玉米脱粒机结构设计（全套含CAD图纸+PROE三维模型三维）
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第 1 页 共 10 页 高平滑铝合金 横切面磨 、 和 机械工程、理工学院 自神奈川县的 ,日本 部机械工程及材料科学、日本的熊本大学 本的熊本 , 摘要： 高平滑铝合金加工变得越来越重要。一般来说是利用金刚石工具削磨铝合金时期光滑的。然而由于金刚石工具的不易重磨性，高光滑研磨铝合金已经强烈所需。这份报告通过加工和研磨的对比来检测磨削的条件对横面高平滑研磨铝合金的影响。实验是用金刚石砂轮粗粒度和两种类型的磨削液，即常规乳液型和特殊乳剂型，还有极压添加剂来进行。实验结果发现用特殊乳液型获得的特性要比用常规乳液型好。 关键词： 铝合金、高质量成分 ,高平滑磨、表面粗糙度、横木表面削磨、金刚石砂轮、粗糙粒度、磨削液、极压添加剂 1 介绍 铝合金应用于很多工业领域。 最近由于其高质量组件要求的增加 ,高光滑加工技术的使用越来越重要。目前 ,高平滑金刚石切割工具一般应用于 高品质铝合金组成部分的生产。然而金刚石工具是昂贵的并难以重磨 ，几乎没有关于高平滑磨铝合金的研究 ，所以磨削技术 已越来越重要。 第 2 页 共 10 页 图 1 横切 ,穿越水平类型 平面磨 图 2 复合轮截面粗糙度正常的 磨形成 床的 磨削方法 的方向外部环境的构成周边轮表面 上每个轮子轴断面 从这一角度来研究，用金刚石砂轮的铝合金研磨 已经被加以研究。报告中 ，研究第一步是检测横木表面磨削的粗糙度。特别是，对于高平滑铝合金削磨最重要的一点是磨削液的影响需要研究。 2 表面粗糙度磨削的方法：横切 表面磨削方法 ,横切如图 1。通过转动轮子的表面并考虑要做表面粗糙度表示的模型如图 2。在复合磨削、合成轮中套轮正常断面粗糙度磨削并通过形成外部周边轮表面上每个轮子轴截面被简单认为是复制在整个工件上的宽度的 1。在表面的横切，复合材料的一部分 ,合成轮中套轮截面相应的粗糙度一步分级进给函数 ,磨削方向正常转动。复合轮截面粗糙度被认为变得更小的宽度较窄。由此可推断，它是指 在表面横切面上的粗糙度的表面小磨削加工为更小的正常的分级进给。 第 3 页 共 10 页 砂轮 (发电机 - 公尺 (光学系统显微镜 , 相机的工件 图 3 实验系统 实验进行了 3 实验 。磨削条件下的数据以及材料列在表 1。磨床加工 ,传统的使用液体乳胶类型 (和特殊的乳液型包括良好的极压添加剂 (。影响晶粒尺寸和浓度的合成轮分别是 170和 50,材料是由磨白氧化铝棍棒 (。 表 1 实验条件及数据 轮 直径宽度： 200 10） 加工条件 轮旋转速度 20m/s 削深度 1 表面速度 s 磨削条件下的 轮旋转速度 10m/s,20m/s 工件 铝合金 (5086)(长宽： 100 30） 切削深度 1m 平行表速度 V:20m/成进给的标准 m/ 4 页 共 10 页 磨削液 乳剂 :普通型 (特殊类型 (包括良好的极压添加剂 ) 稀释 :10流量 : s 用显微镜和一个普通铁笔观察和测量研磨工件表面的粗糙度。因为它大于表面平行的磨削方向的粗糙度，所以标准磨削可以进行评估 表面粗糙度 ,这是指正常加工表面粗糙度。表面粗糙度平均 9测量分，在显微镜下可以观察刀刃和轮子。用压电类型的测功机来测磨削力的信号。 4 流体的加工效率的影响 在研磨作业中，加工流体通常与磨削液是一样的。首先，影响轮子的构成表面上的加工流体可以得到检测。图 4显示的是出现在携带着两个类型的选矿流体合成面的刀刃高度的变化，也就是说 很明显在相同的加工量上 , 统类型会高于 限压力添加剂对去除粘合有良好的作用，其在于极压添加剂如何能防止从重复黏贴的表面装载 2。图 4 出现在携带着两个类型的选矿流体合成面的刀刃高度的变化 图 5为 削表面粗糙度的变化 过程 第 5 页 共 10 页 5 经过 研磨 改变表面的粗糙度 图 5显示 削表面粗糙度的变化 。磨削实验是用同种类型的加工 磨削液 开始加工表面轮 直到横切面的刀刃高度大约为 10m。 实验结果表明：表面使用 糙度比 面使用 乎 与 从 1m( 100磨削传感保持一致。另一方面在使用 型下 ,表面粗糙度 大约为 2m(0磨削传感。从结果可以得到：通过加工车轮表面的构成会对地面的表面粗糙度有较大影响。实验中得出极度的压附加剂对本身车轮表面构成很很大的影响 3。此外 , 随着磨削范围之内的增长使用 面粗糙度 迅速地增长到 60。 的变化显示在图 6。很明显使用 0磨传感保持一致。一旦超过 40磨传感 ,磨削力信号逐渐增加并达到与磨传感一样的比例。另一方面使用 0磨传感一样的重要性。再者使用 使用在 50至 100的磨传感的 。加载使用 0磨传感几乎观察不到，而且与 而加载 100磨传感使用度压附加剂为防止加载增加起了有效的作用2。表面粗糙度的变化 和磨削力研磨过程上述图 5和图 6有所提到，是关于密切相关的加载构成的预测。 图 6 第 6 页 共 10 页 (a)研磨加工通过 :50 (b)研磨加工通过 :100 （ （ 图 7 20m/s,20m/6 影响粉磨的条件 图 8和图 9显示的是关于表面粗糙度和经过传球使用 / 2地面 100可以从图 8中可以得到，使用 除了在以 0m /且 , 对照表的速度几乎影响不了表面粗糙度 ,除了在以 0m /mm/m /低于鉴定的对照表并与给定标准分步进给一致的范围 内，表面粗糙度随着对照表进给的减少逐渐变大。 如图 9所示是使用 的是为更小的标准分步进给，而且除了在每一分步进给范围的对照表的速度比 10m /用与对照表一样的 使用 此 3。 第 7 页 共 10 页 图 8 表面粗糙度和平行表速度之间的关系为正常进给量通过 2mm/ 图 9 表面粗糙度和平行 表速度之间的关系为正常进给量通过 2mm/ 图 10显示了在同一磨削条件下使用 用 整体车轮工件 接触长度由 车轮工件乘积可计算出，工件接触长度与密切相关的载入轮表面上的总量有关。因此 ,对于表面的粗糙度来说。 由于 在所有的 实验中切口 深度与几何上的车轮工件相关，所以与车轮工件接触长度都是一样的。 第 8 页 共 10 页 图 10 用 0m/s, 0m/图 11显示 了表面粗糙度和车轮接触总数之间的关系。磨削是在对照表20m/0m/显 , 使用工件 的接触数是相同的 ,表面小于 1一方面使用 随着车 轮工件 的接触数增长变得更大。这就是而，在以 20m/0m/。磨削速度更高 ,就会对切片的形成有较好的效果。 图 11 表面粗糙度和轮与工 件接触的数量 关系 第 9 页 共 10 页 布进给的影响 图 12显示 在 20m/用 型 表面粗糙度和标准的 分布进给 之间的关系 。很明显 ,表面粗糙度与在 范围 内大约低于 布进给几乎相同。在此 范围内，表面粗糙度是在 1然而临界标准 的 分布进给 ,表面粗糙度随着分布进给的增长而大幅增加。因此 , 对于高拆卸率处理高平滑磨 ,选择合适的分布进给是很重要的。 图 12 表面粗糙度和进给量得关系 7 总结 通 过加工对照和磨削特性可以检测到铝合金的高平滑磨的横切面的影响。特别是对磨削液的影响进行了研究，作为高平铝合金磨削光洁度最重要的一点。 得到的主要结果如下 : 1)极压附加剂 ，其对 防止 加载加工和磨削特性有较好效果。要做好合适的加工和研磨，选择合适的 极压附加剂 是很重要的； 2)较对照表 对工件表面粗糙度没有影响，因为一个工件的磨削是必需长时间的 , 所以工件磨削后的加载变得大； 3)表面粗糙度在 范围 内大约低于 标准的 分布进给几乎是相同的。然而临界标准的 分布进给 ,表面粗糙度随着分布进给的增长而大幅增加。基本 的分步进给的最重要的因素为高光滑磨削 ； 第 10 页 共 10 页 4)通过选择适当的磨削液和加工，对照表速度和标准分布进给 ,低下 1 感谢 在此感谢 的协助 参考文献 1. .:一次报告的一些实验调查 ） J。 2003)。 2. ., ., ., .:影响磨削 流体上镜子磨削特性的铝金属。 . ., .: 磨削液的影响 ,对磨矿能力 ,(1986) 毕业设计中英文翻译 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 年 月 大 学 毕业设计任务书 学 院、系 ： 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 设 计 题 目 ： 玉米脱粒机的结构设计 起 迄 日 期 : 设计地点 : 指 导 教 师 : 系主任 : 发任务书日期 : 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书 1毕业设计课题的任务和要求： （ 1）了解玉米脱粒机机构设计的基本原理和玉米脱粒的工艺流程； （ 2）研究现有脱粒装置的性能、优缺点及适应性，确定玉米脱粒装置的总体结构方案； （ 3）根据所提供的原始数据进行玉米脱粒机的整体结构设计，绘制相关图纸，图纸要求正确规范； （ 4） 撰写毕业设计说明书； （ 5） 翻译相关英文科技文献 1 篇。 2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 本机的设计是面向农村个体户 ， 原始数据： 电机 4 Y 系列 4 级电机 圆柱形滚筒的齿顶线速度小于 8 m/s； 相应的滚筒转速为小于 800r/柱形钉齿滚筒的齿顶圆直径为 200 300筒长度一般为 700 900齿工作长 度 30术要求： 功率消耗可按 1 h 的功可脱粒 2400 4000剥皮玉米穗计算 。 工作要求： （ 1） 了解 玉米脱粒机 的工作原理和特点； （ 2）根据玉米脱粒机机构设计的基本内容，研究分析其实现的目标、任务以及具体实施方案 ； （ 3）根据上述原始数据设计 玉米脱粒机的整体结构 ， 其中包括 脱粒装置、 传动机构的设计，入料、出料装置的设计，机箱的设计，行走机构的设计以及相应的校核等。 （ 4）学习 绘制 相关图纸 。 （ 5） 用 相关软件完成虚拟装配， 撰写设计说明书； （ 6） 翻 译相关科技文献英文 1 份。 毕 业 设 计 任 务 书 3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计 说明书 、图纸、实物样品等 )： 1、 玉米脱粒机 整体结构 设计全套图纸； 2、 毕业设计说明书 1 份； 3、 相关科技文献英文翻译 1 份。 结构设计合理，能达到使用要求，图纸规范、正确。 附带光盘。 4毕业设计课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2 月 21 日 3 月 10 日 熟悉课题、搜集资料， 进行设计构 思，写出开题报告并进行相关论文的英文翻译 ； 3 月 10 日 5 月 1 日 确定设计方案、完成全套设计图纸 ； 5 月 1 日 6 月 1 日 利用三维设计软件完成玉米脱粒装置整体造型、虚拟装配 ； 撰写设计说明书等 ； 6 月 1 日 6 月 10 日 查漏补缺 ； 6 月 10 日 6 月 20 日 答辩 。 学生所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 毕业设计说明书 玉米脱粒机的结构设计 学生姓名： 学号 学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 年 月 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 系 别 ： 专 业 ： 设 计 题 目 ： 玉米脱粒机的结构设计 指 导 教 师 : 年 月 21 日 毕 业 设 计 开 题 报 告 1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述： 一、 本课题的研究背景及意义 玉米脱粒机用于对晾干后的玉米穗进行脱粒。我国种子加工工艺流程与国外存在着差异，国外大田玉米穗收获后水分一般为 35%，经过烘干室玉米穗烘干后，使 其水分达到 然后进行脱粒。而国内种子公司规模一般比较小，没有足够的资金建立果穗烘干室，基本上没有果穗烘干工艺过程。国内种子公司通常采用的办法是将玉米穗场上晾干后，使水分降至 18%，然后进行脱粒，再使用烘干塔对玉米籽粒烘干，使玉米籽粒水分降到 13%。 1由于国内玉米穗脱粒时水分高，籽粒与芯轴联接强度大，致使脱离质量下降，脱粒损失提高。了解国内外玉米脱粒机发展现状，结合我国国情，研制出满足我国脱粒市场需要的高脱净率、低损伤率玉米脱粒机，是我国种子加工中迫切需要解决的一个实际问题。 2,3 为了降低 农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率 ,设计玉米脱粒机。 该机主要有入料口 、 栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等 组成 。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。 二、本课题国内外研究现状 从 1785 年苏格兰人朱梅克（ 明了第一个回转滚筒脱粒装置，人们对种子玉米脱粒装置做了大量的试验和研究，不断开发出新的种子玉米脱 粒装置。1815 年美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。该机得脱粒部分主要由装有钉子的盘型脱粒装置构成，通过手摇曲柄来转动一个安装有钉子的盘片。脱粒时，操作员一边摇动曲柄来旋转盘片，一边使盘片紧压玉米穗，这个盘片就从玉米芯上把籽粒脱落下来。 加拿大的 司研制了用于单穗种子玉米脱粒的 种子玉米脱粒机，它由 3 个包有橡胶的并以相同方向不同速度旋转的辊子组成，在三个差速旋转的辊子所产生的摩擦力作用下，玉米籽粒被脱落下来。该机不伤胚芽、不断玉米芯，具有破 碎率低、未脱净率 低及适应性强等特点。 美国 司生产的 挤搓式种子玉米脱粒机，脱粒性能好、对不同类型种子玉米的适应性强、种子破碎率相对打击式种子玉米脱粒机小，在欧洲及美国等发达国家应用普遍。该机生产率高（ 10h），破碎率 右，但体积庞大，价格昂贵 4。到目前为止，国内引进了四台该机型，分别安装在湖北省襄樊正大种子公司（正大集团独资企业），中种集团 承德玉米种子加工中心，甘肃省酒泉登海先锋种子加工厂 ,全国农业技术推广服务中心承担的“ 948”项目 ,安装在山西省定襄县天元种子公司 加工中心。 上个世纪 70 年代初期 ,我国自行研制的冲击式原理玉米脱粒机得到了普及应用 ,当时以大、中型脱粒机为主。进入 80 年代后，农村开始实行家庭联产承包责任制，我国又相继研发了冲击式原理的一系列中、小型玉米脱粒机，以适应农户的生产需要 10。 80 年代初期，我国开始推行实现种子生产专业化、种子加工机械化、种子质量标准化、品种布局区域化和以县为单位组织统一供种“四化一供”的种子体系，政府拨款从国外引进一批种子加工成套设备。 1996 玉米 脱粒机。 2001 年农业部规划设计研究院何晓鹏在消化吸收美国引进设备基础上进行自主研发的新型挤搓式玉米脱粒机，由北京西达农业工程科技发展中心、甘肃酒泉奥凯种子机械有限公司和北京市丰田种子机械厂在进一步改进的基础上生产出了各种系列挤搓式玉米脱粒机。 2007 年沈阳农业大学李心平研制出了差速式玉米脱粒机。 三、本课题相关理论综述 玉米脱粒装置的种类很多，按脱粒原理主要分挤压式、碾压式、打击式、差速式和搓擦式 5 类。 5根据脱粒滚筒的外形可分为圆盘形、圆柱形和圆锥形。按脱粒滚筒的安放形式又可分为卧式和立式。按 脱粒元件来分其种类更多，常见的有纹杆钉齿、弓齿、风扇叶轮及组合式等。 （ 1）纹杆式脱粒装置 纹杆式脱粒装置采用打击原理设计，工作时，纹杆滚筒转动，使玉米穗在齿侧面和纹杆顶部与凹板弧面上产生搓擦作用，玉米穗与穗间凹板间产生搓擦，从而实现脱粒。脱粒效率主要取决于打击速度和打击机会。该装置对玉米籽粒伤害较大，但脱净率和效率高。 （ 2）杆齿式脱粒装置 杆齿式脱粒装置采用杆齿式轴流滚筒，杆齿按螺旋线排列并固定在齿板上。玉米穗通过滚筒前端的喂人螺旋输送器轴向喂人，从另一轴端排出。工作时，杆齿滚筒转动，使玉米穗在杆齿 和齿板部与凹板弧面上产生搓擦作用，从而实现脱粒。脱粒效率主要取决于杆齿速度。该装置对玉米籽粒伤害校，但脱净率和效率较低。 6 (3)板齿式脱粒装置 板齿式脱粒装置，是模仿人工用手搓玉米的动作。由于板齿与滚筒轴之间有一定的夹角，利用板齿拨动果穗，使果穗在受到推挤的情况下，既做向前的运动，又做向上或向下的运动。在运动过程中，与两侧和底部的栅格进行揉搓，并且与栅格凹板做相对运动，既滚动又滑动，以达到挤搓脱粒的效果。果穗相互之间也同样在受到一定压力的作用下进行充分的挤搓，并且机内所有果穗的任何部位都有充分的挤搓 机会，从而脱掉全部籽粒。板齿式脱粒装置脱粒性能好，对不同类型种子玉米的适应性强、效率高、脱净率高、玉米籽粒破碎率低。 7 (4)差速式脱粒装置 差速式原理设计的脱粒装置，是利用同方向不同旋转速度的脱粒元件间所形成的差速旋转来实现玉米穗脱粒。它还可以带皮脱粒，玉米籽粒仿手工搓落，不伤胚芽。具有玉米穗完整、破碎率低、脱净率高及适应性强等特点。但采用该原理设计的脱粒机一般生产效率低。 8 (5)纽合式脱粒装置 组合式脱粒装置是对纹杆式、弓齿式、螺旋叶片和板齿进行不同的组合得到组合式轴流滚筒。例如螺旋叶片板 齿组合式轴流滚筒，脱粒性能柔和，脱粒效果好，这是一种值得进行深入研究的轴流脱粒装置。 9 科研院所、大专院校和企业从 20 世纪 90 年代初期以来，在引进、消化、吸收国外先进脱粒技术的基础上，进行了玉米脱粒的自主、创新研究。目前国内研制的玉米脱粒机存在着机械损伤、破碎率、脱净率、夹带损伤不能兼顾的问题，在脱粒装置设计时如何保证多目标实现，是科研人员今后主要研究内容。在分析国内外研究现状的基础上，总结 出各种轴流式脱粒装置的特点，对今后研究具有一定的指导作用。在创新研究的基础上，研制一种适应玉米脱粒工艺要求、机械损伤轻、破碎率低、清洁度高等优点的玉米脱粒机。 10 四、作者的观点和主要思路 综合以上所述，本课题采用钉齿滚筒式脱粒装置。它的工作原理是：玉米脱粒机在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合，使 玉米粒拖下（钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入 参考文献 1马继光 准国际先进水平，发展我国种子加工技术 中国农技推广 5)2王冰 农机质量与监督 03） 3东北农学院 1961 4吴多峰，袁长胜 玉米脱粒机 2006（ 09） 5 李心平，张伏，高连兴 农机化研究 06） 6尹文庆，何扬清 结构技术剖析 1999（ 11） 7何晓鹏，刘春和 农业工程学报 9（ 2） 8李新平，高连兴，马福丽 农机化验所 2） 9陶桂香，依淑娟 2007（ 11） 10赵五云，吴劲锋，张锋伟等 机械研究与应用 05） 11李自华，柯保康 第二版 业出版社， 12吴多峰，袁长胜 农机化研究 10） 13李心平，高连兴，马福丽 农机化研究 02） 14吴多峰，许峰 农机化验所 10） 15李瑞琴 初版 国防工业出版社 16濮良贵 ， 纪名刚 第七版 等教育出版社 17吴宗泽，罗圣国 第二版 等教育出版社 毕 业 设 计 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研 究手段（途径）： 一、 本课题要研究或解决的问题 二、 拟采用的研究手段 粒部分、筛选部分、机架部分等进行研究对比来确定。结构草图如图 1： 图 1 玉米脱粒机结构草图 、带以及带轮的设计和选取采用查阅机械设计手册以及计算来确定。特殊的，对于轴 做出力以及应力的弯扭图进行分析比较，最终选择合适的数据进行装配。 格式凹板、入料口、脱粒机上盖以及轴承座的设计通过对市场上现有的玉米脱粒机进行调查、研究、对比来确定方案。 附：毕业设计课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2 月 21 日 - 3 月 20 日 了解玉米脱粒机的整体结构和各个元件的作用，完成开题报告 3 月 20 日 - 3 月 26 日 完成英文文献的初步翻译 3 月 27 日 - 4 月 2 日 整理并完成英文文献最终翻译 4 月 3 日 - 4 月 9 日 完成玉米脱粒机的电动机以及各轴的选择和 数据计算 4 月 10 日 - 4 月 16 日 完成玉米脱粒机的带以及带轮的选择和 数据计算 4 月 17 日 - 4 月 23 日 完成玉米脱粒机的 钉齿条、栅格式凹板的设计 4 月 24 日 - 4 月 30 日 完成玉米脱粒机入料口、脱粒机上盖以及轴承座的设计 5 月 1 日 - 5 月 7 日 完成玉米脱粒机的草图的绘制 5 月 8 日 - 5 月 14 日 完成玉米脱粒机图纸的最终绘制 5 月 15 日 - 5 月 21 日 完成说明书的书写 5 月 22 日 - 5 月 28 日 进行局部修改，准备答辩 毕 业 设 计 开 题 报 告 指导教师意见 ： 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 玉米脱粒机的设计摘要：机械化是农业发展的方向,是减轻劳动者的强度,节省时间,提高效率的较好途径.为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率,设计玉米脱粒机。玉米脱粒机用于对晾干后的玉米穗进行脱粒。该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。关键词：玉米；脱粒机；结构；设计 Maize sheller structure design Abstract: Agricultural mechanization is the direction of development, the strength of the laborers is ease, save time, improve efficiency a better way. For reducing a present during the period of the maize threshes, the intensity of labour, raises working efficiency, design maize sheller. Maize sheller used to the dry corn after on threshing. Be machines turn to have mainly enter except that mouth, bars form notch and nail tooth the cylinder threshing and drive component etc. Are composed of. Take electric motor as driving force source, driving force exports axis output from the electric motor, the nail tooth seed-husking cylinder threshes on the cylinder threshing again by the fact that belt delivery arrives at the nail tooth, coordinating bars form notch board with the maize, beside niblet complies with bars form notch board separation and the outside discharging airfram, but the maize core discharges airframe from another one end entering material. Keywords: Maize; Sheller; Structure; Design包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 1 页 共 39 页 玉米脱粒机的设计 摘要： 机械化是农业发展的方向 ,是减轻劳动者的强度 ,节省时间 ,提高效率的较好途径 高工作效率 ,设计玉米脱粒机。玉米脱粒机用于对晾干后的玉米穗进行脱粒。 该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。 关键词：玉米；脱粒机；结构；设计 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 2 页 共 39 页 is of of is a a of of to on Be s to as on by at 含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 3 页 共 39 页 目 录 1 引言 . 1 题研究背景及意义 . 7 内外研究现状 . 7 外研究现状分析 . 7 内研究现状分析 . 8 课题研究内容 . 8 2 玉米脱粒机总体结构 . 9 3 玉米脱粒机的设计 . 11 动机的选择 . 11 齿条上的钉齿转速 . 12 齿滚筒的转速 . 12 动机的功率 . 12 动机的转速 . 13 4 带及带轮的设计 . 14 动带的设计 . 15 择 V 带的型号 . 15 定带轮的基准直径 . 15 定传动中心距和带长 . 16 算主动轮上的包角 . 16 V 带传动作用在轴上的压力 . 18 5 V 带带轮的设计 . 18 轮的材料选择 . 18 构设计 . 18 动带轮的设计 . 19 6 传动轴的设计 . 20 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 21 定输出轴上的圆角半径值 . 22 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 4 页 共 39 页 弯扭合成条件校核轴的强度 . 23 轴的简图 . 23 输出轴上的所受作用力的大小 . 23 齿条上的合力 . 23 上水平面内所受支反力如图 . 24 在垂直面内所受的支反力 . 24 弯矩图 . 25 当量弯矩 图（弯矩、扭矩合成图） . 26 核轴的强度 . 26 7 钉齿条的设计 . 27 8 栅格式凹板的设计 . 30 9 入料口及 脱粒机上盖的设计 . 32 10 机架的设计 . 33 11 轴承座的设计 . 34 12 玉米脱粒机上的标准件的选择 . 35 米脱粒机上 的螺栓的选择 . 35 头楔键的选择 . 35 结论 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 32 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 5 页 共 39 页 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 6 页 共 39 页 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 7 页 共 39 页 1 引言 题研究背景及意义 玉米脱粒机用于对晾干后的玉米穗进行脱粒 。我国种子加工工艺流程与国外存在着差异，国外大田玉米穗收获后水分一般为 35%，经过烘干室玉米穗烘干后，使其水分达到 然后进行脱粒。而国内种子公司规模一般比较小，没有足够的资金建立果穗烘干室，基本上没有果穗烘干工艺过程。国内种子公司通常采用的办法是将玉米穗场上晾干后，使水分降至 18%，然后进行脱粒，再使用烘干塔对玉米籽粒烘干，使玉米籽粒水分降到 13%。由于国内玉米穗脱粒时水分高，籽粒与芯轴联接强度大，致使脱离质量下降，脱粒损失提高。了解国内外玉米脱粒机发展现状，结合我国国情，研制出满足我国脱粒市场需 要的高脱净率、低损伤率玉米脱粒机，是我国种子加工中迫切需要解决的一个实际问题。 为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率 ,设计玉米脱粒机。 该机主要有入料口 、 栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等 组成 。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。 内外研究现状 外研究现状分析 从 1785年苏格兰人朱梅克（ 明了第一个回转滚筒脱粒装置，人们对种子玉米脱粒装置做了大量的试验和研究，不断开发出新的种子玉米脱粒装置。1815 年美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。该机得脱粒部分主要由装有钉子的盘型脱粒装置构成，通过手摇曲柄来转动一个安装有钉子的盘片。脱粒时，操作员一边摇动曲柄来旋转盘片，一边使盘片紧压玉米穗，这个盘片就从玉米芯上把籽粒脱落下来。 加拿大的 司研制了用于单穗种子玉米脱粒的 种子玉米脱粒包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 8 页 共 39 页 机，它由 3个包有橡胶的并以相同方向不同速度旋转的辊子组成，在三个差速旋转 的辊子所产生的摩擦力作用下，玉米籽粒被脱落下来。该机不伤胚芽、不断玉米芯，具有破碎率低、未脱净率低及适应性强等特点。 美国 粒性能好、对不同类型种子玉米的适应性强、种子破碎率相对打击式种子玉米脱粒机小，在欧洲及美国等发达国家应用普遍。该机生产率高（ 10h），破碎率 右，但体积庞大，价格昂贵 4。到目前为止，国内引进了四台该机型，分别安装在湖北省襄樊正大种子公司（正大集团独资企业），中种集团 承德玉米种子加工中心，甘肃省酒泉登 海先锋种子加工厂 ,全国农业技术推广服务中心承担的“ 948”项目 ,安装在山西省定襄县天元种子公司加工中心。 内研究现状分析 上个世纪 70 年代初期 ,我国自行研制的冲击式原理玉米脱粒机得到了普及应用 ,当时以大、中型脱粒机为主。进入 80 年代后，农村开始实行家庭联产承包责任制，我国又相继研发了冲击式原理的一系列中、小型玉米脱粒机，以适应农户的生产需要 10。 80年代初期，我国开始推行实现种子生产专业化、种子加工机械化、种子质量标准化、品种布局区域化和以县为单位组织统一供种“四化一供”的种子体系，政府拨 款从国外引进一批种子加工成套设备。 2001年农业部规划设计研究院何晓鹏在消化吸收美国引进设备基础上进行自主研发的新型挤搓式玉米脱粒机，由北京西达农业工程科技发展中心、甘肃酒泉奥凯种子机械有限公司和北京市丰田种子机械厂在进一步改进的基础上生产出了各种系列挤搓式玉米脱粒机。 2007年沈阳农业大学李心平研制出了差速式玉米脱粒机。 课题研究内容 综合以上所述，本课题采用钉齿滚筒式脱粒装置。它的工作原理是：玉米脱粒机在进行玉米脱粒 时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合，使玉米粒拖下（钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 9 页 共 39 页 的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入 。本课题主要对以下内容进行设计： （ 1） 玉米脱粒机整体结构的设计； （ 2） 玉米脱粒机入料口、栅格式凹板、钉齿脱粒滚筒等主要部件的设计； （ 3） 玉米脱粒机传动轴、带轮等传动部分的设计。 2 玉米脱粒机总体结构 玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成 。整体组成如图 图 米脱粒机三维造型图 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 10 页 共 39 页 图 1玉米脱粒机总体结构图 料部分 入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一厘米厚的铁板制成，入料 部位 与钉齿滚筒的钉齿部位相切 ，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒 。 粒部分 脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料 口 ）排出机体之外。 选部分 筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然 后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 11 页 共 39 页 玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。 架部分 机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成，机架是玉米脱粒机的主要支撑，他承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此玉 米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成。 米脱粒机的总体设计 为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计，此玉米脱粒机采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在玉米脱粒机的下部，与脱粒机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。玉米脱粒机的从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯，最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外，是玉米脱粒机一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此玉米脱粒机有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构 简单便于维修和保管。 3 玉米脱粒机的设计 根据脱粒机一书的介绍，有关玉米脱粒机 粒机主轴为 650 栅格式凹板的直径为 320其凹板的长度为 710在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着七个或八个钉齿，总共 30 个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为140，滚筒上的钉齿长度为 30 动机的选择 根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为 40N ，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 12 页 共 39 页 是空行程，因此， 6 02740* ，即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为 560N 。 其中： N 钉齿所受的力 M 参与工作的钉齿个数 Z 参与工作的钉齿条数 齿条上的钉齿转速 当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径，即： 8/ 轴 ， 其中： V 钉齿的转速 轴N 脱粒机主轴的转速 D 钉齿距轴心的距离 齿滚筒的转速 玉米脱粒机所需功率为由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：1000，计算求得： 。 动机的功率 电动机功率由公式 来计算，脱粒机传动装置的总效率 a ，应由组成 传动装置的各个部分运动副的效率只积，即321 a，其中 1 、 2 、 3 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下： 滚动轴承（每对） 即取 1 =含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 13 页 共 39 页 即取 2 =筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 3=1 则 0 0 0 0 动机的转速 根据资料脱粒机一书可查得主轴的转速在 750 850 按机械设计指导书中表一所推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比 i 2 4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为： m i 0 01 3 0 065042 d 。 符合这一范围的同步电动机转速的有 720 1440 2900 根据容量和相关转速，由机械设计通用手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表 表 电动机的型号和技术参数及传动比 方案 电动机型号 额定 功率 电动机转速 基本参数 P/步 转速 满载 转速 效率（ %） 电动机重量（ 功率因数 1 1000 960 85 73 1500 1440 3 750 720 18 台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案 3比较适合。因此选定电动机型号为 选电动机的额定功率载转速包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 14 页 共 39 页 900r 传动比适中，传动装置结构较紧凑 。如表 表 主要参数如下表 型 号 额定功率 载 时 额 定 电 流 额定 转 矩 最 大 转 矩 转速r电流（ 380V） 效率 % 功率因数 1440 11 动机尺寸列表 单位 中心高 H 外形尺寸 )2(底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 K 轴 伸 尺寸 装键部位尺寸 动机的输出轴尺寸 G 112 3302245590 140190 12 8032 810 27 4 带及带轮的设计 根据玉米脱粒机的具体 传动要求，可选取电动机和主轴之间用 为在脱粒机的工作过程中，传动件 赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使玉米脱粒机工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中 致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响玉米脱粒机的传动，因为玉米脱粒机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，而且 会造成机体部件的严重损坏，还有 V 带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以 ，在电动机与玉米脱粒机之间选用 选择 V 带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定 V 带的型号、长度和根数，再包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 15 页 共 39 页 来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴的压力（为设计轴承作好准备）。 动带的设计 定计算功率 其中： 工作情况系数 P 电 动机的功率 查机械设计基础一书中的表 14 7 可知： 1.0 择 V 带的型号 根据计算得知的功率带轮）的转速 1n （与电动机一样的速度），查机械设计基础一书图 14 12，可以选择 型。 定带轮的基准直径 （ 1）初选主动带轮的基准直径 1D ：根据机械设计 基础一书，可选择 4 2，选取 1D 。 （ 2）计算 ： 0 060 1 4 4 01 0 0 060 11 范围内，速度 电动机与主轴传动比的计算 01 4 4 021 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 16 页 共 39 页 （ 3）计算从动轮的直径 2D 221 0 0 06501 4 4 01212 定传动中心距和带长 取 )(2)(121 即： a 得： 取： 000 带长 012210 4 )()(22 a d 即：5004 )125240()240125( 506 按机械设计基础一书中查表 14 5，选择想近的基本长度周长查得： 440， 400。 实际的中心距可按下列公式求得： 8)(8)(2)(2 1222121 也可用经验公式：20 求得 ： 00 算主动轮上的包角 主动轮上的包角由下列公式确定： 01201 60180 a 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 17 页 共 39 页 即： 60500 1002221801 求得 ： 满足 定 V 带的根数 )(00其中：0p 单根普通 )(0 k 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 考虑的材质情况系数，简称材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的胶带，取 75.0k ，对于化学线绳结构的胶带，取 0.1k 。 0p 计入传动比的影响时，单根普通 V 带所能传递的功率的增量，其计算公式如下： 10001.0 式中： T 单根普通 V 带所能传递的转矩修正值 ，从机械设计基础可以查表 14 10 1n 主动轮的转速 查得： T 则： 查表取值： k 0p 由 001 查得： Z 即： 取 3Z 根 定带的初拉力 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 18 页 共 39 页 单根 求得 20 ) 0 0 pF 其中： q 传动带单位长度的质量， 即： V 带传动作用在轴上的压力 为了设计安装带轮轴和轴承，比需确定 V 带作用在轴上的压力 Q ，它等于 略 Q 值可以近似由 下式算出： 即： 2s o 212 5 V 带带轮的设计 轮的材料选择 因为带轮的转速 ，即 5 ，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，硬度为 150 构设计 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带论轮槽的尺寸，设计如下： 主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸 251 ，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是 81 ，因此根据经验公式 D 47)3 1 d 00114 ，所以主动带轮采用腹板式。 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 19 页 共 39 页 带轮参数的选择： 通过查机械设计基础一书，可以确定主动带轮的结构参数，结构参数如表 他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 表 轮的结构参数 单位（ 带的型号 m f t s b B 16 5 20 14 14 动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( 求得 即 ： 814220)13( 主动带轮的结构如图 图 动带轮的结构 动带轮的设计 从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定，即 402 ， 002 ，所以从动带轮同样采用腹板式。 从动带轮的参数选择：通过查机械设计基础一书，可查得带轮的结构参数间表，其他一些相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 表 轮的结构参数 单位（ 带的型号 m f t s b 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 20 页 共 39 页 B 16 5 20 14 14 动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( 求得 即 ： 814220)13( 从 动带轮的结构如图 图 动带轮的结构 6 传动轴的设计 传动轴是玉米脱粒机的主要设计部件之一，他在玉米脱粒机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，玉米脱粒是瞬时冲击很大，而且冲击次数很频繁的工作环境，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。它的主要公用是：一是支持轴上所安装的回转零件，使其有确定的工作位置；而是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，根据玉米脱粒机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，玉米脱粒机的主 轴选用直轴形式传递，而且选用直轴中的阶梯轴。此轴的设计如下： 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式： 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 21 页 共 39 页 30 其中：0A 轴常用的几种材料的 T 的0p 主轴上的功率 n 主轴上的转速 轴上的材料由机械设计基础一书中表 18 1 可以查到，应选取调质处理的 45号钢， 50 ，书中表 18 2取 1180 A，于是得 ： m 输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，必在轴上开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加 5%以上，这样增 加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： 5%)51(213%)51( 主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为 25机械设计基础一书。查表可以得知带轮的厚度8 ，则取输出轴的次段轴径为 5 ，其长度为 据轴向定位的要求确定轴 的各段直径和长度 为了满足带轮的轴向定位要求， 轴段右端需要制出一个轴肩，故取 段的轴直径 8 ，输出轴的径向定位由普通平键来完成。选用键的型号为普通平键 为 3578 。键的型号可以通过查机械设计基础一书取得。 步选择输出轴系 由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和钉齿滚筒，其上的钉齿承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根据 8 ，初步选取支撑的轴承为相心球轴承，在机械设计手册查得相心球轴承的型号为 406，它的结构尺寸包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 22 页 共 39 页 为 237230 ，故取 段与 段的直径相等，即 0 。 考虑到机体的制造误差等原因造成的安装错位或是借口不齐等，滚动轴承应在机体内有一段移动的位移，查机械设计手册可等位移量 。 取安装钉齿的轴 段的直径为 0 ，轴承与轴肩用轴端挡圈固定，左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承，配合为67 上在距离 ，焊接钉齿滚筒，已知钉齿滚筒长为 轴的基本结构如图 图 的结构 定输出轴上的圆角半径 r 值 按前面所述的原则，求出轴肩处的圆角半径 r 的值，详细见图。轴端倒角在轴的两端均为 0452 ，小轴肩为0451轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中。 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 23 页 共 39 页 弯扭合成条件校核轴的强度 轴的简图 弯矩简图如图 a）所示。 输出轴上的所受作用力的大小 根据公式： 9550000求得 其中： p 电动机的额定功率 n 主轴的转速 即： 58769650495500 00 齿条上的合力 根据公式：求得 其中 ： d 输出轴的轴心到钉齿定的距离 即 ： NF t 534220587962 根据公式： %80其中： 80% 径向力占圆周力的百分数 （根据脱粒机查得） 即 ： NF r 427%80534 根据公式： 求得 由于玉米脱粒机的主轴轴向不受力。 则取 0据脱粒机查得） 圆周力 径向力 轴向力 的方向如图所示（ b） 包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 24 页 共 39 页 上水平面内所受支反力 如图 根据公式： 3231 FR 求得 其中： 2L 是输出轴上 段的中心线到 段距左端三分之一处的距离 3L 是输出轴上 段距左端三分之一处到右端 段中心线之间的距离 即 ： 356600300 6005341 根据公式： 12 求得 即 ： 2 8 13 5 66 3 72 在垂直面内所受的支反力 根据公式： 32312 求得 其中 ： D 钉齿的顶端到主轴轴心的距离 即 ： 40600300222006005101 根据公式 ：12 求得 即 ： 7 03 4 05 1 02 弯矩图 在水平面内，轴上 B 、 C 、 D 三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 0 M 21 求得 即： 1 2 7 5 0 03 0 04 2 5包含有 纸和三维建模 及说明书 ,咨询 25 页 共 39 页 作水平面内弯矩图如图 1（ b）所示 在垂直面内，轴上 B 、 C 、 D 三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 0RM 求得 即 ： 1 0 2 0 0 03 0 03 4 01根据公式 ： 2212 求得 即 ： 1 0 2 00 0222003003402作垂直面内弯矩图如图 1 （ c）所示 合成的弯矩为 ： 0 M 1 6 32 8 0)1 0 20 0 0()1 2 75 0 0( 222 121 163280)102000()127500( 222 222 作轴的合成弯矩图如图 1 （ d）所示。 弯矩图 根据公式 ： B 9 5 5 0 0
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