小型玉米脱粒机的传动装置和机架设计说明书

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321 引言 随着社会的进步，生活中的每一个角落都有机器的参与。农业是我国的基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅使农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。据不完全统计，我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的45%以上，同年出口量北方地区占全国达20%左右。因此我国北方地区更需要实现农业机械化生产，从而提高农业的劳动生产率。如今我国北方大部分地区基本上从种到收到入仓，实现了机械化作业，更值得庆幸的是每种机械的开发和利用都有相当可观的市场，科技的创新更很好的开阔了市场。这里仅对一种玉米脱粒机课题讨论研究，玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用脱粒机使玉米和玉米芯分开，这种机械就是玉米脱粒机。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-脱粒-排出机体。2 设计任务书（1） 设计题目：小型玉米脱粒机的传动装置和机架设计（2） 设计要求：为了更优化玉米脱粒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，电动机安装于玉米脱粒机的下部，与脱粒机的机架的下机梁固定连接，节省电动机所占用的空间；玉米脱粒机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，生产效率需达到每小时6000千克，要求在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高工作效率，节省劳动时间；此玉米脱粒机除这些要求外，还要具备安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。（3） 设计参数：传递的功率为7.5kw；传动比可选1 : (13)； （4） 设计内容及工作量：传动装置设计包括主动轮的设计、从动轮的设计、传动带的设计；机架设计包括机架整体尺寸的设计，以及出粒板和出芯口的设计；工作量为三张A零图纸。3 设计计算说明书3.1 传动方案设计 机器的工作性能和运转费用在很大程度上取决于传动装置的优劣。因此不断提高传动装置的设计和制造水平就具有极其重大的意义。传动部分在机械中一般居于举足轻重的地位，因而积极钻研创新开发先进的大功率、高效率、长寿命、大传动比的传动，无疑是发展机械产品及装备的核心工作，应精神百倍的投入到传动设计的研究中去。 根据平稳的工作条件和基本轮廓尺寸，考虑到成本的经济性，在满足设计要求条件下，选择了传动比为1：1.92的带传动的传动方案。如图1所示：图1 带传动示意带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中广泛应用。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V带和带轮的传动方式传动，因为在脱粒机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虽然在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响玉米脱粒机的传动，而且V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有V带及带轮的结构简单、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V带与带轮的传动配合是很合理的传动方案。 3.2 电动机的选择电动机作为机械系统的原动力机，选择时主要考虑其功率和转速。3.2.1 电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，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即 ，其中、 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）0.980.995 即取 =0.99 V带传动 0.940.97 即取 =0.97 滚筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 =1则 （3-1）由此可得电动机的功率： （3-2）3.2.2 电动机的转速根据资料一书可查得主农业机械设计手册轴的转速在600900r/min，按机械设计指导书中表一取V带的传动比（12），即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围为6001800r/min。如表1： 表1 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/kW同步转速满载转速效率（%）电动机重量（KG）功率因数1Y160M2-87.5750720851190.742Y132M-47.51500144085.5680.843Y132M-27.53000290085.5640.88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。 综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2比较 适合。因此选定电动机型号为Y132S1-4。所选电动机的额定功率7.5kw，满载转速=1440rmin，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：表2 其主要参数如下表型号额定功率KW 满 载 时额定电流 额定转矩 最大转矩转速rmin 电流（380V）效 率 % 功率因数Y132M-47.514401185.50.8472.02.2表3 电动机尺寸列表 单位中心高H 外形尺寸底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 轴伸尺寸 装键部位尺寸 电动机的输出轴尺寸 132 383.3 传动带的设计 在脱粒机的工作过程中，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，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V带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，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V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有V带及带轮的结构简单、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V带与带轮的传动配合是很合理的。 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）。 3.3.1 确定计算功率 （3-3） 其中：工作情况系数电动机的功率 查机械设计基础一书中的表147 可知：=1.1kw3.3.2 选择带的型号根据计算得知的功率和电动机上带轮（小带轮）的转速（与电动机一样的速度），查机械设计一书表84a，可以选择V带的型号为A型。3.3.3 确定带轮的基准直径（1）初选主动带轮的基准直径：根据机械设计一书，可选择V带的型号参考表84a，选取。（2）计算V带的速度V： （3-4） V带在525m/s的范围内，速度v符合要求。 电动机与主轴传动比的计算 （3-5）（3）计算从动轮的直径 （3-6）3.3.4 确定传动中心距和带长取 （3-7）即：得： 取： 带长 （3-8）即： 得： 按机械设计基础一书中查表145，选择想近的基本长度和 相对应的公称长度（内周长）可查得：， 。 实际的中心距可按下列公式求得： （3-9）也可用经验公式： 求得 ： 3.3.5 验算主动轮上的包角 （3-10） 即： 求得 ： 满足V带传动的包角要求。3.3.6 确定V带的根数V带的根数由下列公式确定： （3-11） 其中 ： 单根普通V带的许用功率值 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 ，对于化学线绳结构的胶带，取 。 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， 计算公式如下： kw （3-12） 式中：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1410 主动轮的转速 查表取值： 由 查得： 所以： 即： 取 根3.3.7 确定带的初拉力 单根V带适当的初拉力 由下列公式求得 （3-13） 其中：传动带单位长度的质量， 即： 新安装的初拉力为1.5=1.5168=2523.3.8 求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，它等于V带两边的初拉力之和，忽略V带两边的拉力差，则值可以近似由下式算出：即： （3-14） 求得： 3.4 带轮的设计 根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的材料，结构形式，轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。3.4.1 带轮的材料选择因为带轮的转速，即，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，硬度为。3.4.2 主动带轮的设计图2 主动带轮结构图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。主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是，因此根据经验公式，所以主动带轮采用实心式。主动轮结构如图2所示:主动带轮的参数如下表所示:表主动带轮的结构参数 单位（mm）带的型号 A 9 9 3.75 11 28 33 15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，结构参数如下表，其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。主动带轮的厚度可以由计算公式：求得： （3-15）3.4.3 从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 ，所以从动带轮采用腹板式。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.从动带轮的厚度可以由计算公式： 求得 即 ： （3-16）从动带轮的结构参数如下表所示：表 主动带轮的结构参数 单位（mm）带的型号 A 9 9 3.75 11 50 33 15从动带轮的结构如图3所示：图3 从动带轮结构图3.4.4 键的选择与校核根据机械设计一书中所提到的，对于轴端直径为25mm的轴，其间的长度在1890之间，又根据机械设计课程设计一书中间的型号选取bh为87的键，有根据实际情况选择适当的键长，初步选取L=40mm。键与轴的链接为静连接，材料为45刚，承受载荷为120150MPa 带入数据得 （3-17）故强度符合。3.5 机架的设计 机架是玉米脱粒机的主要支撑部件，它是承担所有来自轴及电动机、凹板的冲 击和应力，机架的坚固是玉米脱粒机的工作稳定、运转平稳的基础，因此机架无论是从结构上还是从材料上，都应该采用坚固的稳定的材料和样式制成。机架结构如图4所示:图4机架结构图就此玉米脱粒机来说，它的冲击载荷和内部的应力偏低，电动机达到动力偏小，以及所选用的机型比较轻便，根据脱粒机一书，查得的设计材料可采用角铁支撑，角铁支撑的好处在于：在角铁材料本身所支撑的载荷范围条件下，不会发生结构变形，虽然有较小的弹性变形，也不会影响脱粒机机体的坚固、稳定的效果，尽管在玉米脱粒机正常工作的情况下，也不会影响玉米脱粒机的整体效果。选择角铁的厚度3mm，其规格尺寸为：高为40mm，宽为40mm。在机架上有两段横梁，要求它的工作强度大，承载能力强，受冲击载荷、弯矩、扭矩不会变形，因此这两端横梁选为角铁的厚度为4mm，而它的高为40mm，宽为40mm，这样的材料来支撑玉米脱粒机的主要载荷部分。机架的整体来看，机架的选料、结构设计、受力的平衡、机架的连接、及玉米粒从出粒板和玉米芯从出芯口的随机排出，可以看出玉米脱粒机的机是满足要求的，而且结构设计合理.3.5.1机架的构成机架是由左机架、右机架、出芯口、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3mm厚的角铁制成。（如图5所示）图5 角铁结构图 玉米脱粒机的机架上安装有一出粒斜板，目的是当脱粒机将玉米脱粒后，玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出，落到出粒斜板上，玉米粒顺着斜板下滑，从而滑出机体之外，达到将玉米粒随脱粒的完成，而随时地将玉米粒排出机体之外, 它的材料选用1mm后的铁板制成。 玉米脱粒机的另一端，即玉米芯的排出端，设计了一个下滑的斜斗，其功用是完成玉米芯顺利的排出机体之外，使玉米芯随玉米脱粒机的主轴的不停旋转，随时的排出集团之外，也便于工作人员的清理，它也是应用1mm厚的铁板制成的，与机体相连，采用焊接的连接方式，它与栅格式凹板的玉米芯输出端相连，而且，这个斜板与栅格式凹板的连接应该过长15mm，从而保障了玉米芯的顺利滑出。它的材料也同样是选用1mm后的铁板制成。 3.5.2 机架的螺栓选择以及校核应用在玉米脱粒机上的螺栓是机械设计的标准件,此时，需要选择适合的螺栓脱粒机机架与上盖连接为带有预紧力和工作拉力的螺栓连接，本机工作载荷不稳定应用公式 （3-18）其中为 承受的工作载荷 为螺栓的总拉力为残余预紧力上盖与机架连接为的螺栓为工作载荷不稳定的紧螺栓连接，此处 （3-19）此处可假设选钉齿接触上盖时的接触力为最大工作载荷.带入数据得: 单个螺栓的强度为 （3-20）上盖与机架有六颗螺栓相连接，实际的应该是带入公式（3-20）得=7.5,圆整为8螺栓的选择可以根据机械设计手册查取.在本脱粒机上选择的螺栓为:公称直径M8的螺栓,就可以满足玉米脱粒机的脱粒机上盖和机架连接需要.3.6 轴承座的设计图6 前端轴承座的基本结构后端轴承盖如图7所示:图7 后端轴承座的基本结构轴承是支撑主轴的直接部件，此轴承的选择也是根据了轴的动力、载荷、弯曲应力、扭转应力等，确定了滚动轴承来支撑主轴，而且轴承是个标准件，它有一定的规格尺寸的，每一个类型的轴承都有不同的特征和用途。此玉米脱粒机选用的轴承比较轻便，它的型号可以在机械设计手册中查到，比较靠前，它的规格尺寸为 它安装在机架的两个纵向的、厚度是的角铁上，用两个公称直径为螺栓固定，前端轴承座的基本结构尺寸如图6所示：后端轴承盖不同与前端轴承盖,轴端封闭.保证了轴承座的封闭特性,防止进入轴承间隙中的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰顶,在轴瓦上划出线状伤痕,导致轴承因刮伤而失效.3.7 传动和机架总成传动和机架总体结构如图8所示：图8 玉米脱粒机传动和机架总体结构图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。 4 使用说明书4.1玉米脱粒机的安全操作 玉米脱粒机是解决玉米脱粒的问题,起目的是降低劳动者的劳动强度,提高工作效率,节省工作时间,同时在利用玉米脱粒机时,除了提高劳动效率之外更应该注意安全问题,注意到玉米脱粒机的正确使用可以避免应用玉米脱粒机时造成人员伤害和脱粒机事故的发生.下面略述一些常见的事故和原因,引起操作者的注意.4.1.1防止超速运转,机械“爆炸” 玉米脱粒机的主要工作部件,如钉齿滚筒.凹板,轴等,这些零部件所能承受的里是有一定的限度的,当钉齿滚筒高速旋转是,便会产生很大的离心力,如果钉齿滚筒的转速超过一定的范围,和滚动轴承的老化及电动机的功率较高时,就有可能使运动的主轴和主轴上的钉齿滚筒与机体相分离,或和玉米脱粒机的上盖相撞,或和栅格式凹板相撞,可以产生很大的冲击力,这种急速的冲击会造成玉米脱粒机的爆炸,会危害到工作人员的身体安全,为了避免这种事故的发生,应当急时的更换机械重要部位零件,定时拧紧紧固螺栓,一提高工作安全系数.4.1.2禁止过疲劳或酒后操作 玉米脱粒机的动力很大,虽然用机架和上盖将钉齿滚筒及主轴罩住,加在机体之间,起到安全作用,而且玉米脱粒机的入料口的设计也很合理,但是也同样禁止过疲劳或酒后操作,主要是由于过疲劳或酒后造作人员的大脑很可能不由造作人员的控制,造成操作人员将身体的某个部位伸入机械,与主轴或钉齿滚筒,相接触,由于钉齿滚筒的高速旋转,会使操作人员的错误操作行为造成不必要的伤害,危害到劳动者的安全.因此,为了劳动者的安全,应避免过疲劳或酒后操作.合理应用: 玉米脱粒机的管理不严,小孩有可能攀爬玩耍,不仅影响操作人员的正常作业,而且小孩年幼无, 他会动碰西摸,随时都有可能发生安全事故.在进行玉米脱粒时,操作人员必须经过组织,并合理分工,个人岗位清楚,责任明确,统一指挥,才能保证安全生产.如果无组织,无纪律,不规定开机和停机的信号,作业场面混乱,随时都有可能发生事故.玉米脱粒机发生意外事故或是机械运转不正常时,应急时停机,随后排除故障,检修机械.不得在玉米脱粒机高速运转时或是主轴有电动机带动运转时排除故障或进行清理玉米脱粒机,检修机械等,否则会发生严重的事故.安全规则:(1) 操作人员不要穿肥大的大衣服或裙子,妇女必须带安全帽.(2) 不许小孩在玉米脱粒机场地玩耍和接触玉米脱粒机,不要安排年迈体弱的人员进行入料口作业,操作人员感到疲劳时应急时换人或停止作业,进行休息.(3) 不许酒后操作机械.禁在脱粒场地抽烟和点火.(4) 作业时,喂入人员要注意手与钉齿滚筒之间的安全距离.(5) 不许拆去安全防护罩,在安全防护罩未安装好前严禁起动机械.(6) 玉米脱粒机运转时,禁止有人站在脱粒机上.(7) 负责人在看清周围无人紧靠机器时,才能发出开机信号,未经负责人同意任何人不准起动机械.(8) 玉米脱粒机在运转或尚未完全停止运转时,严禁用手接触机器的工作部件, 除规定必须在机械运转状态才能调整的部件外,所有的调整、维护、保养及修理, 都必须在机器完全停止运转以后进行.(9) 不许在机械运转时挂卸传动带。(10) 机器发生故障时应立即停机修理,不许带“病”工作。(11) 严禁机械运转时一动机械。(12) 严禁超速运转.(13) 夜间脱粒时,必须有完善的电灯照明设备,禁止用明火照明.4.2 玉米脱粒机的维护玉米脱粒机是季节性使用的机械,使用时间短,而在使用其间内工作负荷重,工作条件差,为了充分发挥机械的效能,提高生产率,保证安全生产,延长机器使用期限,必须认真、及时、细致地进行技术保养,使机器经常保持完好的技术状态.没有技术保养的机器不许作业.4.2.1玉米脱粒机的技术保养(1) 玉米脱粒机工作前,必须彻底的清理机器上各个部件残存的附着物,特别是 要及时清理栅格式凹板上的 玉米芯.(2) 检查钉齿滚筒的钉齿,及栅格式凹板的固定情况.(3) 检查皮带的张紧情况.(4) 每天工作结束后应把机器内的杂务清理干净.(5) 对于各个需要润滑部位,应根据前述的要求进行按时润滑.4.2.2玉米脱粒机的保管 米脱粒机保管好,可以延长机器的使用寿命,保证玉米的脱粒效率和提高作业的质量.因此,必须认真负责地保管玉米脱粒机.再长期保管中,应保持玉米脱粒机的完善性、不丢零件,预防机件变形、损坏、锈蚀和腐烂,不因保管不当发生任何降低机械使用性能的现象. 作业完毕长期保管的脱粒机,应保管在干燥的地点,最好放在有遮盖的地方或者使用防雨的帆布、塑料布把机器全部盖起来. 玉米脱粒机存放前,应做好以下几项工作:(1) 打开机器上的全部窗孔、护罩和盖,仔细清除机器内外的污物和尘土,特别应注意清理栅格式凹板的孔眼和钉齿滚筒上的污物.(2) 仔细检查脱粒机各个部件,如发现零件和部件需要更换时,应及时更换.(3) 脱粒机各个需要润滑的地方,应全部按要求润滑一遍,然后将机械空转一些时间.(4) 取下全部传动皮带并擦干净,抹上化石粉,成束系上标签,妥善保管.(5) 在未涂油漆的金属表面以及工作过程中受摩擦的地方,如各处调节螺栓等地方,涂上防锈油.掉漆处刷漆补好.(6) 用水洗刷脱粒机外部,待干后,用抹布抹上少量的润滑油. 结论玉米脱粒机是农作物玉米脱粒机器,起主要功能是将玉米与玉米芯分开,达到玉米脱粒的效果,此产品是一种先进的机型,设计结果令人满意,生产率很高,而且单位时间内生产效率高,可每小时脱粒6000Kg以上，脱粒率在98%以上，是现在市场上应用很广的产品,该机器在满足了诸多设计要求的前提下,高效率的把动力转化为生产力,把经济实用耐用操作便捷等理念融入到设计过程中但是,此产品也有一些不足之处,比如它的重量沉,体积大等缺点,和一些小型的玉米脱粒机相比还是有相当多的优势,其主要优势是动力强.因此,在今后还要对玉米脱粒机的开发,使玉米脱粒机更完美,更效率化.参考文献1 中国农业科学院.农业机械设计手册（上册）M.北京.机械工业出版社 1988.42 罗圣国,武宗泽 机械设计课程设计手册 第3版 M.北京.高等教育出版社 2006.5 3 王金武.互换性与测量技术M.北京.中国农业出版社 2007.10 4 黄建求.机械制造技术基础M.北京.机械工业出版社 2010.015 袁浩,卢章平.Autodesk AutoCAD2006/2007工程师认证考前辅导M.北京.化学工业出版社2009.46 周静卿,张淑娟 .机械制图与计算机绘图M.北京.中国农业大学出版社 2007.7 7 濮良贵,纪名刚 .机械设计 第八版 M.北京.高等教育出版社2009.78 潘庆和.5TY10玉米脱粒机的性能测试M.北京.中国农业出版社.2006.05 9 潘庆和.5TY10玉米脱粒机的性能测试M.北京.中国农业出版社.2006.0510 阎冠,张守勤 .型玉米种子复式脱粒机M. 中国农业出版社2005.01.11 吴多峰,袁长胜 .HS48型玉米脱粒机M.北京.网络出版社2004.512 张旦闻,王大力. 型甜玉米脱粒机的研制M.湖北农业出版社2007.04 13 崔东飞.齿盘式玉米脱粒机的运动和参数分析J.南京.东台农机化研究所.199