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小型 玉米 脱粒机 设计 CAD

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小型钉齿玉米脱粒机的设计,答辩人：XXX,小型钉齿玉米脱粒机的设计,研究背景,玉米单产量高，且总产量稳定，在世界范围内，属于主要粮食和饲料作物。目前全世界种植面积仅次于小麦和水稻，总产量在粮食作物中属于最高。多年来，不少学者在玉米机械收获方面做很多研究，但玉米脱粒环节的效果还不是很明显，存在着在着效率低、未脱净率高、破碎率高等问题。,小型钉齿玉米脱粒机,工作原理：通过钉齿打击玉米果穗，使玉米籽粒产生振动和惯性力而破坏它与穗轴间的连接；在钉齿滚筒的转动下，齿侧面间和钉齿顶部与凹板弧面上的搓擦作用使玉米穗与穗间、穗与凹板间产生搓擦，从而实现脱粒。,电动机方案的选择,传动带的选择,通过对比，选择V型带传动作为传动方式,带轮的设计,V带轮的组成有轮缘、轮辐，还有轮毂。按照轮辐的构造不一样，V带轮进行划分，有实心的，有腹板的，还有孔板的，还有椭圆的。其结构跟基准直径有很大关系。,1、如果它的基准直径是d2.5d，那么结构是实心的；2、当d300mm时，那么结构就是腹板式的；3、当d300mm，并且的时候，那么结构就是孔板式的；4、当d300mm时，那么结构就是轮辐式的。构造带轮时，根据它的基准直径，确定带的型号，确定轮槽的大小。,传动轴,对传动轴进行设计的时候，要满足下面几点要求：（1）刚度以及强度要足够大指的是轴的承受能力一定要强，在预计的使用时间内，轴不会因受损无法正常工作。（2）构造一定要合理也就是说设计的这个轴，生产起来要简单，疲劳强度要大，便于轴上零件的拆装，并且对轴来说，要求固定的可靠性非常高。,钉齿条的设计,钉齿条作为脱粒装置中的重要部件，对脱粒机性能的提升尤为重要，对脱粒效果及玉米粒与棒芯分离有很大影响。脱粒滚筒的快速转动，带动四根钉齿条工作，将玉米放入脱粒机后，主轴转动，从而钉齿滚筒上面的钉齿也跟着转动，玉米粒就被分离了。在钉齿条的上面，钉齿的排列是按照螺旋状分布的。,轴承座的设计,对主轴进行支承的零件是轴承，按照轴的动力，负荷，弯曲应力等来确定轴承的类型。对主轴进行支承的时候用的是滚动轴承,谢谢！,小型钉齿玉米脱粒机的设计Design of small nailed corn thresher摘要本文中设计的玉米脱粒机，用机械来取代人工进行。现代化农业技术的发展，促进了玉米产量的大幅度提高，因此对脱粒技术提出更高的要求。如果使用人工来进行脱粒，不仅花费很长的时间，而且工作强度大，非常不方便，我国农业是小农经济，也就是说大型的机器在我们国家的农村是推广不开来的。所以现在要研究一种比较小的玉米脱粒机，效率要高，破碎率要低，这样劳动人民的强度就变轻了，并且将农业生产的现代化水平变得更高。本论文主完成的内容有：玉米脱粒机总体方案的设计,输出轴的选择,传送带及带轮的选用，其他零件的设计。根据设计要求，选择V型带传动作为传动方式，确保机构的稳定，确定脱粒机的技术参数。选择45号钢为轴的材料，保证轴的强度以及刚度；根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度。设计钉齿条来固定钉齿，使之呈螺旋状；确定栅格凹板的设计。入料口及上盖的设计，能够有效避免出现玉米棒卡死或溅出的情况。本论文设计的玉米脱粒机重点是小型、钉齿。设计的时候，脱粒机的动力来源是电动机，电动机通过输出轴和传送带，将动力传送到钉齿脱粒滚筒上，之后它又跟栅格板进行配合，玉米粒也就排出机器了。关键词 玉米；脱粒机；小型；钉齿；设计IIAbstractCorn thresher is a machine for threshing corn by mechanical action instead of manual operation. With the development of modern agricultural planting technology, the yield of maize has been greatly improved, and new requirements for threshing technology of maize have been put forward. Artificial threshing is time-consuming, laborious and extremely inconvenient. However, the current situation of agriculture in China is mostly the small-scale peasant economy, which determines that it is difficult to popularize large machinery in some aspects. The research and development of small corn thresher with high efficiency and low crushing rate is of great significance for reducing the labor intensity of farmers and improving the mechanization of agricultural operations.The main content of this paper is: the design of the overall plan of the corn sheller, the selection of the output shaft, the selection of the conveyor belt and the pulley, and the design of other parts. According to the design requirements, the V-belt drive is selected as the transmission method to ensure the stability of the mechanism and the technical parameters of the threshing machine are determined. Select 45 steel as the material of the shaft to ensure the strength and rigidity of the shaft; determine the diameter and length of each section of the shaft according to the axial positioning requirements. The nail rack is designed to fix the spikes and make them spiral; the design of the grid concave plate is determined. The design of the inlet and top cover can effectively prevent corn sticks from being stuck or spilled.Based on the above reasons, this paper mainly designs small threshing corn thresher. The main contents are as follows: the machine is mainly composed of an inlet port, a grid type concave plate, a nail tooth threshing cylinder and a transmission part. The motor is used as the power source, the power is output from the output shaft of the motor, and then passed through the drive belt to the nail tooth threshing roller, the corn is separated from the grid format concave plate and the corn grain is discharged from the machine, and the corn core is discharged from the other end of the feed.Keywords threshing machine small nail tooth design目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 本课题研究的背景及意义11.2 国内外玉米脱粒机的发展现状21.3 玉米脱粒机市场需求的分析31.4 玉米脱粒机技术发展及市场前景的分析31.5 本课题研究的主要内容及拟解决的主要问题32 总体方案、主要参数的设计与确定42.1 玉米脱粒机的组成42.2 玉米脱粒机的总体设计62.3 技术参数的设计与确定62.4 钉齿条上钉齿转速的确定72.5 钉齿滚筒转速的确定72.6 电动机的选择与确定73 带及带轮的设计103.1 传动带的设计103.1.1确定传送带的功率103.1.2选择V带的型号103.1.3确定带轮的基准直径103.1.4确定传动中心距和带长113.1.5验算主动轮上的包角113.1.6确定V带的根数113.1.7确定带的初拉力123.1.8求V带传动作用在轴上的压力123.2 带轮的设计123.2.1带轮的材料选择123.2.2主动带轮的设计133.2.3从动带轮的设计133.2.4带轮轮槽的设计143.2.5 带轮技术要求的确定144 传动轴的设计154.1 传动轴最小直径的估算154.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度164.3 初步选择输出轴164.4 确定输出轴上的圆角半径164.5 按弯扭合成条件校核轴的强度164.5.1轴受力简图的绘制164.5.2求输出轴上的所受作用力的大小174.5.3钉齿条上的合力174.5.4轴上水平面内所受支反力184.5.5轴在垂直面内所受的支反力184.5.6作弯矩图184.5.7作当量弯矩图194.5.8校核轴的强度195 其他零件的设计、选择与确定215.1 钉齿条的设计215.1.1钉齿条的总体结构设计215.1.2钉齿条及钉齿的设计215.1.3钉齿的设计225.1.4圆盘的设计225.2 栅格式凹板的设计225.3 入料口及脱粒机上盖的设计235.4 机架的设计245.5 轴承座的设计255.6 玉米脱粒机上标准件的选择25结论26致谢27参考文献2841 绪论1.1 本课题研究的背景及意义玉米是世界上主要粮食作物之一，国内，有三个地区是玉米的主产区。一个是在北方，主要是东北三省，在这种植的玉米占到全国总面积40%；还有一个地方，就是在黄淮，主要地方是山东，河南等，这些地方种植玉米的面积占到总面积的25%；三，还有一个地方是在西南地区，在这种植的玉米的面积大约是总面积的15%。现在农业的机械化一直都是在进步的，但依然不能很好地满足当今玉米脱粒的需求，所以说，研究高效玉米脱粒机是非常重要的。1、自己可以供应粮食对于国家来说，研发玉米脱粒机，对收获玉米机械化发展是一个重要的里程。国内人口众多，主要集中在农村，并且每年人口都在向上增长，但是耕地每一年都在变少，在这样的情况下，保障粮食的供给是现在非常重要的一个问题。有的人曾经这样提出过，到二十一世纪时，我国的产粮将难以满足自身需求，为了打破这种情况，国家扩大玉米种植的比例，并且对玉米作物进行增产，使玉米的产量变高，需选用高产、高质量的玉米品种，在进行种植时的形式是紧凑的，在移种，还有收获时都使用机器。玉米还是主要的饲料，现在人们的生活是越来越好了，饮食结构一直在发生改变，口粮的比例是一直在降低的，但是现在饲料的需求量反而提高了，最多的就是玉米。玉米种植的地区越来越广，产量也得以提高，所以现在必须要发展玉米生产机械化。2、现在更加看重玉米的经济价值在多种粮食作物中，玉米的产量是最高的。每亩产量为600900公斤，据研究显示，玉米最高可达可以达到1517公斤，现在的生产量跟理论产量之间的差距还是非常大的，所以潜力还是非常大的。从全球的玉米产量来看，我们国家生产的玉米的量在世界第二的水平，跟第一的美国的产量进行对比，比他们要少，所以我国还可以对玉米进行加大生产。粮食的产量变高了，这样玉米机械化水平也就变高了。3、玉米收获机械化是农业机械化发展的重要表现。现在很多种植玉米的老百姓希望在收获玉米的时候，能够有一种符合实际情况的玉米机械，对于农业生产来说，是非常着急需要的，现在玉米机械化的水平不高，对于农业机械化来说，想要继续发展就要对机械化设备进行发展。有地方政府提出了要提前实现农业现代化，要是对这个目标进行实现，那么首先农业就要实行机械化，在这个过程里面，一定要在收获玉米的时候，用机械化来进行。现在的情况是在收获玉米的时候，基本上都是通过人工来进行，用的工具也都是传统的工具，劳动时强度非常大，而且效率也不高。因此推广农业机械化，是非常有必要的。对于收获玉米加工机械化，玉米脱粒机的改良非常重要，所以要对它去进行研究，对它去进行开发。所谓玉米脱粒机，就是将玉米去皮后，风干一段时间，使用机器分离玉米跟玉米芯，这样的机器就是玉米脱粒机。在工作时，通过钉齿滚筒进行的回转动作，钉齿跟栅格板的中间在配合的时候是间隙配合，在对玉米进行脱粒的时候，因为装置的作用，玉米粒跟玉米芯就分别从两边的口排出来，来回的对玉米粒进行脱离，持续将脱好的玉米粒排出脱粒机。4、当前玉米脱粒机的缺陷在于高破碎、高损耗目前，国内生产的玉米仅仅落在美国的后面，是世界上第二的水平。每年生产的玉米总量，仅低于小麦产量，在进行秋收的时候，它种植的面积，还有产量是当季最多的，对于农业经济来说，玉米是一种主要的经济作物。玉米现在不仅作为一种粮食，还可以作为饲料，并且产生的经济价值是非常高的，现在还可以将玉米作为乙醇燃料，在国际贸易里面，玉米作物的重要性是越来越高。科技一直在发展，收获玉米的机器类型也是多了起来，并且技术更加先进。原本的玉米脱粒机劣势就在于破碎率是非常高的，并且效率还不高，保存、运输起来都不方便。按照前面的分析，现在需要研究一种更新的玉米脱粒机，它在脱粒的时候可以自动化进行，并且脱净率要高，破损率不宜高，这样获得的玉米的籽粒质优良，农民在工作的时候强度也就降低了，可以用在日常农业生产上。全自动的玉米脱粒机，在进行设计的时候，在进给的时候，凸轮是稳定进行的，要想让玉米粒很快的脱落下来，就要通过刀具转动产生切向力来实现，它的构造不能复杂，效率要高，不仅能够用在家庭农业种植上，还能够用在企业的生产上，这样有利于农业机械化水平的提升。1.2 国内外玉米脱粒机的发展现状1、现在国内玉米脱粒机的状况国内种植的农作物要使用脱粒机的是小麦，还有水稻，在某一个地方种植农作物的时候，收获的时候使用脱粒机，也就是一种机械的进步。在东北地区，很多农业企业都使用了脱粒机，这样他们的生产效率就是非常高的，用了脱粒机之后，安全性也是更好的。因为我们国家的地方是非常大的，在北方地区，种植的比较多的农作物是玉米，还有豆子等，在北方地区，用的脱粒机主要是棒槌式的。中型或大型的农机企业基本上都是国有控股，他们生产的脱粒机偏向于大型化，不适用于家庭小型作业。当今，已经有科研单位研究出，可以从玉米里面提炼出来乙醇，所以玉米的使用领域越来越广。这对玉米脱粒机的研究，提高工作效率、安全性，起到了推动性的作用。2、现在国外玉米脱粒机的发展状况世界上第一个回转滚筒脱粒装置是在18世纪的时候被研发出来，为了给玉米进行脱粒，对机器进行了很多的实验研究，一直都有更新的玉米脱离装置被研究出来。在1815年的时候，美国人研究出来了世界上第一台专门用来对玉米进行脱粒的机器，只不过这个机器是要手动进行操作的。在进行脱离的时候，有人将曲柄进行摇动，这样转盘片也就转动起来了，这样转盘就紧紧的压着玉米穗了，玉米芯上面的玉米粒也就掉下来了。后来美国有公司研发了一种更新的玉米脱粒机，型号是HS-48，这种新的玉米脱粒机的性能是非常不错的，不同品质的种子玉米都能很好的进行脱粒，在脱粒的过程中，不会造成太多的种子的破碎，很多发达国家现在都是用这种玉米脱粒机的。这种机器的生产率是非常高的，破碎率只有百分之零点八，不过它的体积非常大，价格高。1.3 玉米脱粒机市场需求的分析玉米在整个农作物里面的排名在第三，在国内，有三个地方是主要种植玉米的地方。一个主要是东北三省，占到全国总面积的40%；还有是在黄淮地区占到种植总面积25%；还有是在西南地区，在这种植玉米的面积约是总面积15%。现在农业的机械化一直都是在进步的，所以如何高效率的去收集已经是必须要去研究的，所以说，研究玉米收获机是非常重要的。从全球来看，玉米是一种主要的粮食，也是一种主要的饲料，产量是非常高的，并且每年的产量也没有太大的浮动。现在有必要去研究一种玉米脱粒机，这个机器在脱粒的时候，破损率要低，并且生产效率还要高，这样农业机械化程度也就变得更高了。1.4 玉米脱粒机技术发展及市场前景的分析与原来使用的脱粒机，新研发的脱粒机的破碎率比较低，即使玉米含水量高，脱粒的时候脱净率也非常高，还有该机器在进行清理的时候非常便利，体积不大，便于安放。此前机器主轴转动时速度非常高，要对玉米进行脱粒，都是通过高速转动的轴上钉齿，将玉米穗进行打击，这样实现脱粒，玉米的破碎是非常的严重的。玉米的含水量要是达到18%，国产的机器在对玉米进行脱粒的时候，脱净率在98%到99%，破碎率不到2%，主机非常容易出现卡死的情况。本论文研究的这个机器在使用之后，脱净率是有了显著的提高，破损率明显还要小，降低了主机卡死、封堵情况，跟国际水平相差不大，技术上提升了。1.5 本课题研究的主要内容及拟解决的主要问题1、本论文研究的内容： （1）设计小型钉齿玉米脱粒机的总体方案，将它的工作原理图画出来。（2）进行相关的设计，还有计算主要技术参数，设计出结构。（3）画出装配图还有零件图，编写说明书。2、论文拟解决的主要问题： （1）在脱粒时，钉齿上面承受的力会传送到钉齿条上面，设计钉齿条时，一边要对钉齿加强固定，优化它的布局，改善脱粒效果，并且有利于对刚度，强度进行确保。（2）在进行带传动时，要避免出现打滑的情况，并且满足疲劳强度要求，使用寿命足够长，选择符合要求的带还有带轮。（3）确定轴每段尺寸规格时，需要按照轴向定位的要求进行。校核轴的强度时，应根据弯扭合成应力来进行。2 总体方案、主要参数的设计与确定2.1 玉米脱粒机的组成下图2-1就是玉米脱粒机的主要结构：86432571图2-1 总体结构1上盖；2轴承座；3主轴；4传动带；5电动机；6机架；7钉齿；8钉齿条1、输入装置的选择对于脱粒机来说，最关键的零部件就是滚筒，滚筒转动的速度是多少，关系到脱粒时候的脱净率还有破碎率。所以，在确定传动办法的时候是非常关键的。脱粒机在将动力输入的时候，有三种办法： （1）链传动；图2-2所示 图2-2 链传动（2）V型带传动；图2-3所示图2-3 V型带1包布；2顶布；3顶胶；4缓冲胶；5芯绳；6底胶；7底胶夹布；8底布（3）同步带传动。图2-4所示图2-4 同步带链传动，V带传动，同步带传动，这三种传动，他们各有优劣，只有用对了地方，才可以最大化的发挥出它的作用，机械设计的目的也就达到了，对这三种方案进行对比，如下表2-1 。表2-1 三种传动方案分析传动效率使用寿命传动转矩成本链传动较好较好较小较贵V型带传动正常最好最大一般同步带传动最好差小昂贵通过上面的对比，V型带传动，它的安装比较简单，占据的空间也不大。它是一种挠性零部件，具备一定的弹性，便于对冲击进行缓冲，可以把震动吸收进来，这样一来脱粒机在工作时候的性能就非常稳定了，并且降低了噪声。在传动的时候，V带跟皮带轮的中间会有一定的摩擦，因此这两个部件会产生滑动，传动比就会产生浮动。然而对于脱粒时候的传动是没有影响的，因为脱粒机对于传动比并没有严格的要求，并且V型带还能够进行过载保护，这样机器的零件就不会被弄坏。所以论文设计的这款脱粒机，传动部分就是用V型带。2、入料部分入料部位是与脱粒机上面的盖子相连接的，选取材料是铁板，厚度1mm，入口的地方与钉齿滚筒上钉齿是相切的，将玉米去皮之后，由此处投放，进入脱粒的过程。3、脱粒部分脱粒的位置在钉齿滚筒跟栅格板之间，脱下来的玉米粒从栅格板的缝隙这个地方落下来，从仓口落机器的外面。玉米芯通过滚筒的作用，从入料口另外一端掉出来。4、筛选部分该部分的组成是栅格板式的凹版，主要由铁条构成的，每两根铁条之间会有一定的间隙，这样玉米就被卡在这里，之后因为转动速度足够快，钉齿滚筒就可以对这个被卡死的玉米进行脱粒。无论在安装的时候，还是进行脱粒的时候，栅格板的凹板都是不会动作的。脱粒好了之后，玉米粒从这个缝隙里面掉下去，顺着斜滑板，就滑到脱粒机的外面去了，主要是将玉米还有玉米芯分离下来。5、机架部分对于脱粒机来说，机架是主要的支承，它承担这个机器的全部质量，还有动力，力矩，载荷，所以在设计机架的时候，强度一定要非常大才可以。机架的两边一定都要稳定，并且要固定好，这样在进行工作的时候，机架才会避免出现振动、歪倒的情况，引起安全事故。为了提高机架的稳固性，在设计的时候选用角铁，厚度3mm。2.2 玉米脱粒机的总体设计为了玉米脱粒机的结构设计的更好，选择的动力用的是电力，电动机是选择低能耗的类型，在玉米脱粒机的下面，将电动机装上去，让它跟机架的下机梁固定在一起，进行连接，这样一来节约电动机占据的空间。使用脱粒机对玉米进行脱粒的时候，从入料口把玉米扔进去，到最后脱粒完成，玉米颗粒还有玉米芯从两边从机器里面排出来，它的好处就是，脱粒速度是非常快的，并且一个机器完成的工作量可以是好几个人的工作量，这样作时候的效率得到了有效的提高，脱粒所需时间也就变短了。这个玉米脱粒机的好处不仅有这些，而且工作的时候安全性是非常高的，效率还非常高，构造不复杂，就算是后期出现故障，维修也简单。2.3 技术参数的设计与确定对其他脱粒的有关数据查看，来确定设计的脱粒机的技术数据： 1、脱粒机主轴为750850 r/min；2、栅格式凹板的直径为320mm；3、凹板的长度为710mm；4、钉齿条共四根，在主轴的上面，每一个齿条的上面都有钉齿7个。安装时，这些钉齿是螺旋状布局的，并且是非常匀称的，一共有28个，这样玉米芯就能够跟着这个螺旋钉齿出到机器的外面去了，装在滚筒上面的钉齿长是33.5。5、按照实际上进行的测量，每一个钉齿受到的力大小是40，若脱粒机运转正常，那么钉齿条的转动速度足够高，在这个里面玉米会有一个切向力给在这个里面两条钉齿条，还有两个钉齿条的行程是空的，那么，所以脱粒机的工作是正常的话，切向力的大小是560。2.4 钉齿条上钉齿转速的确定若玉米脱粒机的钉齿滚筒在转动的时候速度非常快，滚筒上钉齿获得转动速度，则：，2.5 钉齿滚筒转速的确定用下式计算得脱粒机工作时候的功率： 由，可得：。2.6 电动机的选择与确定确定电动机的类型时，要看它的性能能否完全满机器的要求，并且要求电动机的结构尽可能简易，工作的时候可靠性要高，后期保养维护方便。在满足以上要求的情况下，优先使用低价的电动机，降低成本。正常来说，机器对于调整速度的要求不高，那可以选用笼型三相电的的电动机。因为这个电动机的在启动的时候容量跟电源的容量是能够匹配的。一般的的笼型电动机，在进行启动的时候，转矩是比较小的，特别是启动用的是降压，只能用在空载，或者是载荷比较轻的地方。要是笼型电动机启动转矩非常高的，基本上用的地方启动转矩是非常大的机器上，比方说压缩机等。有的机器是要进行有级调整速度的，可使用的电动机是变极多速笼型电动机，比方说电梯上用等等。要是有的是装有飞轮的，并且负载是带有冲击性的，那么使用的电动机应该是高转差笼型电动机，比方说冲压机床等。如果启动的时候转矩要求非常大的，机器启动，停止都是非常频繁的，并且还要对速度进行调整，那么使用的电动机是绕线型的。若生产机器的容量比较小，并且对于速度不需要调整的，可以用同步电动机。若有机器在对速度进行调整时范围比较大，或者是对于所处地点要进行控制，则使用的电动机应该是励直流低压电机电动机。若有的机器机械特征是比较软的，启动转矩是比较大的，则使用的电动机可以是串励或复励直流电动机。直流电动机后期维护麻烦，而且价格也稍高。预防工作地点有爆炸危险，使用的电动机应该是防爆结构的。按照危险的等级来进行对电动机进行选择。对电动机进行降温时，指的是如何在电动机里面布局冷却回路，选择何种冷却介质，推动方式等。正常来说，电动机的冷却介质都是空气，通过机壳的表面来进行冷却，其推动是自循环。根据它的构造，还有安装形式来进行划分，有卧式的，有立式的，正常来说用卧式的比较多，情况比较特别的话，用立式的。立式的电动机价格都比较高。1、电动机功率的确定公式：，则该脱粒机的传动部分总效率为：滚动轴承转动副效率为0.980.995，选值=0.99V带传动转动副效率为0.940.97，选值=0.97滚筒的转动与钉齿条同步，则值为=1得：得：2、电动机转动的速度确定查看脱粒机的有关资料，知道它的主轴在转动的时候速度是750850，根据查找资料之后选定一个较为合理的数值，确定V带的传动比就是24，则电动机的转动速度和主轴的转动速度是能够满足要求的，那么电动机转动的速度就是：。3、确定电动机的型号Y系列电动机在安装时，它的规格，还有功率都是满足IEC标准的，此电动机工作的时候效率是非常高，并且噪声低，安全性高，可靠性好。Y355电动机的技术条件是能够满足的，Y80315电动机绝缘用的是B级的。Y355电动机绝缘用的是F级的。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为接法。电动机工作地点海拔不宜超过一千米，气候变化了，环境，空气，还有温度也就都改变了，温度最高只能是四十度，最低只能是零下十五度。对这些要求能够满足的同步电动机，他们的转动速度有720，1440，2900，查看资料筛选出三种比较合适的电动机，所以传动比就有三种，如下表2-2。表2-2 电动机的技术参数方案电动机型号额定功率电动机转速基本参数P/kW同步转速满载转速效率%电动机重量KG功率因数1Y160M2-85.5750720851190.742Y132S2-45.51500144085.5680.843Y132S1-25.53000290085.5640.88对比之后，确定选用第二种方案。所以选用的电动机是，这个电动机的有关数据列在表2-3。表2-3 电动机主要参数电动机型号额定功率转速rmin电流380V效率%功率因数额定电流额定转矩最大转矩Y132S2-45.514401185.50.84722.2313 带及带轮的设计通过对带轮上面的柔性带进行张紧，这样就可以将动力传输出去，这就叫做带传动。按照传动的原理不一样，可以进行分类。带传动的构造不复杂，非常稳定，可以对震动进行缓解，并且传送的动力非常大，价格还便宜，也不需要进行润滑。在很多机器里面都使用了。使用带传动有各有优劣： （1）优点：传动的时候稳定性非常好，可以对振动进行吸收，构造不复杂，并且花费少，维护起来比较容易，扰性还有弹性非常不错，一旦有过载的情况出现它会打滑。（2）缺点：传动比不精准，带的使用寿命短，还有轴承受的载荷非常大，传动部分体积过大，效率不高。按照设计的玉米脱粒机的具体状况，选用的传动方式是V带和带轮，脱粒机在进行工作的时候，V带是一个挠性零件，它是有弹性的，可以对冲击进行缓冲，吸收震动，所以说脱粒机在工作的时候，有非常好的稳定性，并且噪声较小等等。尽管在传动过程中，V带跟带轮之间存在一定的摩擦，这两个零件肯定会产生相对的滑动，那么传动比不精准了，不过即使是这样，对于玉米脱粒机的传动没有任何影响，因为这个机器对于传动比的要求不是很高。此外V带有弹性，对于脱粒机的一些主要零件来说，还可以实现过载保护，这样这些零部件就不易出现破坏，V带还有带轮的构造都不复杂，价格比较低，后期保养，维修都比较容易。所以说，脱粒机传动部分用V带还有带轮是比较符合要求的。3.1 传动带的设计3.1.1确定传送带的功率 (3-1)式中工作情况系数 电动机在工作时的功率查机械手册得：得：3.1.2选择V带的型号通过计算，这个电动机的功率还有带轮转动的速度均可得出，查机械手册，确定使用的V带的型号是B型的。3.1.3确定带轮的基准直径1、将主动带轮的基准直径确定下来V型带的型号已经确定，那么。2、将V带的速度算出：V带速度在20，对于要求是能够满足的。算出电动机跟主轴的传动比3、将从动轮的直径大小算出来3.1.4确定传动中心距和带长带轮的中心距对传动稳定性及传动效率有较大影响影响，中心距大了，那么带轮的包角就变大了，那么单位时间里面带进行周转的次数也就变少了，这样带的使用周期也就边长了。要是中心距过大，那么带子的波动也就变大了，那么带子进行传动的时候稳定性也就降低了，并且整个带子变松。中心距若比较小，则与之相反。将传动带的中心距算出： 确定即：得：，取：带子的长也就是所以：，得：确定： 算得真正的中心距：可以算出： 3.1.5验算主动轮上的包角大带轮的包角是比小带轮的包角要大的，那么说在小带轮上面的总摩擦力是小于大带轮上面的总摩擦力的。所以，只可能在小带轮的上面出现打滑的情况，只需要对小带轮上面的包角进行验算，查资料的带轮包角应大于120，若要带传动在工作时候的效果提高，需满足以下关系式： 即：算出来：V带进行传动的时候，是能够满足包角要求的。3.1.6确定V带的根数按下式算出V带数目： （3-2）式中 V带的许用功率值; 包角影响系数; 材质情况系数;单根V带传递功率增量，。其中：主动轮的转速。查资料得：，那么：查得：从 由此得出：那么：得：确定根3.1.7确定带的初拉力用下式可算得一根V带的初拉力为式中单位长度传动带所具有的质量，可得：3.1.8求V带传动作用在轴上的压力设计轮轴和轴承时，为便于安装，需要满足下列关系式 ： 可得：3.2 带轮的设计3.2.1带轮的材料选择带轮常用材料就是HT150，还有HT200，在带轮转动的速度是非常快的时候，用过铸钢，或者是用钢板来进行冲压，之后再进行焊接。功率较大的话，那么选用材质为铸铝或者是塑料。对于强度要求是能够满足的，并且还能很好的缓和震动。已知带轮转动的速度是，也就是说，转动的速度是非常低的，所以选择灰铸铁，硬度在。3.2.2主动带轮的设计V带轮的组成有轮缘、轮辐，还有轮毂。按照轮辐的构造不一样，V带轮进行划分，有实心的，有腹板的，还有孔板的，还有椭圆的。其结构跟基准直径有很大关系。1、如果它的基准直径是d2.5d，那么结构是实心的；2、当d300mm时，那么结构就是腹板式的；3、当d300mm，并且的时候，那么结构就是孔板式的；4、当d300mm时，那么结构就是轮辐式的。构造带轮时，根据它的基准直径，来确定带的型号，对轮槽的大小进行确定，思路如下：因为主动带轮的基准直径大小是，跟它进行配合的电动机轴的直径大小是，所以按照经验来确定，它的结构用的是腹板式的。确定带轮的有关数据，如下表3-1： 表3-1带轮的结构参数（mm）带的型号mhef1652014147.53817.5用下式算出主动带轮的厚：即：图3-1主动带轮的结构3.2.3从动带轮的设计已知主动带轮的基准直径，再根据传动比，可以确定从动轮，因此从动轮的结构也是腹板式的。表3-2带轮的结构参数单位（mm）带的型号mhefB1652014147.53817.5用下式算出 从动轮的厚：也就是：，如图3-2。图3-2从动带轮的结构3.2.4带轮轮槽的设计 在带轮的上面，V带绕在其上，会出现形变，这样一来它的工作面的角度也就改变了。要想然V带跟带轮轮槽的工作面贴合的更紧，那么它跟工作面之间的角度要比四十度还小。在轮槽里面安装V带，不能到带轮外圆之外，也不能碰到轮槽的最下面。所以，轮槽的基本直径跟外圆，跟底部之间的距离是进行了规定的，轮槽的工作面粗糙度是1.6或3.2。3.2.5 带轮技术要求的确定铸造，或者焊接，或者是烧结的带轮，应尽量使表面状况良好，铸造带轮应力没有变大的情况下，可以修整轮毂的面，如转动速度非常快的，带轮要进行静平衡，反之，他要进行动平衡。4 传动轴的设计设计玉米脱粒机的时候，传动轴也是一个比较重要的零件，在工作的时候，它对于转矩，弯矩，扭矩进行承受，并且对传动轴上面的回转零件进行支承，在脱离的时候，冲击力是非常大的，并且冲击次数还是很多的，所以设计传动轴是非常重要的。对传动轴进行设计的时候，要满足下面几点要求： （1）刚度以及强度要足够大指的是轴的承受能力一定要强，在预计的使用时间内，轴不会因受损无法正常工作。（2）构造一定要合理也就是说设计的这个轴，生产起来要简单，疲劳强度要大，便于轴上零件的拆装，并且对轴来说，固定的可靠性是非常高的。设计轴的结构的时候需要注意：轴还有轴上面的零部件，其工作地点应该是确定的；装在轴上面的零件，不管是拆，还是装，还是调整都要方便，并且轴在加工还有装配的时候，工艺性一定要好，轴的强度以及刚度一定要高，使用材料的时候合理规划，避免浪费，尽可能减轻重量。4.1 传动轴最小直径的估算在求轴直径的最小值时，按照轴的扭转强度来，用下式来算： （4-1）式中常见轴的材质的的值；主轴上的功率；主轴转速。轴选择材料是碳钢，还有合金钢，有时也用球墨铸铁。碳钢强度非常大，不过应力集时敏感度不高，便于进行机械加工，或是进行热处理，价格低廉，使用范围广。正常机器上面的轴，用的是比较优质的碳钢，在这个里面用的最多是45号钢。要想提高机械性能，那么对它进行正火处理，或者是调质处理。如果轴载荷比较小，或者是没有那么重要的，热处理就没有必要了，只需使用一般的碳素钢即可。合金钢的机械性是非常不错的，一般生产的轴速度快，载荷大，并且体积小，质量比较轻的。要是温度非常高，或者是非常低，或者是工作环境容易腐蚀的话，那么轴还是用合金钢来生产是比较好的。轴究竟选用何种材料，要按照它的工作状况，重要程度，复杂程度，生产数量等进行考虑，来选用最合适的。本论文中轴用的是45号钢，对它进行调质处理，那么，确定得：带轮与输出轴上面最小直径相合，开一个键槽在轴的上面，若想开槽之后，轴的强度没有变化，则需要让它的直径加大5%，这样输出轴变粗，自然工作时候的强度也就变大，也就是4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度在轴段右端加一个轴肩，以满足轴向定位要求，因此轴段直径是，输出轴要实现径向定位，基本上是通过平键来实现。键的规格是。4.3 初步选择输出轴前文对脱粒机的结构，还有规格已经介绍过，在轴的上面装了带轮，还装了钉齿滚筒，它的钉齿在进行排列的时候，都是按照螺旋的形状进行的，受到的力是比较小的，所以受力这一块就无需考虑。因，查机械手册确定向心球轴承作为支承轴承，其型号是406，其规格为,轴的段跟段直径是一样的，也就是。因为在生产的时候会有偏差出现，这样就会出现装的时候有错位等情况，滚动轴承在机器里面要有一段可以移动的距离，查机械资料确定位移，如图4-1。 图4-1轴的结构4.4 确定输出轴上的圆角半径按照上述要求，计算轴肩处圆角半径，在轴的端面进行倒角，其是，小轴肩为，轴肩是利用阶梯直轴，降低轴的直径变化处截面所受应力。4.5 按弯扭合成条件校核轴的强度4.5.1轴受力简图的绘制下图4-2中分析了轴的受力，作弯矩图：图4-2轴的弯矩图4.5.2求输出轴上的所受作用力的大小按照公式： （4-2）式中电动机额定功率；主轴转动时的速度；得：。4.5.3钉齿条上的合力 （4-3）式中是输出轴的轴心与钉齿之间的距离。即： （4-4）式中80%径向力与圆周力的比值。得： （4-5）因为在主轴的轴方向上，是没有力施加在玉米脱粒机的上面的，那么图4-2（b）中指出各个力的方向。4.5.4轴上水平面内所受支反力按照公式： （4-6）式中输出轴段中心线跟段距离左侧的三分之一地方的距离；就是输出轴段跟左边三分之一处到右边段中心线有多远。得：公式： （4-7）得：4.5.5轴在垂直面内所受的支反力按照公式： （4-8）式中钉齿顶端与轴心之间的距离。即：可以得，4.5.6作弯矩图在水平面上，轴上面有三个点，他们的弯矩大小是：按照式子： （4-9）即：图4-2（b）就是水平面上的弯矩垂直的这个面里面，B,C,D这三个点的弯矩大小是：按照公式：可以得即：按照公式： （4-10）即：图4-2（c）是垂直面中的弯矩。将合成的弯矩算出：图4-2（d）就是轴的合成弯矩图按照公式： ，如图4-2（e）即：4.5.7作当量弯矩图B点：C点的左边：D点的右边：图4-2（f）为该轴的当量弯矩。4.5.8校核轴的强度校核的时候，只要对当量弯矩的最大值，还有强度进行校核即可。按照相关经验，可以算出来： （4-12）式中 轴的抗弯抛面模量，；轴的许用应力，。轴实际承受弯曲应力的循环特性，从、中确定合适的数值。查看机械书本就有，碳钢，对一直在进行周转的变应力进行承受时，许用应力的大小就是。由上可得轴的强度满足要求，合格。5 其他零件的设计、选择与确定5.1 钉齿条的设计钉齿条作为脱粒装置中的重要部件，对脱粒机性能的提升尤为重要，对脱粒效果及玉米粒与棒芯分离有很大影响。脱粒滚筒的快速转动，带动四根钉齿条工作，将玉米放入脱粒机后，主轴转动，从而钉齿滚筒上面的钉齿也跟着转动，玉米粒就被分离了。在钉齿条的上面，钉齿的排列是按照螺旋形状进行的，是为了方便玉米芯顺着钉齿从机器里面排出去，并且任何一个钉齿都是可以对玉米进行脱粒的，这样脱粒的效率就非常高了。玉米脱粒机主要就是为了用来进行脱粒的，所以，设计钉齿条是非常关键的。5.1.1钉齿条的总体结构设计依据钉齿条的作用，还有工作要求，可以得出这个钉齿的工作强度非常高，查看机械资料，可知其滚筒上面装了钉齿条四个，两两之间呈，且每个钉齿条上面装钉齿数为个，每个钉齿的直径均为，每一个钉齿都是装在钉齿筒上，它们的布局呈螺旋状，钉齿条跟钉齿条之间的距离是50mm。钉齿条从方形的孔里面穿过去，在圆盘的面上面漏出来，大概，最终在进行连接处焊接，这样构造稳定性好，可靠性高。钉齿条通过圆盘来进行固定，因为钉齿条太长，所以在主轴三分之一到三分之二的地方，跟主轴连接时选用铁柱焊接，铁柱的直径为10mm，使钉齿条不易耗损，并且轴的扭转刚度，还有弯曲刚度都有了提高，主轴跟钉齿滚筒在连接处非常稳定，固定性也非常好。5.1.2钉齿条及钉齿的设计钉齿所在位置的固定，是通过钉齿条来实现，在工作的时候，钉齿要能不间断的进行加工，钉齿所受作用力是直接传送到钉齿条上面的，同时还受到钉齿的切向力的作用，所以使用45号钢。在钉齿条的上面有钉齿七个，用螺母拧紧，钉齿条作圆形通孔，直径的大小是，而且，开一个比较小的槽在钉齿条上面，是便于将钉齿装到钉齿条上的时候，开的小槽可以跟钉齿上面的凸楞进行配合，这样就可以实现轴向固定了见图5-1。图5-1 钉齿条结构图5.1.3钉齿的设计对于玉米脱粒机来说，钉齿是非常重要的零件，在工作时它是和玉米持续接触的，特别是在机器进料的地方，钉齿的摩擦次数是非常多的，所以对钉齿进行设计的时候，对它所处的工作环境，还有它的强度这些问题都要进行考虑，原材料选用的是45号钢，让钉齿在钉齿条上固定好，需开一个小凸楞在钉齿上面，便于钉齿固定在钉齿条上，其直径是，长为，。5.1.4圆盘的设计钉齿条和主轴固定时，主要是用圆盘连接的，圆盘还能够承受钉齿和钉齿条传送的力矩、弯矩以及扭转强度。它在钉齿条的两头焊接安装。所以说，设计的圆盘样式，对于钉齿滚筒来说，与它的强度密切相关。查看脱粒机的有关资料，圆盘使用的材料是45号钢，直径大小是，在圆盘上面有四方形槽，主要是为将钉齿条固定，和圆盘的中心之间的距离是，安装圆盘时应注意，使其中心位于主轴直径上，所以这个圆盘的中心应该就是孔，这样它才能在轴上面进行安装，圆盘的厚是，它上面的孔高度是9.5mm，宽度是40.5mm，一样都是为了将钉齿条装在上面。图5-2中就是它的结构： 图5-2 圆盘结构图5.2 栅格式凹板的设计在设计的这个脱粒机里面，栅格板凹版这个零件是用来跟钉齿滚筒进行配合的，它有两个作用：一个是在脱粒完成后，从栅格板的缝隙中，玉米粒就出来了，之后玉米芯顺着钉齿滚筒上面的螺旋构造，就落到了机器的外面，这样，玉米粒跟玉米芯就完全分离，并且不会混杂在一起；第二个作用，栅格板的凹版是通过焊接钢筋来加工的，钢筋和钢筋之间有缝隙，缝隙的大小是10mm，这个缝隙正好可以把要脱粒的玉米卡在这儿，这样一来脱离的时候效率也就更高，稳定性也就更高。栅格式凹板的组成是钢筋，有25根，他们每一根的直径是，长度在的钢筋，凹板的直径，凹板在固定的时候，在它的两边装铁条来进行，铁条的直径是315mm，铁条的厚是8mm，高是25mm。因栅格式凹板设计为半圆状，则在其左右两侧端口，均用半圆铁条固定，在将凹板三等分的中间位置，用了一个比较薄的铁条，对它来进行连接、加固。该铁条的尺寸是厚度为，宽度为。栅格式凹板跟机架进行连接，连接的办法依然是焊接，确保连接的质量。因为机架对栅格式凹板会起到一个固定，还有支承的作用，所以稳定性更好，可靠性更高，整体上来看，这个也是将脱粒机设计成了一个整体，整个机器的刚度也就变高了。图5-3 凹板结构图5.3 入料口及脱粒机上盖的设计玉米送入到脱粒机里面，只有从入料口这个地方进去，将玉米从入料口放进去后，玉米就开始进行脱粒了，不可从入料口这个地方掉出来的，这样会出现安全事故的，所以说，入料口的设计，对这个机器的工作质量不小的影响。将玉米从入料口扔进去，电动机转动的速度非常快，带着主轴一起进行转动，要是入料口设计不合格，对于主轴的工作是没有好处的，对于整个机器来说都是没有好处的，有可能导致主轴在某一瞬间被卡死了，电动机停止工作的情况，这样一来机器就损坏了。所以设计入料口的时候，避免让它出现这些现象，对它的结构要进行仔细的设计。脱粒机入料口这个地方跟它上面的盖子是连接在一起的，没有分开，也就是说在脱粒机上面的盖子上装入料口，这两个都是用比较薄的铁板来进行加工的，厚度只有，脱粒机上面的盖子的形状是一个半圆，直径大小是，它的长是。入料口的最小口径长为，宽为，其上的最大口径长为，宽为，在脱粒机上面的盖子两头的地方，入料口两边，还有中间的地方，都使用铁条来焊接，这样一来上盖不会出现形状的改变，并且还能够进行支承。将脱粒机上面的盖子焊接在两个角铁的上面，主要是为了方便跟脱粒机下面进行组装，角铁的厚是，长是90mm。在脱粒机上面的盖子上，两头都装了铁板，这个铁板的形状都是半圆型的，均使用同种原材料，一方面可用来确保工人的生命安全，在进行脱粒的时候，主轴转动的速度是非常快的，要是没得铁板挡住的话，要是人无意间把手，或者是把衣裳弄到脱粒机里面的话，就可能发生安全事故。还有一个目的，就是脱粒之后，防止玉米粒从进料口这个地方溅出来，不利于收集，所以要在入料口这个地方安装挡板。在玉米脱粒机上装挡板的时候，一定要纵向来进行安装，按照设计的这个结构，挡板都要装在轴承座的上面，不仅要注意跟上盖进行连接，还要注意跟轴承座之间的配合。其直径大小是，按照轴承来确定跟轴承连接的地方的形状，图5-4就是它的结构：图5-4 上盖结构图5.4 机架的设计就玉米脱粒机而言，主要的支承零部件就是机架，轴、电动机以及凹板的冲击载荷和应力均由机架来承受。机架结构紧凑，脱粒机在工作时才能确保稳定，才能工作顺畅，所以这个机架不管是结构，还是材料，都一定要稳固。本论文设计的玉米脱粒机，内应力和冲击载荷都不高，还有电动机也较轻便。查看相关的资料之后，进行支承的时候选用角铁。角铁不仅自身可以承受一定的载荷，并且结构不会出现改变，虽然有的时候会有轻微的弹性变化，不过对于整个机器来说，稳定，还有牢固是没有任何的问题的，玉米脱粒机的工作是非常正常的，这种形状的变化对于机器的性能没有任何的影响。确定角铁的厚是3mm，其大小是高为40mm，宽为40mm。装两段横梁在机架的上面，需要它在进行工作的时候强度更大，承受能力更大，受到冲击，扭矩等不能出现形状的改变，所以说横梁用的也是角铁，厚度是4mm，其大小是40mm，宽为40mm。装一个斜板在机架的上面，主要是便于玉米粒从栅格板的缝隙下落，沿着斜板向外滑，就落到机器的外面。斜板装在机器上面，方便工作的人对它进行及时的清理，并且斜板在跟栅格板进行连接的时候，长度只能在，这样玉米芯才能顺利的从机器里面滚出来。从机架的整体结构，还有使用材料，还有它的结构等来观察，机架是能够满足要求的，图5-5就是其的结构： 图5-5机架示意图5.5 轴承座的设计对主轴进行支承的零件是轴承，按照轴的动力，负荷，弯曲应力等来确定轴承的类型。对主轴进行支承的时候用的是滚动轴承，轴承也是一个标准零部件，它的类型不一样，特征也就不一样，功能也就不一样。本论文研究的玉米脱粒机，它的轴承质量较小，尺寸是轴承是装在角铁的上头的，角铁的厚是4，在固定的时候用M8螺栓来进行的，见下图5-6。图5-6轴承座的基本结构尺寸5.6 玉米脱粒机上标准件的选择1、确定脱粒机上面的螺栓装在脱粒机上面的螺栓是一个标准件，查看机械资料来进行选择。本论文中脱粒机使用的螺栓是M8，长有8cm和5cm，机器的上盖在跟机架连接的时候用到螺栓，将电动机跟脱粒机进行连接的时候也用到螺栓。2、确定使用的钩头楔键在设计的脱粒机中，主轴还有带轮进行连接时，用的就是钩头楔键，查看机械手册选用，具体大小是：b=12、h=7、L=50.结论本论文到这里基本上就算是完成了，首先进行的分析是理论的，之后进行的是实际的计算，将大学学到的专业知识跟实践联系起来。对于农业发展来说，肯定是要想着机械化的方向去发展的，对于农民来说，劳动强度是变轻了的，时间花的也少了的，效率也是提高了很多的。论文里面设计的机器是钉齿玉米脱粒机，使用这个机器之后，玉米粒跟玉米芯就完全分下来了，这个机器是非常先进的，并且生产率也很高，市面上的需求量还是非常大的，当然了因为自身的水平有限，设计的这个机器肯定还有不完善地方，比方说体积太大，重量太大