毕业设计（论文）-向日葵脱粒机的设计（全套图纸三维）.pdf

毕业设计说明书 题目名称题目名称： 向日葵脱粒机设计说明书向日葵脱粒机设计说明书 院系名称院系名称： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级级： 学学 号号： 学生姓名学生姓名： 指导教师指导教师： 2015 年年 3 月月 I 摘摘 要要 本课题来源于当今社会机械工业农用机械设备的创新和更新换代基础之上，通过设 计出向日葵脱粒机，从而来满足当今社会向日葵脱粒效果设备脱粒效果不足以及维修困 难、成本高等缺陷。 国内向日葵脱粒机的研发及制造要与全球号召的高效经济、脱粒质量好，效率高等 主题保持一致。近期对机械行业中向日葵脱粒机的使用情况进行了调查，发现在机械行 业中，脱粒机作为农业机械的一种，使用的非常普遍。自然而然在机械设备中它们的安 装也非常频繁。传动的向日葵脱粒机在没有自动脱粒设备而需要人工脱粒的情况下，脱 粒效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的向日葵脱粒机势在必行。 本文运用大学所学的知识，提出了向日葵脱粒机的结构组成、工作原理以及主要零 部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了向日葵脱粒机总的指导思想， 从而得出了该向日葵脱粒机的优点是高效，经济，并且生产质量高，运行平稳的结论。 关键字关键字：向日葵脱粒机，脱粒，设备，高效 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework. The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non- linear, str ong- coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulum can effectively reflect ma ny key problems such as equanimity, robust, follow- up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the doub le inverted pendulum is established, then make a control design to double inverted pendulum o n the mathematical model, and determine the system performance index weightmatrix , by usi ng genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. Finally, the sim ulation of the system is made by . Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Fout degrees of freedom. 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 向日葵脱粒机的发展现状 . 2 1.3 本课题研究的内容 . 3 1.3.1 草图绘制. 5 1.3.2 基准特征，参考几何体的创建 . 6 1.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 1.3.4 工程图的设计 . 10 1.3.5 装配设计. 11 2 向日葵脱粒机总体结构的设计 . 12 2.1 向日葵脱粒机的总体方案图 . 12 2.2 向日葵脱粒机的工作原理 . 15 2.3 机械传动部分的设计计算 . 17 2.3.1 电机的选型计算 . 18 2.3.2 V 带传动的设计计算 . 19 2.3.3 轴承座的选型计算 . 20 2.3.4 键的选型计算 . 20 2.3.5 传动轴的设计 . 20 3 各主要零部件强度的校核 . 21 3.1 机架的设计及强度校核 . 23 3.2 传动轴的设计及强度校核 . 23 3.3 轴承的强度校核 . 26 4 向日葵脱粒机中主要零件的三维建模 . 29 4.1V 带轮的三维建模 . 30 4.2 摆动筛的三维建模 . 31 4.3 护罩的三维建模 . 32 4.4 向日葵脱粒机的三维建模 . 34 5 三维软件设计总结 . 35 结论 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 IV 1 引言引言 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，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。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛 等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、 更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和 宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件， 人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的 发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人 类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的 工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以 及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件 还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和 运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互 促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开 始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲， 它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世 纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分 解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之 后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个 V 人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘， 可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块 的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题 太特殊，在工作协调困难，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。 综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专 业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体， 从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的 冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科 学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工 作机械。但当时的煤矿、锡矿、铜矿等矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提 升和排除。在这样的生产需要下，18 世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以 驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。 1765 年，瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。1781 年瓦特 又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发 展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是 19 世纪唯 一的动力源，但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用 很不方便。 19 世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20 世纪初，电动机已在 工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已 离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 发电站初期应用蒸汽机为原动力。20 世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率 的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发 展。 19 世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、 并可随时启动的原动机。它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又 用于汽车、移动机械和轮船，到 20 世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机 和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、 喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。 VI 工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。金属(主要是铜、铁) 仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机 匠的精工细作，以达到需要的精度。蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿 山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件 越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展到 以钢为主。 机械加工包括锻造、锻压、钣金工、焊接、热处理等技术及其装备，以及切 削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需 的机械装备的供应。 社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术 的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流 水加工线和流水装配线等。 简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中， 互换性最早体现在莫茨利于 1797 年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。 同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性 和优越性。这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。 20 世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在 19 世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率 很快达到了过去无法想象的高度。 20 世纪中、后期，机械加工的主要特点是：不断提高机床的加工速度和精度， 减少对手工技艺的依赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度； 利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品 种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和 非金属材料的成形和切削加工技术。 18 世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不 发生联系。到 1819 世纪，在新兴的资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人 士开始注意生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学文化知识，他们之间的 交流和互相启发取得很大的成果。在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程 的基础理论。 VII 1.2 向日葵脱粒机的发展现状 脱粒机是用于对小麦、水稻、玉米、高粱、大豆及其它杂粮等作物进行脱粒 作业的重要收获机械，在我国广大农村使用十分广泛。脱粒机在我国生产使用已 有数十年的历史，我们在 1986 之向日葵脱粒机基础钻研了多向日葵脱粒机制造的 来历，来自于王健的以前的资料，他数十年的废寝忘食建造了一个单体产品脱粒 机，开创脱粒机设计的先例。王健更设计出复合式脱粒机，创建王氏脱粒机。在 这之后，台湾教授颜洪森以王氏脱粒机为基础，开发了一系列的脱粒机，查建中 和其他人一起以单体脱粒机作为对象，共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度 以及零部件的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得脱粒 机在国内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。何人最先取得此项专利已 无可知晓，只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部脱粒机，可以脱粒不 同的农作物， 但是却没有做出实物来加以佐证.20 世纪初又有人运用新的体系制造 出类似的产品脱粒机，然而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个 时候有关脱粒机的研究。 20 世纪中期 Shigley 已然放进产品脱粒研究的思维制造， 同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的向日葵脱 粒机。接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。1979 年席罗 思在行进多向日葵脱粒机里加入了操纵水平行走的仪器，同样在机械加入了保持 和校对偏向的装置。20 世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件 和直流电机驱动的向日葵脱粒机。这都意味着人类对脱粒体系的认识已从简单的 考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 1.3 本课题研究的内容 本论文主要研究运用 SolidWorks 对向日葵脱粒机进行设计。在设计过程中， 了解 SolidWorks 的各种功能。SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技 术 副 总 裁 与CV公 司 的 副 总 裁 发 起 ， 总 部 位 于 马 萨 诸 州 的 康 克 尔 郡 （Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供 一套具有生产力的实体模型设计系统。从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机 械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个 国家进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks 软件是世 界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。由于技术创新符合 CAD 技术的发 VIII 展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。 良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创 新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统 评比第一名。从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年 起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以 表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和 创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间， 产品快速、高效地投向了市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现， 不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明 星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元 的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百 万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素 质的专业化公司。SolidWorks 三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最 大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器 械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学 生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和 设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。 Solidworks 软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks 的五大特点。使得 SolidWorks 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛 选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高 产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计过程 IX 比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工 程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks 软件是世 界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的发 展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。 良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创 新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统 评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年 起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以 表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和 创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间， 产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成 为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国 达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险 投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运 作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks 三维机械设计软件也成 为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最 大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器 械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学 生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相 关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师 使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户每 年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、 斯坦福大学等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的 一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、 X 华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大 学等也在应用 SolidWorks 进行教学。Solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 SolidWorks 成 为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减 少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能， 而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且 SolidWorks 公司对中国市 场重点开发，日后 SolidWorks 应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 SolidWorks 的深入了解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模， 装配，工程图，力学分析等。 近期对机械行业中向日葵脱粒机的使用情况进行了调查，发现在机械行业中 向日葵脱粒机是使用很广泛的机器。自然而然在装配中它们的安装也非常平凡。 在安装向日葵脱粒机时如果使用人工压配不但劳动强度太大而且相互尺寸不易保 证，所以设计一个专用的向日葵脱粒机势在必行。本次的毕业设计课题的是向日 葵脱粒机的设计。本文介绍了向日葵脱粒机的结构组成、工作原理以及主要零部 件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，该向日葵脱粒机的优点是高效， 经济，并且安全系数高，运行平稳。在某种程度上大大提升了该设备在国内外的 竞争力，体现了机械工业重要性这一核心价值。 1.3.1 草图绘制草图绘制 熟悉 SolidWorks 的工作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何 图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵 列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成 草图绘。 1.3.2 基准特征基准特征-参考几何体的创建参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的 方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标 系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 1.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌 XI 握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准 确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯 曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 1.3.4 工程图设计工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图， 断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 1.3.5 装配设计装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体 中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配 模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 2 向日葵脱粒机总体结构的设计向日葵脱粒机总体结构的设计 2.1 向日葵脱粒机的总体方案图 本次设计的向日葵脱粒机采取的方案是：在进行向日葵脱粒时，利用转轴体回转运 动与底筛之间的间隙相配合，使向日葵粒拖下（转轴体上的齿条和底筛之间的揉搓作用， 将向日葵籽脱离向日葵盘，并借助其他的机械机构将向日葵籽和向日葵盘分别从两个不 同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入-脱粒-排出机体。其具体方案 布局图如下： 2.2 向日葵脱粒机的工作原理 向日葵脱粒机在工作时，利用转轴体回转运动与底筛之间的间隙相配合，使向日葵 粒拖下（转轴体上的齿条和底筛之间的揉搓作用，将向日葵籽脱离向日葵盘，由于重力 的作用，向日葵粒会自动落入到下面的出料斗里面，如此循环脱粒。 2.3 机械传动部分的设计计算 XII 2.3.1 电机的选型计算电机的选型计算 已知整个设备上向日葵与零件的重量，我们取总重量为150Kg，向日葵脱粒机 转动速度为12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 3.负载惯量 左右水平运动 2 2 2 0.005 ()2000.000126779(.) 22 = PB JLMMkg m 电机惯量 43452 7.87 100.4 0.23.72 10 (.) 3232 = BB JBL Dkg m 总惯量 2 0.00032(.)=+= LLMB JJJkg m 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36 .=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92BL- A，此无刷直流步进电机厂 家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： XIII 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为 92BL-4030H1-LK-B， 电机额定功率为 0.37KW， 额定转矩为 75N.m， 最大转矩为 80N.m， 额定转速为 3000r/min。电机大致图如下： XIV 外形尺寸 80 x80 x148，电机输出轴径为 16mm。 2.3.2 V 带传动的设计计算带传动的设计计算 1）设计功率 d P kwP A K d P0 . 142 . 1= A K 工况系数，查 B1 表 8122 ，取 A K 1.2 P传递的功率 2）选定带型 根据 d p 和 1 n 查 B1 图 812 选取普通 V 带 A 型， 1 n 小带轮转速，为 1440r/min 2.2.3 传动比 = 0 i 1.76 2 n i n1 min/818018 76 . 1 1440 r= 3）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 d 75r/min 4）大带轮基准直径 2 d d （mm） XV cmdid dd 17610076 . 1 12 = 由 B3 表 87 得 2 d d =180mm 5）带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 = = = 6）初定轴间距 0 a （mm） mmdda dd 280)(2 21 0 =+= 7）所需带的基准长度 0 d L （mm） 0 2 0 4 )( )( 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd += 2804 80 280 2 2802 2 + 886mm 依 B1 表 818 取 d L 900mm，即带型为 A900 8）实际轴间距 a mm LL aa dd 287 2 886900 280 2 0 0 += + 9）小带轮包角 1 oo 3 . 57180 12 1 = a dd dd = oo 3 . 57 287 80 180 = o 164 10)单根 V 带的基本额定功率 1 p 根据带型号、 1 d d 和 1 n 普通 V 带查 B1 表 8127（c） 取 1.32kw 11) 1i 时单根 V 带型额定功率增量 1 P 根据带型号、 1 n 和i查 B1 表 8127（c） 取 0.15kw XVI 12)V 带的根数 Z Z = 49 . 3 87 . 0 96 . 0 )15 . 0 32. 1 ( 8 . 4 )( 11 = + = + La d kkpp P a k 小带轮包角修正系数查 B1 表 8123,取 0.96 L k 带长修正系数查 B1 表 818，取 0.87 13)单根 V 带的预紧力 0 F 2 0 ) 1 5 . 2 (500mv Zv P k F d a += = 2 54 . 7 1 . 0 54 . 7 4 8 . 4 ) 1 96 . 0 5 . 2 (500+ =134（N） mV 带每米长的质量（kg/m）查 B1 表 8124，取 0.1k/gm 14)作用在轴上的力 F )(106182sin41342 2 sin2 1 0 NZFF= = o )(159282sin41343 2 sin3 1 0max NZFF= = o max F 考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍 15)带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并 避免由于铸造而产生过大的应力。 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度 mRa2 . 3= ）以减轻带的磨损。 带轮的材料为 HT200。查 B1 表 8110 得基准宽度制 V 带轮轮槽尺寸，根 据带轮的基准直径查 B1 表 8116 确定轮辐 XVII 2.3.3 轴承座的选型计算轴承座的选型计算 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 350324B，由文献2表 242 .39 得 862= r C KN， 1490= or C KN， 83. 0=e ， 8 . 0 1 =Y 。 （2）寿命验算 轴承所受支反力合力 74.150502.136813.629 2222 =+=+= BZBYB RRR N （4.1） 对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 0= Ba F ， 57.712= aCa FF N 由文献2表 242 .39 得， e R F B Ba ， 74.150508 . 074.1505 1 =+=+= BaBBr FYRP N （4.2） 按轴承 B 的受力大小验算 9 3 10 366 1078 . 4 74.1505 10862 55660 10 60 10 = = = Br h P C n L h （4.3） 9 1078 . 4 = h L h= 5 1046 . 5 年 由于脱粒机运转平稳，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。 2.3.5 传动轴的设计传动轴的设计 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。 XVIII 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。 1、初步计算轴的直径 扭转强度估计轴的最小直径 d，轴的最小直径 6 3 3 min 9.55 10 0.2 Pp dc nn = mm，查表 16.2， c=112, p=20.35, n=851,代入设计公式得 min d =17.26mm。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。 3 各主要零部件强度的校核各主要零部件强度的校核 3.1 机架的设计及强度校核 机架的设计主要要保证刚度、强度、及稳定性。其中，刚度是评定大多数机架工作 能力的主要准则；强度是定重载机架工作性能的基本准则，机架的强度应根据机器在运 转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度，有时还要 校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都 需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量 机架抗振能力的指标，而提高机架的抗振性能应从提高机架的构件的静刚度方面入手， 合理设计机架构件的截面形状和尺寸。稳定性是保证机架正常工作的基本条件，必须要 注意。 其中，机架设计的一般要求包括： 1） 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本底； XIX 2） 抗振性好； 3） 由于内应力及温度变化引起的结构变形应力最小； 4） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件； 初步确定机架的形状和尺寸，机架的结构形状和尺寸，取决于安装在它们内部与外 部的零部件的形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取决于工艺、所承受 的载荷、运动等情况。机架材料的选用主要根据机架的使用要求，多数机架形状较复杂， 故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉和吸振能力强，所以应用最广。 由于本设计是用于淀粉的加工设备中，属于重型机架，而圆锥筛的设备可以从淀粉 的加工工艺流程图可以看到，此设备一般会布置到二搂，而不会在底层，这就要求机架 的重量轻，所以采用焊接机架，而且焊接机架具有制造周期短、重量轻、成本底且强度 和刚度高、施工简便等优点，主要由钢板、型钢或铸钢件等焊接而成。左端架起筛筒那 部分采用板焊结构，主要就是钢板拼焊而成，右端机架采用型钢结构，主要由槽钢，角 钢，和钢板焊接而成，重量轻，成本底，材料利用充分。焊接时应注意以下几点： 1） 材料的可焊性 可焊性差的材料会造成焊接困难，焊缝的可靠性降低 所以本设 计考虑到材料的可焊性选用 25 钢； 2） 合理布置焊缝 焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件，焊缝 布置要尽可能对称和减少焊缝的数量、尺寸，且焊线要短，主要焊线要连续； 3） 提高抗振能力 普通钢材的吸振能力低于铸铁，对抗振能力要求高的焊接件应采 取抗振措施，可利用钢板间的摩擦力来吸收振动； 4） 合理选择截面形状 提高焊接接头抗疲劳能力和抗脆断能力。 5） 尽可能选用标准型材、板材，合理确定焊缝尺寸。 在机器中支撑或容纳零部件的零件称之为机架，所以机架是底座、机体、床身、桥 架、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称。按机架分类所用材料分类，圆锥筛采用的 是金属焊接机架。主要是焊接机架结构设计灵活、壁厚可以相差很大，并且可根据工况 需要不同部位选用不同性能的材料，但其抗振性能比较差。强度、刚度、稳定性