起来的一种结构形式，这种联接具有结构简单，工作可靠、装拆方便等优点； 根据轴径 d，查键的标准，得到键的截面尺寸 b h=14 9；根据轮毂的宽度，查键的标准，取 L=70； 校核条件：挤压强度 剪切应力 式中： T 传递的扭矩； d 轴径； mm h 键的高度； mm l 键的工作长度，对 l=mm p 许用挤压应力； 键的许用剪应力； 45号钢 校核： p 4= 64 8 2 04 8 9 5 4=2= 62 8 2 04 8 1 4 5 4=故满足挤压强度和剪切强度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 8 轴承的选用 轴承的作用是支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。 因为滚动轴承已经标准化，所以我们只需要选型就可以了。 滚动轴承的类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。由于本设计的轴基本上只承受径向载荷且承载能力不要求很高，所以我们选择深沟球轴