毕业设计（论文）-玉米脱粒机的设计（全套图纸）.pdf

本科毕业设计（论文） 题题 目目:玉米脱粒机的设计玉米脱粒机的设计 _ 英文题目：英文题目：The design of the peanut sheller 学学 院：院：_ 专专 业：业：_ 姓姓 名：名：_ 学学 号：号：_ 指导教师：指导教师：_ 2015 年年 11 月月 22 日日 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（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 I 摘要 作为农作物的一种，玉米属于人们的日常生活中常见的食物之一，它的作用很 多，可以补血，增加人体蛋白质，还可以用来煮汤，爆炒等等，食用起来非常可口， 是不可多得的美味佳肴。 本次设计的题目是玉米脱粒机的设计，传统的实现玉米脱粒的方法都是依靠人 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脱粒机，能 够实现玉米的自动脱粒， 通过安装在机架上面的鼓轮和腰轮的相对运动实现玉米的自 动脱粒，此种结构的出现，在人工脱粒的基础上面大大地提高了生产效率，降低了劳 动成本，并且玉米脱粒干净，能够实现玉米粒和玉米杆的自动分离和回收。 关键词：农作物，玉米脱粒机，结构，分离 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II ABSTRACT As the crop of a, one of the corn belongs to peoples daily life in common foods, it has many functions, can enrich the blood, increase human proteins, can also be used for soup, stir, and so on, food is very delicious, is a rare delicacy. This design topic is the corn threshing machine design, traditional implementations of the corn threshing method are relying on artificial means, so that the working efficiency is low, quality can not be guaranteed, and the issue of the design of the corn threshing machine to corn automatic threshing, through an installed in the automatic threshing rack above the drum and round the waist of relative motion of corn, the emergence of such a structure, in manual threshing based on greatly improves the production efficiency, reduce labor costs and corn threshing clean, corn and corn stalks automatic separation and recovery can be achieved. Keywords: crop, corn thresher, structure, separation III 目目 录录 摘要 . I ABSTRACT . II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 玉米脱粒机国内外研究现状 . 3 1.3 本课题研究的主要内容 . 3 2 玉米脱粒机总体结构的设计 . 5 2.1 玉米脱粒机的结构设计 . 7 2.2 玉米脱粒机的工作原理 . 9 2.3 玉米脱粒机的工艺研究 . 11 2.4 机械传动部分的设计计算 . 13 2.4.1 电机的选型计算 . 14 2.4.2 V 带传动的设计计算 . 16 2.4.3 传轴的设计计算 . 18 3 各主要零部件强度的校核 . 20 3.1 机架强度的校核与计算 . 22 3.2 轴承强度的校核计算 . 24 4 设计总结 . 28 结论 . 29 致谢 . 30 参考文献 . 31 1 1 绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 随着国际标准化（SIO）的实施，世界玉米脱粒机以采用新材料、新技术、新工 艺、新结构为基础,19 世纪 80 年代，美国一家专业生产玉米脱粒机的公司将新开发 的玉米脱粒机应用到欧美市场，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美 国的这家生产玉米脱粒机的公司之后， 日本的古来森公司也看到了玉米脱粒机的利润 所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制玉米脱粒机，并且与二十世纪中期投入 到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行 玉米脱粒机的研发工作。现在国外等著名玉米脱粒机的品牌中，都有玉米脱粒机的销 售， 全世界玉米脱粒机的应用越来越广泛。 有一点值得注意的是， 玉米脱粒机的市场， 由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此玉米脱粒机是当今棒料生产加工企 业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的玉米脱粒机销售市场， 机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 机械研究领域的发展与时俱进，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知 识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新 技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭 隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二 十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并 的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并 研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能 源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。 玉米脱粒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 脱粒机由于脱粒精度不高，速度缓慢，有好多工厂仍然采用人工脱粒的方式，这种人 工脱粒的方式劳动效率低下，所以此次设计的玉米脱粒机，在传统的玉米脱粒机的基 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脱粒机所 不能克服的问题，对后续的玉米脱粒机的设计制造有一定的参考意义和价值。 2 1.2 玉米脱粒机国内外研究现状 国外的玉米脱粒机技术始于六十年代， 到七十年代已经发展成熟， 八十年代中期， 大部分玉米脱粒机都可以实现对玉米的全自动脱粒， 泰国金衫公司的卧式圆玉米脱粒 机，脱粒直径可调。八十年代中期后的一、两年，脱粒技术发展到了鼎盛时期，从而 诞生了世界上一些著名的玉米脱粒机厂家，1987 年，日本最大的玉米壳加工公司把 玉米脱粒机投放市场，获得成功。美洲的 BDJE 公司也将新开发的玉米脱粒机投入亚 洲市场取得了巨大的成功。玉米脱粒机自 1795 年被发明以来，经过两个世纪的发展， 已被世界各国的肉类加工行业广泛采用。特别是第三次工业革命带来了新材料、新技 术的应用，使玉米脱粒机的发展步入了一个新纪元。随着时代的发展，玉米脱粒机在 国外将会得到越来越广泛的应用和发展。目前国内外常见的玉米脱粒机有以下几种， 其产品图片如下图 1、2 所示： 图 1 3 图 2 1.3 本课题研究的主要内容 本次设计主要针对玉米脱粒机进行设计，从玉米脱粒机的整体方案出发，然后具 体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 1、到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类玉米脱粒机的原理及结构， 挑选相关内容记录并学习。 2、分析玉米脱粒机的结构与参数。 3、确定设计总体方案。 4、确定具体设计方案。 5、玉米脱粒机的装配图、零件图的绘制。 6、说明书的整理。 4 2 玉米脱粒机总体结构的设计 2.1 玉米脱粒机的结构设计 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。下图 3 即为该玉米脱粒机的结构简图： 5 图 3 2.2 玉米脱粒机的工作原理 该玉米脱粒机的工作原理为：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，然后通过链传动带动玉米脱粒机的鼓轮和腰轮转动，当玉米脱粒 机经过腰轮和鼓轮之间时，在腰轮和鼓轮相对运动的情况下，实现玉米的脱粒。然后 玉米在重力的作用下，由出料兜排出来。 2.3 玉米脱粒机的工艺研究 该玉米脱粒机采用焊接机架作为主体，这样一来，设备的成本比较低，且易于 加工。各个执行机构都通过螺栓安装在焊接机架上面，相对来说，对于后续的维护和 保养工作以及零部件的更换工作都容易得多。 2.4 机械传动部分的设计计算 2.4.1 电机的选型计算 玉米脱粒机是通过电机通过 V 带传动带动与链轮联动在一起的鼓轮和腰轮做相 对运动，从而实现玉米的脱粒功能，具体的电机选型计算过程如下： 6 N= WG 1.5(KW) G玉米脱粒机的生产能力，1000kg/h W0.0030kw.h/kg。 传动效率，取 0.75 所以根据 N4kw， n1500r/min， 查 B1 表 10-4-1 选用 Y112M-4， 再查表 10-4-2 得 Y112L-6 电机的结构。下图 4 即为电机的外观图。 图 4 电动机的外观图 2.4.2 V 带传动的设计计算 1 设计功率 d P kwP A K d P5 . 142 . 1= A K 1.2 P传递的功率 2 选定带型 选取普通 V 带 A 型， 1 n 小带轮转速，为 1440r/min 3 传动比 = 0 i1.76 2 n i n1 min/818018 76 . 1 1440 r= 4 小带轮基准直径 1 d d （mm） 由 B1 表 8112 和表 8114 选定 1 d d 100mm min d d75r/min 5 大带轮基准直径 2 d d （mm） cmdid dd 17610076 . 1 12 = 由 B3 表 87 得 2 d d=180mm 7 6 带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 = + = + =S SS SS Sca 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转 运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工 和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部 件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的 全部零碎部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的 阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来的工 作就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可 用作轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度，强度以及 别的机构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较 少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取 45 号钢当成轴体的原料，它 需要 40MPa 的切应力。然后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。 考虑键槽等要素对轴的影响，轴的直径应增加以弥补轴的键槽强度减弱。取轴直 径 d=20mm，就是最右边装带轮处直径等于 20mm。装有密封元件和滚动轴承处的直径， 应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。 轴体上面存在两支点的轴承要选用一样 的标准，方便加工轴承的座孔。挨着的轴段，应使直径不一样构成轴肩，轴肩在轴体 上部件定位以及承受轴向力时要提供相应的高度，轴肩的直径差通常选 5 到 10mm， 本文轴肩处采取 5 毫米的直径差，接着把每段轴体的长度尺寸匹配到一块，还要注意 轴承座的安装以及结构是否合理，同样，螺钉等部件的长度和别的的因素，这样即可 确定出轴的各段长度了，故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的。 2.4.4 链传动的设计计算 已知 p=1.5KW，小链轮的转速 n1=720r/min，传动比 i=2.8，载荷平稳，两班工 作制，两链轮中心距 a=500600mm 范围，中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角近 于 35o，小链轮孔径 dk=30; 计算： （1）小链轮齿数 z1 15 z1=29-2i=29-2*2.8=23.4 取整数 z1=23 i 12 23 34 45 56 6 z1 3127 2725 2523 2321 2117 1715 优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114 z1、z2 取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速或 有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有 25 齿。 （2）大链轮齿数 z2 Z2=iz1=2.8*23=64.4 取整 z2=65 （3）实际传动比 i=83. 2 23 65 1 2 = z z （4） 设计功率 KaXPPd= Z1=Z2 工况系数， 查表 5.4-3 Ka=1，KWKAPPd4 . 0= （5）单排链条传递功率 KzXKa Pd Pa =，查表 5.4-4 和 5.4-5，齿数系数 23. 1=Kz ，排数 系数1=排K 123 . 1 10 X d Pa =0.4kw （6）链节距 p 根据 Pa=0.4kw，n1=720r/min，查图 5.4-1 功率曲线和 n1 确定的点，应在所选 型号链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为 10A，节距 p=15.875mm， （7）验算小链轮轴直径 链轮中心孔最大许用直径 4065 =d （8）初定中心距 pa5030= 为优，无张紧轮时取 pa 25 i 4 4 0.2z1（i+1）p 0.33z1(i-1)p pa80max0= mmXpa 6 . 555875.1535350= 16 （9）确定链条节数 0 2 ) 12 ( 2 2102 a p z zzzz p a Lp + + +=115.3 取 116=Lp ; （10）链条长度 （11）计算（理论）中心距 当 21 zz 时， kazzLppa) 212(= 当 21 zz 时， ZL p a= 2 查表 5.4-9，若有必要可使用插值 24559. 0=Ka (12)实际中心距 a aaa= (13)链速sm X XX X nzpz V/38 . 4 100060 875.1572023 100060 1 = (14)有效圆周率N X V p F 1 . 2283 38 . 4 1010001000 = (15)作用在轴上的力 F 水平或倾斜的传动 KaFaF 2 . 115 . 1 接近垂直的传动 KaFaF05. 1 Ka 工况系数，见表 5.4-3 F=1.212283.1=2739.7N; (16)润滑方式。 (17)链条标记：10A-1-116 GB 1243-1997; 1 表示排数，116 表示节数 (18)链轮的几何尺寸 1) 滚子直径 p=15.875mm 2）齿顶圆 17 对于三圆弧-直线齿形072.124 23 180 tan 1 54. 0=+= pda 小链轮齿顶圆072.124 23 180 tan 1 54. 0=+= pdamm，取整 124mm; 大链轮齿顶圆773.336 65 180 tan 1 54 . 0 875.15=+= da，取整 337mm; 3)齿根圆直径 df=d-d1； 小链轮齿根圆直径 df=d-d1；= 116.585-10.16=106.425mm，取 106.43mm; 大链轮齿根圆直径 df=d-d1；= 328.584-10.16=318.424mm，取 318.42 mm; 4)节距多变形以上的齿高 ha=0.27p=0.2715.875=4.286mm（对于三圆弧-直线齿形） 5)最大齿根距 奇数齿1 90 cosd z dLz= 。 偶数齿 1dddfLz= 小链轮mmLz153.10616.10 23 90 cos585.116=; 大链轮mmLz328.31816.10 65 90 cos584.328= 6)轴凸缘直径 76 . 0 04 . 1 180 cothz z pdf 。 小链轮 76 . 0 09.1504. 1 23 180 cot875.15Xdf 。 =99.045mm; 大链轮 746.31176 . 0 09.1504. 1 65 180 cot875.15=Xdf 。 7)轮毂厚度 h d dk Kh01 . 0 6 += ，dk孔的直径 d 150 18 K 3.2 4.8 6.4 9.5 小链轮232.14585.11601 . 0 6 40 4 . 6=+=Xh取整 14mm 大链轮7858.22584.32801 . 0 6 60 5 . 9=+=Xh取整数 22mm 8)轮毂长度 l l=3.3h HL6 . 2min= 小链轮 l=3.314=46.2mm，取整 46mm 大链轮 l=3.322=72.6mm，取整 72mm 9)轮毂直径 hk d k d 2+ = 小链轮 2440+= k d =68mm 大链轮 4460+= k d =104mm 10)齿宽bf 单排 b 单=0.959.4=8.93mm 11)齿侧半径 pr mmr 20= 12)倒角宽 0637. 2875.1513. 0=Xa b ,取 2.1mm 13)倒角深 h=0.5p=0.515.875=7.9375mm 14)齿侧凸缘圆角半径 Pra01. 0= =0.635mm (9)链轮公差 1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差 项 目 极限偏差 孔径 H8 齿顶圆 h11 齿根圆直径极限偏差 h11 齿宽 h14 19 量柱测量距极限偏差 h11 小链轮齿根圆直径 1dddf= = 116.585-10.16=106.425mm，取 106.43mm; 大链轮齿根圆直径 1dddf= = 328.584-10.16=318.424mm，取 318.42 mm; 小链轮量柱测量距 0 25. 0 47.1261147.12616.10 23 90 cos585.116 =+=hMr 。 大链轮量柱测量距 0 36 . 0 65.3381165.33816.10 65 90 cos584.328 =+=hMr 。 2)径向圆跳动 小链轮径向圆跳动=min0.0008df+0.008,0.76=0.0008106.43+0.008=0.093144 端面跳动=min0.0009df+0.008,1.14; 本次设计的链轮的零件图纸如下图 7 所示： 图 7 20 3 各主要零部件强度的校核