玉米剥皮机机械设计说明书

本科毕业设计 题 目 ： 玉米剥皮机的设计 英文题目 ： of 学 院 ： 机电工程学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 姓 名 ： 学 号： 指导教师 ： I 毕业设计（论文）独创性声明 该毕业设计（论 文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 要 玉米剥皮机作为农业机械的一种，在当今社会得到越来越普遍的应用，此次设计的这种玉米剥皮机 ,不仅能够大大提高生产效率，也可以实现农业的自动化生产，并且玉米剥皮机更接近我们的生活实际。相信本次玉米剥皮机的设计和研发，能够大大推动机械工业的发展进程，能够为现代化大生产的农业生产带 来新的变革和创新。然而机械设备又是机械工业的重要组成部分，不论是传统的剥皮设备，还是现代剥皮设备，玉米剥皮机都是十分重要的。 与以往的剥皮方式相比，以往实现玉米剥皮的方法都是依靠人工的方式，这样工作效率低下，质量得不到保证，而本课题所设计的玉米剥皮机，能够实现玉米的自动剥皮，在人工剥皮的基础上面大大地提高了生产效率，降低了劳动成本，为以后玉米剥皮机的发展和创新提供了较好的参考作用，具有现实意义。 关键词 ： 农业 机械 生产 设备 意义 is a of is or we to as as of to s a of to of is it is to as to of of is it of is is do is so as to by a 录 1 引言 1 题的来源与研究的目的 1 内外玉米剥皮机的发展概况 1 究内容 2 2 玉米剥皮机总体结构的设计 3 米剥皮机的方案的确定 3 械 传动部分的设计计算 3 机的选型计算 4 轮传动的设计计算 5 传动的设计计算 7 皮棍的确定 11 皮辊参数的确定 11 皮辊生产能力的设 计计算 11 键的选型计算 12 3 各主要零部件强度的校核 13 轮强度的校核与计算 13 面疲劳强度校核 13 根弯曲疲劳强度校核 14 承强度的校核计算 15 4操作规程与安全注意事项 17 总结 18 致谢 19 参考文献 20 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 1 引言 题的来源与研究的目的 在玉米收获的时候，玉米剥皮过程中劳动强度大，浪费时间，错过了农时和作用，对粮 食质量产生影响，鉴于中国的玉米收获剥皮的重要环节，设计出玉米剥皮机，并在外观设计后，设计结构和给定的设计技术参数。 小型玉米剥皮机是将玉米穗与外表皮分开的一种农用机械器具，该机械为 4 辊机型，可以使个体户、联合户或者种粮大户的需求得到满足。该机器代替了传统的人工剥皮的紧张劳动，提高了农民的劳动效率，减少了农民的劳动强度，有效的防止了因脱皮不及时使玉米腐烂造成的损失。本机具有结构简 单，调整方便，性能可靠的优点，通过机电一体化的结合使用，使玉米剥皮机大大地提供产能和生产效率。本机器通过单相交流电机作为动力。 剥皮装置中 的 剥皮辊 由 铁 质 螺旋棍和橡胶辊 组成 ， 是在达到一千五公斤 /小时和 3 千瓦动力源的前提设计要求 的下进行设计 的 。为了使本次设计达到目标要求，该机械的剥皮装置使用全橡胶的剥皮棍作为剥皮的主要工具，并且两个辊的高度不在同一平面上，并且可以手动调节两根剥皮棍之间的距离满足大小不同玉米棒的剥皮需要。这避免了传统玉米剥皮机中铸铁辊对玉米粒造成的损坏，并且比传统的方法更合理。 玉米剥皮机自从上世 纪九十年代开始就陆续地被应用在农业方面，但传统的玉米剥皮机由于剥皮精度不高，速度缓慢，有好多地方仍然采用人工剥皮的方式，这种人工剥皮的方式劳动效率低下，所以此次设计的玉米剥皮机，在传统的玉米剥皮机的基础上进行改进创新，应用合理的结构以及动力机构，从而来克服以往的玉米剥皮机所不能克服的问题。 内外玉米剥皮机的发展概况 在全世界的玉米种植中，美国的玉米种植占 37%。由于产量较多，因此生产过程对机械化的要求迫切，在 19世纪 80年代的时候就研制出的玉米剥皮机可以场上作业；90 年代初又通过研究设计了田间 摘穗玉米剥皮机；如今已经开始走向联合自走的方向。 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 2 从 20 世纪 50 年代开始，我国开始进行玉米剥皮机的研究设计工作。如丰收 2系列田间摘穗玉米剥皮机。 60 年代，中国农业机械研究院与黑龙江农业机械化研究所共同研究设计了 3 型玉米剥皮机。 1979 年，辽宁省农业机械化研究院研究出42 型玉米收获机、吉林农业机械化研究所研究出 42 型玉米收获机 从 20世纪开始，欧美西方资本主义国家都在不断地研发和设计新型玉米剥皮机，通过尝试各种机械结构的设计来弥补以往玉米剥皮机剥皮能力不足的缺陷。 2010 年，国家各部委进行详细的调查和论证后认为：玉米剥皮机这个大产业在接下来的几十年内产值和市场占有率都会是井喷式的。 在 2013七月，在测量市场大小的根本上行使 2010之“玉米剥皮机产业的市场趋势考查”后续。情况即中国市场正在急剧膨胀，然后韩国，日本和德国都在拼命瓜分市场。 对于我国来说，由于国民经济的萧条，导致玉米剥皮机的发展也出现过了萧条的景象，由于加工设备和开发的能力有限，所以玉米剥皮机的发展也有一定的局限性，但随着工业水平的提高，玉米剥皮机的发展也越来越先进，不断地朝着方便及智能化等方向发展 。 究内容 本次设计的题目是玉米剥皮机的设计，其主要研究内容如下： （ 1）到图书馆查阅了大量相关的资料，收集了各种玉米剥皮机的工作原理和结构，并对相关内容进行了记录和研究。 （ 2）分析玉米剥皮机的结构与参数 （ 3）确定设计总体方案 （ 4）确定具体设计方案（包括传动机构的选择，剥皮机构的设计，电机，轴承等的选型设计等等） （ 5）玉米剥皮机装配图和零件图的绘制。 （ 6）说明书的整理 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 3 2 玉米剥皮机总体结构的设计 米剥皮机的方案的确 定 （ 1） 入料部分：入料部分是由入料斗和入料口组合而成，玉米棒是从入料部分投入到机体内的。 （ 2） 剥皮部分：剥皮部分在玉米剥皮机中起着重要的作用，其中主要包括剥皮棍、压入器、导向板等。玉米棒通过压入器利用与剥皮棍之间的摩擦进行剥皮，剥皮后的玉米棒从尾端排出机体外。 （ 3） 机架部分： 机架是玉米剥皮机中重要的组成结构，在剥皮机中起着重要的作用。它承担着剥皮机的主要重力、负载和力矩，设计机架时要加强其强度的设计， 并且要有较高的稳定性，机架材料的设计应该采用较厚的角铁。 该玉米剥皮机总体结构图如下图所示： 图 1械传动部分的设计计算 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 4 机的选型计算 玉米剥皮机是通过电机通过 V 带传动带动剥皮辊旋转，从而实现玉米的剥皮功能，具体的电机选型计算过程如下： N= 4(G 玉米剥皮机 的生产能力， 1000kg/h 取 w h/查 传动效率，取 以根据 N 4n 1500r/112 图 4112动机的外观图 轮传动的设计计算 （ 1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故齿轮用 45#(调质） ，硬度 23080均取为 260选齿轮精度为 7级。 （ 2）节锥角 1i 1 o tc o t a 2 54676706222290 可知， 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 5 62222c o i n 12c o ss i 12m i n oa 式中， 1 节锥角 ； 取小齿轮齿数 251 z ， 取大齿轮齿数 402 z 。 （ 3）根据工作条件的要求，大端模数为 3m (） （ 4）齿轮分度圆的直径 7525311 12040322 （ 5）锥距 R （ 6）齿轮齿顶、齿根圆直径 齿顶高 12121* aa 齿顶高系数 齿顶圆直径 80062222co 111 aa 1 2 5546767co 0co 222 aa 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 6 齿顶圆直径1齿根高 af 齿根高系数；齿轮基圆直径 Rm Rm 基圆直径；齿轮 11 基圆直径；齿轮 22 （ 7）齿宽 b （ 8）节圆周速度 v 311 m/s 传动的设计计算 1设计功率 工作情况系数 P 电动机的功率 查 传动件设计与实用数据速查 一书中的表 1可知： K P 2选定带型 因为 计算功率带轮 的转速 1n 是一样的 ， 所以 查 传动件设计与 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 7 实用数据速查 一书 中 图 1V 带可以选择的型号为 A 型。 1n 为 小带轮转速， 为 1440r/ 3 传动比 由传动比标准系列 ， 取 2n m r4 小带轮基准直径 1根据 查 传动件设计与实用数据速查 一书 中 图 1带轮直径在 75选小带轮直径1100 5 大带轮基准直径 2 忽略弹性滑动影响因素，大带轮直径 7 61 0 通过 查 传动件设计与实用数据速查 一书， 选取标准值280 带速 v d /3025/ 0 060 1 4 4 01 0 01 0 0 060 m a 7 初定轴间距 0a 80)(2 210 8 所需带的基准长度 0020 4)()(22 12210 2 8 04 802 8 022 8 022 886 传动件设计与实用数据速查 一书中表 1择 与计算带长 相近长度 ， 取 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 8 900带型为 A 900。 9 实际轴间距 a 8 72 8 8 69 0 02 8 02 00 10 小带轮包角 1 0121 a dd = 164 11单根 根据带型号、1n 普通 V 带取 p 1 1n 12 1i 时单根 P 根据带型号、 1n 和 i 取 3 Z = 11 14 单根 F 20 ) 0 0 = 00 =134（ N） 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 9 m V 带每米长的质量（ kg/m） 查 传动件设计与实用数据速查 一书中 表 1知 。 15作用在轴上的力 F )(106182s i i 0 )(159282s i i 0m a x 考虑新带初预紧力为正常预紧力的 16带轮的结构和尺寸 带轮的强度应该足够，结构工艺性也应该较好，质量应该均匀分布，并尽量避免由于铸造产生的过大的应力。轮槽工作表面应该较为光滑（表面粗糙度 ）以减轻 V 带的磨损 ,带轮的材料选择为 查 传动件设计与实用数据速查 一书 ，根据 带轮的基准直径确定轮辐 及主动带轮各个结构的参数，主动带轮的结构参数如表 2它相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得 4。 表 2 单位（ 带的型号 0h b h e f A 12 11 13 8 15 10 11 6 38 主动带轮的厚度： 公式： 2e)1z( 即 ： 510215)14( 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 10 图 2皮辊的确定 皮辊参数的确定 玉米剥皮机中，为了实现剥皮的目的，剥皮辊与玉米叶之间的摩擦力必须大于玉米叶与玉米穗间的连接力。通查资料了解到传统方式的玉米剥皮机剥皮辊的长度为1070美国生产的玉米剥皮机的剥皮棍的长度为 1500了解到玉米在沿剥皮辊向下滑动时，在开始 500剥净率为 85%,在 1000剥净率 95%,因此当剥皮棍的长度为 1200可保 证玉米叶的剥净率在 95%以上。玉米剥净率主要受剥皮辊的长度影响 ,为了保证剥净率 ,剥皮辊的长度应该足够 ,但又不能过长，否则会使玉米粒脱落或破碎。剥皮辊的直径选择也应该以不使最小直径的果穗受挤压和被抓取为标准。通过查询农机设计手册，剥皮棍的参数设计和图示如下： 表 2皮辊设计参数 长度 L（ 直径 D（ 圆周速度 V（ m/s） 设计值 1200 70 1 参考范围 9001300080sVs 图 2剥皮辊 皮辊生产能力的设计计算 剥皮辊的设计生产率由下式计算： 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 11 式中： t/h。 则 。 那么年产量 =2000200000t/ 键的选型 平键作为机械零件的一种，在机械设备的组装过程中有着相当重要的意义，特别是在对于轴和孔配合的场所，应用尤为重要，起到传递转矩的作用。键 的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点表 5定，键的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的 b h 根据径来确定。轴和带轮的联接， d=70选用 12，11和 8的普通 长分别为 140， 60。 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 12 3 各主要零部件强度的校核 轮强度的校核与计算 面疲劳强度校核 （ 1）接触应力 H 齿面接触应力计算公式，即 22211 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 电动机驱动，载荷平稳，取 1平均分度圆直径 Rm 平均分度圆圆周速度 00 0 00 0 11 m/s 按 7 4 0 zv m，得 K； 按 轮悬臂布置， K； K ； A 弹性系数 Z ； 节点区域系数 i ss i 计算得， 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 13 （ 2） 接触疲劳强度的许用应力 许用接触应力计算公式，即 m ； 确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限 6001H 最小安全系数 小齿轮接触疲劳强度极 计算应力循环系数 1N 811 查得接触疲劳寿命系数 尺寸系数 1工作硬化系数，按 0 13 H B ，其中 润滑油膜影响系数， 中 计算得， 3） 由于 安全。 根弯曲疲劳强度校核 （ 1）齿根应力的计算 弯曲应力计算公式，即 )F 弯曲应力 ； 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 14 确定公式内的各计算数值 可知， 计算得， 51 F 2）弯曲强度的齿根 许用应力 齿根许用应力计算公式，即 其中： 确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限 300F 齿轮的应力修正系数 弯曲强度的最小安全系数 弯曲疲劳寿命系数 曲疲劳的尺寸系数 Y 计算得， M P 3001 （ 3） 由于 F F 安全。 承强度的校核计算 （ 1）滚动轴承的选择 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 15 滚动轴承为 深沟球 轴承 6205，由文献 2表 得 862N， 14903.0e ， Y 。 （ 2）寿命验算 轴承所受支反力合力 222 轴承所受支反力合力； 对于 深沟球 轴承，派生轴向力互相抵消。 0 得， ， 0 0 51 按轴承 9310366 其中 由于 玉米剥皮机剥皮体 的 运转平稳 ，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命 ，所以 此轴承合格。 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 16 4 操作规程与 安全注意事项 玉米剥皮机的主要部件包括入料口、剥皮棍、传动轴等，在玉米剥皮机的工作过程中，传动轴在电动机的带动下进行高速旋转，并带动着剥皮棍也高速旋转，同时剥皮棍将会对投入到机体内的玉米棒进行剥皮。由于玉米剥皮机工作时会产生振动，所以在工作前应该检查剥皮机的各个螺母是否固定，各个零部件是否焊接稳定，还要定期对玉米剥皮机进行检查，提高安全系数。 在操作玉米剥皮机的过程中， 为了生产者的生命安全，应该禁止过疲劳或酒后操作，在这种情况下，一般人的大脑都是不受控制的，如果在工作过程中操作不当，将会造 成严重的后果。 安全规则，有以下几点 : (1) 工作 人员 不应该 穿 较宽 大的衣服 。 (2) 禁止儿童和 年迈体弱的人员 在 入料口进行作业。 (3) 禁止 酒后操作 机器 。 (4) 操作 人员 在作业时 要注意 保持 手与 入料口 之间的安全距离 ,当 操作人员感到疲劳时应停止作业。 (5) 在安全防护罩未安装好前严禁 启 动机械。 (6) 玉米 剥皮 机 工作 时 ,禁止站在脱粒机上。 (7) 玉米 剥皮 机 正 在 工作 或 没有 完全停止 工作 时 ,禁止 用手 直接 接触机器的工作部件 或伸入入料口。 (8) 机器发生故障时应 立即断电 修理 机器。 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 17 总 结 在如今这个高速发展的时代，技术的不断完善， 玉米剥皮机也正在向着农业机械化的方向发展，在生产中能够节省大量的时间，减轻劳动者的工作量，同时也大大的提高了玉米剥皮的效率。 在设计之前 先了解 了 国内外新 式 玉米剥皮机的发展 情况以及它们的 工作方式，对玉米剥皮机的总体 有 了 较为详细 的 认识 。本设计主要 为了实现提高玉米叶的包净率同时 尽量减少籽粒脱落 。并 尽可能降低成本 、 增大 人们 工作 的效率。以玉米剥皮机的剥皮装置和传动 部分 设计 做 为重点，较为详细的阐述了剥皮辊和传动部件的设计。通过一系列的设计研究，最后达到设计 要求 。 通过对玉米剥皮机的研究设计，我收获颇丰。在本课题的研究与学习中，从技能方面 ，让我的对制图软件 G 的使用有了提高，同时在查询资料的过程中对专业知识也有了进一步的认识，学到了在课堂上没有学到的内容。对国内外的农业机械发展也有了更深的了解。在查找资料的过程中，除了对信息的吸收外，还增强了自己的筛选与阅读能力。 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 18 参考文献 1李立 编著 术及其应用 M子工业出版社， 2000。 2黄缸 著，邵远编著 原理及应用 M等教育出版社， 1996。 3张利平著 . 实用 技术速查手册 M学工业出版社， 4李宝仁著 . 气动技术 低成本综合自动化 M. 北京：机械工业出版社， 5宋学义著 . 玉米剥皮机 速查 手册 M. 北京：机械工业出版社， 6陈奎生著 . 气与气压传动 M. 武汉：武汉理工大