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玉米脱粒机设计论文.doc

玉米脱粒机设计【8张CAD图纸+毕业论文+开题报告】

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A0-玉米脱粒机装配图.DWG

A2-滚珠丝杠.dwg

A2-钉齿条.dwg

A3-主动带轮.dwg

A3-从动轮.dwg

A3-传动轴.dwg

A3-圆盘.dwg

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关键词：: 玉米脱粒机设计 cad 图纸毕业论文开题报告玉米脱粒机

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玉米脱粒机设计

32页15000字数+论文说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸【详情如下】

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A2-滚珠丝杠.dwg

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玉米脱粒机设计

摘要

玉米作为一种极其重要的粮食作物，与其相关的生产设备一直受到人们的普遍关注。在传统的玉米脱粒机械中，其脱粒作业主要是通过安装在高速旋转的主轴上的冠状平板齿对玉米穗的搅动和撞击来完成的，这种脱粒机械对玉米穗的损伤大，破碎率很高。所以，设计一种新型、低廉、低破损率的玉米脱粒机，对于玉米的生产具有非常重要的实际意义。

为了适应对少量玉米脱粒需要要求，避免用人工的方法对少量玉米脱粒，降低农民在对玉米脱粒时的劳动强度、提高工作效率，设计一种适用于个人家庭的小型人工玉米脱粒机。本次设计的小型人工玉米脱粒机主要有喂料装置、脱粒装置、分离清选装置、出料口、机架以及传动装置。该机器以电力为动力源，通过二级传动装置由链轮传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合圆孔凹版将玉米脱粒，玉米粒从筛板孔洞中漏下，由下滑板滑出机体之外，玉米芯由出料口排出机体之外。

关键词玉米脱粒机；传动装置；机体构造

The Design of the Corn Thresher

Abstract

Corn as an extremely important food crops, and associated production equipment has been subject to widespread concern. Our traditional corn threshing machine, threshing operations are mainly done by stirring and impact of the the coronavirus plate installed in the high-speed rotation of the spindle teeth right ear of corn, this threshing mechanical damage to the ear of corn, broken ratehigh. Therefore, the design of a new, inexpensive, low breakage rate of the corn sheller, corn production has a very important practical significance.

In order to adapt to the need to require a small amount of corn threshing, and avoid using artificial means of a small amount of corn threshing, reduce the labor intensity of the farmers in the corn threshing, improve work efficiency, and design one for individuals, families, small artificial corn sheller. This small artificial corn feeding device, the threshing device, separating the cleaning device, the discharge port, rack and gear. Human, the machine power source through two gear sprockets delivered to the nail tooth threshing drum, nail tooth threshing cylinder with the hole gravure corn threshing, leave out the corn kernels from the sieve holes slip by the decline in board outside the body, the corn cob from the body outside of the discharge port.

Keywords Corn thresher，body structure，transmission

摘要 I

Abstract II

第1章概述 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状分析 1

1.2.2国内研究现状分析 2

1.2.3现有的大型玉米脱粒机 3

1.2.4 现有的中型玉米脱粒机 3

1.3本设计研究内容 4

1.4本章小结 4

第2章玉米脱粒机的总体设计 5

2.1总体结构设计 5

2.2电动机的选择 5

2.3动装置的设计 7

2.3.1传动带的设计 7

2.3.2 V带带轮的设计 10

2.4 传动轴的设计 11

2.5钉齿条和订齿的设计 16

2.6 圆盘的设计 17

2.7 栅格式凹板的设计 17

2.8入料口及脱粒机上盖的设计 18

2.9机架的设计 19

2.10轴承座的设计 20

2.11玉米脱粒机上的标准件的选择 20

2.12本章小结 20

第3章玉米脱粒机的安全操作 21

结论 23

致谢 24

参考文献 25

第1章概述

1.1课题研究背景及意义

玉米脱粒机的使用是在玉米穗晒干或者烘干之后，进行种子加工，这种机器国内外很多但是发展又有很大的差异，国内玉米穗对于水分的要求一般在35％而国外的技术可以达到12.5％，经过玉米烘干室之后再脱粒[1]。然而，国内的玉米脱粒企业普遍规模较小，相对而言，没有足够的资金建立干燥室，基本上没有耳朵干燥过程[2]。国内种子企业通常采取的方法是，玉米穗在广场上晾晒，减少了18％的水分含量，其次是脱粒，干燥，然后通过使用玉米烘干室，玉米水分下降了13％。当遇到水分高的玉米，会降低脱粒质量，这导致了脱粒损失率升高[3]。在了解了玉米脱粒机在国内外的发展，随着国情的发展，开发出符合市场需求的满足高脱粒率，破损率低的玉米脱粒机，已经成为我国的种子加工迫切需要真正的解决问题[4]。

1.2国内外研究现状

随着科技快速发展和进步，机械化在玉米的脱粒过程中起到了很大的推动作用。机械化取代了原来的手工工作，提高工作效率，降低工作强度。然而，现有的玉米脱粒机，仍存在一些问题：玉米脱粒机，或重或苛刻的工作场所[5]。目前对家庭作坊式玉米脱粒有一定的难度，如果使用的是一般的大中型玉米脱粒机进行少量的玉米脱粒将是资源的浪费，而且还污染了环境[6]。

小型人工玉米脱粒机，不用汽油发动机，柴油发动机动力而是使用一般家庭用电的设计，玉米脱粒机的使用，给农户以及工厂带来了质的飞跃。据统计玉米脱粒机在3个小时内的工作可以代替3个人一天的工作。玉米脱粒机的使用解放了生产力，也大大提高了生产效率[7]。

1.2.1国外研究现状分析

自1785苏格兰人安德鲁米克尔发明第一台旋转脱粒设备，对玉米脱粒试验研究很多，新的玉米种子脱粒机也得到了大的发展。在1815年，第一台专用于玉米脱粒的机器问世。该机器由美国研发，该机器为第一代玉米脱粒机。该机器工作部位是盘型装置在装置中有钉子进行脱粒。人工在摇杆处进行摇动，盘状盖压住玉米穗，钉子进行脱粒。在第一代脱粒机后，第二代脱粒机由加拿大公司生产出来。脱粒机是由三个橡胶组成脱粒结构。并且在辊的旋转速度不同的方向相同，三个差分转速的摩擦力下产生由辊分离玉米粒的。本机不损伤胚芽，玉米芯不断，有破损率低，低速率脱净，并有适应性强的特点[9]。

脱粒机得到飞跃的发展是在美国AEC集团公司生产出了HSE-51型脱粒机。这种脱粒机采用的是挤搓技术。相对于第一代和第二代，第三代脱粒机得到了突破。在种子脱落时机器对种子产生的破坏大大的减少，对于单个玉米穗还是多个以及玉米穗的大小都可应用。这种性能的脱粒机首先在发达国家得到了推广。脱粒机高生产率（10-12t /小时），约0.8％粮食破损率，但其庞大的规模，其价格相对昂贵。到目前为止，已在全国推出了四款脱粒机[10]。

第3章玉米脱粒机的操作规范

随着科技的不断发展，玉米脱粒机的使用也越来越广泛，在农民的家里脱粒机使用在收割玉米时，也是一个常用机器。玉米脱粒机给人民带来了很大的便利，提高了农民的工作效率，降低了农民的劳动强度，生产更加的机械化。在广泛使用脱粒机的同时，也要注意使用的规范化，避免因操作不当造成不必要的伤害。

1.严禁超速超载荷运转

所设计的玉米脱粒机属于小型运动设备，在脱粒机中主要工作的地方是钉齿滚筒。在其他机构如凹、轴等部件,这些零部件对载荷的承受能力是在一定的限度的，在钉齿滚筒运行时所提供的速度比较高时，由于速度较高产生较大的离心力。在速度要求方面钉齿滚筒的转速如果过高，超过所能承受的范围，并且随着时间的使用轴承会氧化产生老化。电动机提供的功率相对比较高时，有可能产生主轴与钉齿滚筒和整体分开。再者出现与上盖发生碰撞，或者与栅格式凹板发生碰撞,在这几种条件下会产生非常大的冲击力,所产生的瞬间冲击可能造成玉米脱粒机产生爆炸,这种危险系数非常大，这种情况产生会严重威胁到操作人员的人身安全。为了不产生这种危险，降低危险系数，在日常的使用中要经常擦拭机油进行密封防止氧化，使用年限比较长要定期检查设备，并且定期更换重要的零件。加紧螺栓，减少危险系数

2.禁止过疲劳以及酒后使用

上面已经介绍了机器本身有可能产生的危险，并且介绍了相应的解决方法。但是在使用时，也要注意操作人员自身的操作。玉米脱粒机的电机提供的动力很大，而且进行剥离的钉齿动力也很大，虽然在滚筒的上面有机架和上盖进行封闭，而且在进料口的设计留有充足的空间，这样的设计使操作者操作在一个安全的操作距离。各种的安全措施已经设计，但是操作人员的不规范产生危险的可能非常大。如果操作人员连续操作，没有进行一定的休息，操作人员的大脑处在一个比较迟钝的状态。再者如果操作人员饮酒之后操作，对于饮酒过度容易使大脑休眠状态。以上的两种状态由于操作人员的不规范操作，衣服有可能被卷进脱粒机中，或者身体某个部位进入了脱粒机中，由于钉齿在一个高速运转的状态，并且钉齿条呈螺旋状排列。这种情况会使操作人员的身体受伤害甚至危及生命。所以在使用玉米脱粒机的时候禁止高强度长时间的使用更禁止酒后操作该机器。

在玉米脱粒机发生故障或者发生意外的时候要及时关闭电源，立即停机。待排除故障后重新进行工作。严禁在发生故障或危险时，依然保持机器的运行，这样只会加剧危险系数。

安全下：操作人员衣着得体，不要穿肥大的衣服，衣服的袖口要小，不得穿裙子，妇女在操作时带上安全帽，年龄较小的孩子不要再机器旁边玩耍，年龄较大行动不方便的也不要操作脱粒机。操作人员若感到疲劳时要停止工作，或者更换另一个操作人员，不要酒后操作。在脱粒机工作时严禁有未带安全措施的工作人员站在脱粒机出籽口，以免飞溅出来的籽粒伤到操作人员。在玉米脱粒机未停止的时候不要搬动脱粒机以免受伤。玉米脱粒机需要定期的维修查看，更换老化部件，保证操作的安全。

结论

本次课题是基于小型人工玉米脱粒机的毕业设计，经过十几周的时间，在根据任务书的要求下查阅了大量的相关资料、对出现的问题进行深入研究的基础之上，找到了解决本设计过程中出现问题的思路和方法，成功地完成了本次设计中所规定的内容，实现了所要研究的目标

通过查阅参考资料和指导老师的指导完成了对脱粒机现状国内外的发展状况，并对脱粒机总体进行设计。对电动机进行选择传动装置的设计，选取了V行带轮进行工作，并且校核通过满足使用要求。在脱粒机的结构设计方面对传动轴进行设计校核，钉齿条的安装以及圆盘、入料口的设计等等通过了校核能够满足使用要求。最后对脱粒机的标准件进行了介绍。在文章的结尾向人们展示了脱粒机在使用时应该注意的事项，确保人们在使用时能够安全操作。

致谢

在完成毕业论文的这段时间，我的指导老师给我的帮助是很多的，不管是在多忙的情况下，老师都是耐心的帮助我，耐心指导我们的每一步设计，仔细查找存在的问题和不足，不管是一开始确定论文选题，还是确定设计的方案，到后期的绘图计算等等，老师都给了我无微不至的帮助，提供了许多硬件条件，谢谢老师。还要感谢我的同学对我的帮助，谢谢你们。

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内容简介：: 任务书学生姓名：学院：专业：机械电子工程任务起止时间：毕业设计（论文）题目：玉米脱粒机设计毕业设计工作内容： 1、熟悉课题、调研、收集资料、撰写开题报告 (第 1 ) 2、方案设计 (第 3 ) 3、总体设计、设计计算 (第 7 ) 4、绘装配图及主要零件图 (第 9 ) 5、撰写说明书、翻译资料、准备答辩 (第 14 ) 资料： 1、吴多峰玉米脱粒机 2006(09) 2、日本农业机械学会编 ,吴关昌等译 . 农业机械手册 3、王冰农机质量与监督 3)、东北农学院 5、北京农业工程大学主编 . 农业机械学农业出版社 6、张成堂 ,商立今编 . 脱粒机中国农业机械出版社出版 7、刘长荣 ,郑玉才 .机械设计基础上下册 ,中国农业科技出版社 8、蔡春源主编 .新编机械设计手册辽宁科学技术出版社出版指导教师意见：签名：年月日系主任意见：签名：年月日教务处制表开题报告学生姓名学号专业班级指导教师课题题目及来源：题目：玉米脱粒机设计题目来源：自拟课题研究的意义和国内外研究现状：课题研究的意义：玉米是我国主要的粮食作物之一，在人类口粮、饲料、化工原料等方面都有着重要的作用。搞好玉米生产加工对农业、农民、农村乃至整个国民经济的发展都具有重要意义。而其相关的生产设备也一直备受人们的关注。玉米收获是玉米种植过程中的最后一个环节，也是关键的环节，最复杂的就是要对玉米进行脱粒。用机械设备对玉米进行脱粒，使机械生产代替传统的手工劳动，从而降低农民的劳动强度，提高工作效率。进一步做到脱净率高、破碎率低、分离效果好。国内外发展状况：随着科技的发展，玉米脱粒机也发生了重多改变和设备升级。从最初的手工脱粒到使用手工工具脱粒，再到机械设备在脱粒上的应用。而机械设备主要分为打击式和挤搓式，是在玉米脱皮后，经过一段时间的风干，使玉米和玉米芯分离。我国是一个农业大国，近年来，相应的农机产品技术水平也在不断发展，而且产品质量也在不断提升。十九世纪，美国研发出用于手工操作的玉米脱粒机，主要工作过程是操作人员一边手摇曲柄来旋转装有钉的盘片，一边使盘片挤压玉米穗，从而使玉米粒脱离下来。应用最广的当属美国一家公司发明的挤搓式脱粒机，它对玉米种子的适应能力强，种子破碎率相对较小，在一些发达国家普遍应用。我国玉米机械的应用主要在北方，又由于我国的农业现状，大都属于小农经济，所以中、小型玉米脱粒机的应用比较广泛。二十世纪七十年代，我国自行研发的冲击式玉米脱粒机广泛应用。目前，在吸收各种优秀研究成果的基础上，又研究出了各种系列的挤搓式玉米脱粒机。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：课题研究的内容：针对如何高效、便捷地对玉米进行脱粒，完成小型玉米脱粒机的设计。选定设计方案，明确构型要求并结构化，确定尺寸，绘制零件图、部件图、装配图，完成总体设计。课题研究的主要方法：针对现有挤搓式玉米脱粒机脱净率和破碎率的问题，确定设计方案，进一步完善机器性能要求。查阅相关资料，充分利用图书馆和网络电子资源，完成设计任务。该玉米脱粒机的主要工作原理是：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 ,达到脱粒的效果。研究过程中的主要问题和解决的方法：该玉米脱粒机主要由入料部分、脱粒装置、筛选部分、机架等组成。其总体结构简图如图 1 所示。通过入料口将玉米顺利的放入机体内，并且确保在放入后不堵塞脱粒滚筒，脱粒机能安全地工作，玉米粒、玉米芯不能从入料口飞溅出来，避免造成人员伤害等事故。玉米通过入料口进入到脱粒装置中，落到栅格式凹板上，随着钉齿滚筒的高速转动，钉齿不断地打击玉米，并与栅格式凹板配合，对玉米产生挤搓，使玉米粒脱落下来。与此同时，玉米芯在螺旋排布钉齿的作用下移动到另一端排出机体。玉米粒从栅格式凹板的缝隙落下，顺着斜板滑出，方便进行收集。主要通过栅格式凹板对玉米进行筛选，它是由铁条围成半圆桶形，铁条之间有间隙可以使玉米粒落下来，同时铁条也可以将玉米卡住，方便钉齿对玉米进行脱粒。机架是玉米脱粒机的主要支撑部分，它承受着玉米脱粒机的重量、动力、负载和力矩等，它的设计是要做到坚固、稳定，保证机器在运转过程中不产生晃动，工作正常进行。课题研究所需的参考文献： 1 高连心 ,李心平 . 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究 2 耿瑞阳 . 新编农业机械学 . 国防工业出版社 ,3 刘朝儒 ,彭福荫 ,高正一 . 机械制图 . 第四版 . 高等教育出版社 4 孙桓 . 机械原理 . 第七版 . 高等教育出版社 ,2012 5 王丰 ,李明颖 . 机电传动与控制 . 北京航空航天大学出版社 ,6 李大磊 . 互换性与技术测量 . 北京航空航天大学出版社 ,7 濮良贵 . 机械设计第九版 . 高等教育出版社 ,8 杨高峰 . 本科毕业论文（设计）指导 . 中国地质大学出版社 ,9 秦曾煌 . 电工学 . 第七版 . 高等教育出版社 10 刘鸿文 . 材料力学 . 第五版 . 高等教育出版社 ,2011. 11 10749米脱粒机 . 机械工业出版社 ,2007 12 阎冠 ,张守勤 . 玉米种子复式脱粒机 . 中国农业出版社 ,13 农业机械设计手册 . 中国农业机械化科学研究院 14 胡霞 . 农业机械应用技术 . 机械工业出版社 ,15 董克俭 . 农业机械故障排除 500 例 . 金盾出版社 ,16 赵匀 . 农业机械分析与综合 . 机械工业出版社 ,17 李耀明 . 图说收割机和脱粒机的使用与维护 . 科学出版社 ,导教师审查意见：指导教师签字： 20 年月日指导委员会意见审核意见：组长签字： 20 年月日哈尔滨理工大学学士学位论文 - I - 玉米脱粒机设计摘要玉米作为一种极其重要的粮食作物，与其相关的生产设备一直受到人们的普遍关注。在传统的玉米脱粒机械中，其脱粒作业主要是通过安装在高速旋转的主轴上的冠状平板齿对玉米穗的搅动和撞击来完成的，这种脱粒机械对玉米穗的损伤大，破碎率很高。所以，设计一种新型、低廉、低破损率的玉米脱粒机，对于玉米的生产具有非常重要的实际意义。为了适应对少量玉米脱粒需要要求，避免用人工的方法对少量玉米脱粒，降低农民在对玉米脱粒时的劳动强度、提高工作效率，设计一种适用于个人家庭的小型人工玉米脱粒机。本次设计的小型人工玉米脱粒机主要有喂料装置、脱粒装置、分离清选装置、出料口、机架以及传动装置。该机器以电力为动力源，通过二级传动装置由链轮传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合圆孔凹版将玉米脱粒，玉米粒从筛板孔洞中漏下，由下滑板滑出机体之外，玉米芯由出料口排出机体之外。关键词玉米脱粒机；传动装置；机体构造哈尔滨理工大学学士学位论文 - of as an to by of in of of to of of a of a In to to to a of of a of of in to by in of 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 目录摘要 . I . 1 章概述 . 错误 !未定义书签。题研究背景及意义 . 1 内外研究现状 . 1 外研究现状分析 . 1 内研究现状分析 . 2 有的大型玉米脱粒机 . 3 有的中型玉米脱粒机 . 4 设计研究内容 . 4 章小结 . 4 第 2 章玉米脱粒机的总体设计 . 6 体结构设计 . 6 动机的选择 . 6 装置的设计 . 8 动带的设计 . 8 带带轮的设计 . 11 动轴的设计 . 12 齿条和订齿的设计 . 17 盘的设计 . 19 格式凹板的设计 . 19 料口及脱粒机上盖的设计 . 20 架的设计 . 21 承座的设计 . 22 米脱粒机上的标准件的选择 . 22 章小结 . 20 第 3 章玉米脱粒机的安全操作 . 24 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 1 - 第 1章概述题研究背景及意义玉米脱粒机的使用是在玉米穗晒干或者烘干之后，进行种子加工，这种机器国内外很多但是发展又有很大的差异，国内玉米穗对于水分的要求一般在 35而国外的技术可以达到经过玉米烘干室之后再脱粒1。然而，国内的玉米脱粒企业普遍规模较小，相对而言，没有足够的资金建立干燥室，基本上没有耳朵干燥过程 2。国内种子企业通常采取的方法是，玉米穗在广场上晾晒，减少了 18的水分含量，其次是脱粒，干燥，然后通过使用玉米烘干室，玉米水分下降了 13。当遇到水分高的玉米，会降低脱粒质量，这导致了脱粒损失率升高 3。在了解了玉米脱粒机在国内外的发展，随着国情的发展，开发出符合市场需求的满足高脱粒率，破损率低的玉米脱粒机，已经成为我国的种子加工迫切需要真正的解决问题 4。内外研究现状随着科技快速发展和进步，机械化在玉米的脱粒过程中起到了很大的推动作用。机械化取代了原来的手工工作，提高工作效率，降低工作强度。然而，现有的玉米脱粒机，仍存在一些问题：玉米脱粒机，或重或苛刻的工作场所 5。目前对家庭作坊式玉米脱粒有一定的难度，如果使用的是一般的大中型玉米脱粒机进行少量的玉米脱粒将是资源的浪费，而且还污染了环境 6。小型人工玉米脱粒机，不用汽油发动机，柴油发动机动力而是使用一般家庭用电的设计，玉米脱粒机的使用，给农户以及工厂带来了质的飞跃。据统计玉米脱粒机在 3 个小时内的工作可以代替 3 个人一天的工作。玉米脱粒机的使用解放了生产力，也大大提高了生产效率 7。外研究现状分析自 1785 苏格兰人安德鲁米克尔发明第一台旋转脱粒设备，对玉米脱粒试验研究很多，新的玉米种子脱粒机也得到了大的发展。在 1815年，第一台专用于玉米脱粒的机器问世。该机器由美国研发，该机器为第哈尔滨理工大学学士学位论文 - 2 - 一代玉米脱粒机。该机器工作部位是盘型装置在装置中有钉子进行脱粒。人工在摇杆处进行摇动，盘状盖压住玉米穗，钉子进行脱粒。在第一代脱粒机后，第二代脱粒机由加拿大公司生产出来。脱粒机是由三个橡胶组成脱粒结构。并且在辊的旋转速度不同的方向相同，三个差分转速的摩擦力下产生由辊分离玉米粒的。本机不损伤胚芽，玉米芯不断，有破损率低，低速率脱净，并有适应性强的特点 9。脱粒机得到飞跃的发展是在美国团公司生产出了脱粒机。这种脱粒机采用的是挤搓技术。相对于第一代和第二代，第三代脱粒机得到了突破。在种子脱落时机器对种子产生的破坏大大的减少，对于单个玉米穗还是多个以及玉米穗的大小都可应用。这种性能的脱粒机首先在发达国家得到了推广。脱粒机高生产率（ 10小时），约食破损率，但其庞大的规模，其价格相对昂贵。到目前为止，已在全国推出了四款脱粒机 10。内研究现状分析在上世纪七十年代初，中国自行研制的基于大型和中型玉米脱粒机的轨道玉米脱粒机已被广泛使用。进入八十年代，开始了农村家庭联产承包责任制，由于使用的增多各式各样的脱粒机开始出现，我国在这时制订了脱粒机的各项准则。在改革开放初期，我国开始发展农业并实行农业发展机械化。对农业也有更深的要求。对种子的质量、品种要求更高，为此推广出了“种子标准”系统。国家在现有技术很难完成，从国外购买了一批种子加工设备。在 1996 年，重庆市农业科学研究所陈露揉根据总结脱粒机的使用研究出了脱粒机公式。紧接着在 2001 年何小鹏院士所在研究所对玉米脱粒机研究取得了突破性进展。何院士对玉米脱粒机进行自主研发，并根据美国进口来的设备进行研究学习。在挤压式脱粒机设备上有了更新的发展。接下来在 2007 年，沉阳农业大学，李心平玉米脱粒机的行进速度研究 12。社会目前发展迅速，我们在机器的影响下生活。我国目前农业是国民经济的基础，这是对我们国家农业的机械化发展广泛普及的基础，加强农业生产，同时大大减轻了农民的劳动强度。据不完全统计，中国北方种植玉米，小麦等农作物已经占到我国的农业经济的大约 45，而同年的出口，北部地区达到全国的 20。因此，中国需要生产更多的北方农业机械化，以提高农业劳动生产率。目前，中国北方大部分地区，从种植粮食到粮食收割，粮食仓储，基本实现了农业机械化，然而，让我们更可喜的是，研发和利用每台机器有一个非常乐观的市场，创新科技与开拓市场丙哈尔滨理工大学学士学位论文 - 3 - 并存。本对文仅玉米脱粒机进行了研究和探讨，小型人工玉米脱粒机本设计中，玉米已经剥皮，经过一段时间风干，然后由玉米脱粒机玉米粒和玉米芯的动作来分隔后。玉米脱粒机主要由进给装置，脱粒装置分离，以及齿条齿轮和其它部件。其工作原理是：当钉齿的旋转运动的玉米脱粒机使玉米脱粒 13。因此，玉米粒和玉米芯的相分离来实现脱粒的目的，再用螺旋状排列钉齿，出料口送出玉米棒结束，玉米粒从栅栏格脱落，滑动到脱粒机外面，不断填充种循环反复，完成脱粒过程。有的大型玉米脱粒机图 1龙江省宁安市专利号为 200620021009 的玉米脱粒机主要由机架、牵引架（ 1）、发动机（ 2）、离合装置（ 3）、上料装置（ 4）、滚筒脱粒器（ 5）、清粮筛（ 6）、吹风机（ 7）、传动箱（ 8）及地轮（ 10）等零部件组成。电机经离合装置（ 3）、皮带（ 54）带动上料装置（ 4）送玉米给机架上的滚筒脱粒器（ 5）进行脱粒；同时，皮带（ 53）与吹风机皮带轮（ 71）相连，带动吹风机（ 7）和清粮筛（ 6）运动；玉米脱粒后经传动箱（ 8）到二次回收装置前端，通过摆杆与机架相连其后端通过连杆（ 302）与清粮筛（ 6）尾端相连，地轮（ 10）固定在机架上。图 1有大型玉米脱粒机种大型玉米脱粒机体积大、笨重，不适于农村家庭的哈尔滨理工大学学士学位论文 - 4 - 使用；利用滚筒的脱粒方式效果不好破损率也较高，在大型企业中推广也有一定的局限性；机器的结构复杂，成本高、费用高、维修难度大，使玉米加工的成本极大的增加；另外，机器工作时耗电量大，不节能，而且有极大的噪音，环保性能差。有的中型玉米脱粒机图 1示为天津市专利号 200520130474 的玉米脱粒机，其组成主要包括机架（ 1）和设在机架上的动力机，上盖，进料斗，玉米粒出口（ 18），芯棒出口，辊等。玉米从料斗掉下后，通过转动的辊（ 10）送给辊（ 11）脱粒，辊（ 11）脱粒后至辊（ 12）又进行第二次脱粒，辊（ 11）和辊（ 12）的下部均设有与其呈同心安装的半圆柱状底网筛（ 15）对玉米粒进行筛选。玉米粒从出口（ 18）装袋，玉米芯棒经上盖下部出来。玉米脱粒机采用脱粒滚筒对玉米棒滚动撞击的办法脱粒，因此，在脱粒的过程中，玉米棒很容易被打碎且玉米粒会由于挤压而受损；脱粒后杂质较多须用风力清选，才能收集到干净的玉米粒；而由于出料不连续，很多使用者会用手将玉米芯从机器中扯出来，极易导致手被滚筒打伤甚至打断，十分危险。该机器存在破损率高，生产效率低下，安全性不足的缺点。图 1现有中型玉米脱粒机哈尔滨理工大学学士学位论文 - 5 - 设计研究内容本设计研究方向为家用小型玉米脱粒机。相比大型和中型玉米脱粒机而言，本设备有便携、易操作、电驱动、成本低等特点，针对大型与中型玉米脱粒机笨重，消耗大的特点，本设计进行了优化改良，更适合家庭以及小型生产作坊使用。章小结本章节描述了本次课题研究的背景和意义，介绍了玉米脱粒机的国内外研究现状和历史沿革，还对现有的大型与中型玉米脱粒机优缺点进行了简单的分析，简要阐述了本次课题的研究方向。哈尔滨理工大学学士学位论文 - 6 - 第 2章玉米脱粒机的总体设计对有关脱粒机的资料进行查看，了解，对方案进行设计，对零部件进行设计，在设计的过程中发现问题解决问题，对设计进行优化，一直到将整个设计都完成。要设计传动装置，将传动部件还有支撑部件的有关数据算出来。按照正常对机器进行设计的方式，正常都是先设计总的方案，在设计总方案的时候一开始要对机构进行有关的解析，在解析过后对每个部件的作用以及载荷进行分析。受力以及工作要求确定后相应的脱粒机结构也定下来。脱粒机总体方案定下来之后，也要进行图纸设计，把设计中每个器件相应数据展现出来。体结构设计将传动方案确定下来，确定使用哪一种电动机，将传动部分的运动数据，还有动力数据都算出来，将总传动比确定下来，将每一级的传动比都确定下来，这样就可以算出来每一个轴的功率，还有确定转动的速度与转矩大小。图 2型玉米脱粒机算并选择电动机根据实际工作情况总结得到钉齿受到的载重是 40N，在通电后电动机提供动力后，钉齿条在滚筒上的展开快速运动。在工作中，玉米的进入会使钉齿条受到一定的压力，根据分析这种压力为切向力，相应的其他两个钉齿条不做运动，根据以上分析得到脱粒机在提供动力后受到切向力为：哈尔滨理工大学学士学位论文 - 7 - 4 0 7 2 5 6 0 M Z 式中： N作用在钉齿上的力 M在工作中相应钉齿的数量 Z在工作中相应钉齿条的数量电动机提供动力后，脱粒机上的钉齿条和钉齿开始运动。根据分析钉齿条和钉齿需要有同样的速度。其速度大小取决于主轴转速、钉齿半径。 4 2 1 0 0 0 轴式中： V 钉齿的转速轴转动的速度 D 钉齿到轴心的距离根据实际生产需求分析，在主轴阶段需要提供的速度在 750 850 范围内，这样若采用 V 带传动，则选择传动比是 2 4，这样钉齿条和钉齿需要有同样的速度，查考参考资料得电动机转速范围计算为： 2dn i n（ 4 7 5 0 1 5 0 0） 3000 r/ 在这个范围内查考电动机手册得同步电动机转速为： 720r/440r/2900r/工作中要考虑电动机转速、转速等因素。查考机械原理设计手册得到三种相应电动机的类别。这三种电动机各参数的对比如下表 2示：表 2- 1 电动机的型号和技术参数及传动比方案发动机型号功率P / k % ）电动机重量（功率因数1 Y 1 6 0 8 5 . 5 750 720 85 119 0 . 7 42 Y 1 3 2 S 2 - 4 5 . 5 1500 1440 8 5 . 5 68 0 . 8 43 Y 1 3 2 S 1 - 2 5 . 5 3000 2900 8 5 . 5 64 0 . 8 8实际的工作中要考虑电动机的自重，和相应参数要满足各工作要求，并且哈尔滨理工大学学士学位论文 - 8 - 工作中所需要的电动机功率要大于理论值。因此综合考虑在不产生浪费并且满足工作使用的前提下选择第三种类别的电动机。在电动机中各尺寸的设计也要满足要求，具体设计如表 2示：表 2动机各尺寸详情中心距离H 外壳尺寸()2D 安装尺寸A*B 螺栓孔的直径K 轴伸出尺寸D*E 键安装尺寸F*出轴尺寸 G 32 4 7 5 3 4 5 3 1 516 140X 12 38 801X 33 动机的功率查考电动机设计手册得到电动机的功率计算方式为 /d w 。在式中a表示传动机总效率。传动机总效计算方式由传动装置上各传动部件效率相乘即1 2 3a ，上式中1、2、3代表着传动轴上每个传动器件的传动效率。那么传动轴上的总效率如下所示：滚动轴承到 1 =传动到 2 =筒转动 3 =1 1 2 3 0 . 9 6a 5 . 4 9 5 5 . 5 K 算并设计传动装置计传动带在实际生产需求中，根据脱粒机对动力的要求选取带传动，把电动机动力进行传输。分析脱粒机在工作时，传动带是挠性件，在工作中起到缓冲、减震的作用。在传动带作用下能够使脱粒机平稳的工作，也起到减少噪声的作用。但是带传动也有缺点，由于长期和带轮结合皮带会产生一些摩擦，使动力传输减少并且会影响皮带寿命，影响带传动传动比。传动比的不稳定不会影响整体的工作。只要传动比能够稳定在一个范围内就可哈尔滨理工大学学士学位论文 - 9 - 以。在带传动中，皮带可以保护一些器件的安全性。在工作中如果出现卡槽的现象电动机的动力不变，皮带的转动对器件提供了过载保护，不会使器件被破坏。在成本上，皮带成本比较低，维护简单。所以在传动方面最终选择 V 带传动。 1. 功率的确定 P式中：作情况系数 P 电动机提供的功率型号的选择参考以上的计算总结到功率电动机转速一样的小带轮的转速1参考资料机械原理基础得到带传动中 V 型皮带采用的是 B 型。（ 1）首次选取中主动带轮的基准直径为1D：查参考资料机械原理设计手册得到带传动中主动带轮的基准直径原则为1D 125 （ 2） V 带的速度 V 的计算： 11 5 1 0 0 0 根据要求 V 带速度范围为 10 20m/s，则速度 V 能够适应工作强度。电动机与主轴传动比的计算 121440 1 . 9 2750ni n （ 3）计算从动轮的直径 212 2 4 0 m 4. 传动中心距以及传动带的长度确定 1 2 1 20 . 7 ( ) 2 ( )D D a D D 02 5 5 . 5 m m 7 3 0 m 0 500210 0 1 20()2 ( )24a D D a 0 1 4 6 3 m 查考机械原理设计基础一书中查表 115 中，选择相近的基本长哈尔滨理工大学学士学位论文 - 10 - 度的公称长度可查得： 1 4 4 0 m 1 4 0 0 m 。查表得实际的中心距计算方法如下所示： 21 2 1 2 2 12 ( ) 2 ( ) 8 ( )8 D L D D D 20 530 5. 主动轮上包角的验算 V 型带包角的要求，要通过包角的大小确定，包角的计算如下所示： 0 211 1 8 0 5 7 . 3 1 1 6 6 . 8 1 2 0a 根据以上的计算结果得知所选择的 V 带能够满足工作强度。 6. V 带数量的确定 V 带的根数由下列公式确定： 00()k k p k 式中：0pV 带单根的许用功率值 0(kw)pk 包角所产生的影响系数化学线胶带，取 0p传动比产生的增量通过查考参考文献得到，，，0 ， 1 100D ，得到： 0 ，最终得到：根据取整原则得 3Z 7. 带的初拉力的确定在单根 V 带中查参考文献带传动技术得初拉力0 所示： 20 500 2 . 5( 1 )q k 式中： q 单位长度的传动带质量， 0 1908. 作用在轴上的压力的计算哈尔滨理工大学学士学位论文 - 11 - 在带轮轴和轴承的安装过程中需要考虑到带传动作用在轴上的力过查考参考文献得 V 带两边拉力差可忽略，那么 102 s i n 2 F 带轮的设计计算根据以上的计算总结带轮，比较，转速相对较低，因此最终选择材料采用灰铸铁硬度为构的设计带轮结构的设计取决于基准直径的大小，在带轮的形式及轮槽的大小选取时查参考文献车轮设计原理得设计如下所示：（ 1）对主动轮各项参数的确定根据以上的设计已经得知主动轮的直径1 125，相应的与它相配合的电动机轴的直径是1 38，故此根据已得到的数据利用计算公式得到1 (13) 47d 1 1 4 m m 3 0 0 m m ，最终采用腹板式带轮作用在主动轮上。带轮参数的选择：查考参考文献机械设计原理得到主动带轮的各项参数，详情请参考下表 2 表 2轮的各项参数带的类别 m f t s b B 16 5 20 14 14 8 考参考文献得到带轮的厚度计算如下所示： ( 1 ) 2B Z t s 74 （ 2）对从动轮各项参数的确定从动轮的选择，从动轮的选择比较简单，可以根据主动轮来确定。主动轮中带轮采用的是腹板式，而且2 240 m ，相比较2 300 m ，这样在从动轮方面选取的样式和主动轮相同。哈尔滨理工大学学士学位论文 - 12 - 从动轮各项尺寸的确定：查考参考文献带轮的设计手册得到带轮的各项参数，并根这些参数得到从动轮的厚度计算方法如下所示： ( 1 ) 2B Z t s 60 动轴的设计传动轴在整个机器中起着非常重要的作用，传动轴传递着转矩，并且承受一定的载重。在脱粒机中对轴的选择设计需要严格地筛选，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，在机器工作时物料的进入对机器瞬间的动力的瞬间要求比较大，并且冲击次数很频繁，所以在设计传动轴时需要对动力载荷进行要求，满足校核。传动轴的公用包括这几个。一是支持轴上所安装的回转零件，确定它本身的定位；二是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，大致可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，参考脱粒机本身的形状及尺寸和它在工作时遇到的工作环境和动力要求，所以脱粒机在选择主动轴时采取的是直轴式的阶梯轴进行动力传输。通过查考参考文献动力传动装置得到主动轴的最小直径的确定方法如下所示 2 3 (2式中： C 轴材料的 T的0p 工作时主轴提供功率 n 工作时主轴提供转速在轴的设计上对于材料的选择，通过查考参考资料金属的切削性能实验得到轴的材质一般选用硬度 650B ，调质处理的 45 号钢，进行加工，通过参考文献得到 118C ，最小直径的计算方法如下所示： 3m i n 5 . 31 1 8 2 3 m 在轴的实际加工中要考虑轴的其他要求，比如带轮的内侧需要加工孔，以便于安装带轮。安装带轮的同时需要对带轮进行定位，需要使用定位键，轴上需要开键槽。这样会减弱轴上的载荷承受力，考虑到载荷力的减弱，通过查考文献得到轴在加工时直径增加至少 5%，最后可以得到轴的直径为 25 。带轮的安装一般放置在输出轴上。为了保证轴和带轮相配合时能够适哈尔滨理工大学学士学位论文 - 13 - 合尺寸。通过以上的计算和参考实际的工作强度最终输出端直径为30 轴的最小直径确定后需要对轴一侧的带轮厚度进行设计通过查考参考资料机械设计原理可以得到在选取带轮厚度为 60 ，相应的临近处轴的直径选用尺寸为 30 ，此段轴的距离为 66 在轴上需要安装器件为了使器件安装位置牢固准确在轴的右侧向外伸出一些，作为轴肩，所以在轴的段选用轴直径尺寸为28 ，最后的输出轴安装的定位采用的是普通平键定位。通过查考参考文献花键的设计及加工得到键的类别为普通平键，普通平键的基本尺寸为 8 7 35 。根据玉米脱粒机在工作时的环境以及原理得知，脱粒机的工作原理是轴上带轮转动带动滚筒和钉齿进行运动，钉齿的排列方式为螺旋式排列，根据上面的计算可以知道 35 ，况且钉齿受力几乎可以忽略。故此在选取轴的轴承时选用的是相心球轴承，通过查考参考文献机械设计手册得轴承的类别选用 406，轴承的基本尺寸为 40 72 23 ，所以在轴的段和轴的段所采用的直径尺寸一致为 40 。在实际的加工中由于精度要求不大，会产生一定的误差，跟据参考资料机械加工手册得到机械加工时候的等位移量选取 8。在轴段进行安装钉齿，这一段轴的直径选用为 45 ，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 H/K，在轴上面长度为地方安装上钉齿滚筒，安装方式为焊接。选用的滚沟长度为 735 在前面已经查找到了倒角的设计原则，从而得到轴肩的倒角大小。轴端倒角在轴的两端均为 02 45 ，小轴肩为 01 45 ，轴肩的作用是减少应力所产生的影响。 4. 轴的强度校核 (1)通过查考参考文献得到作用在输出轴上的力的计算方法如下所示根据公式 2 9550000 pT n (2 0 0 3 3 式中： p 轴上提供的功率 n 轴上得转速 r/尔滨理工大学学士学位论文 - 14 - (2)钉齿条上的合力通过受力分析得到计算方法如式 222 2t TF d(280% (2 (2式中： d 输出轴上轴心到钉齿定的长度， 80%径向力占圆周力的百分数 637， 6 3 7 8 0 % 5 1 0 ， 0上所收到的力分别为圆周力向力受力方向参考图 2a）。 (3) 轴上水平方向受到的支座反力通过查考文献得到支座反力计算公式如下所示： 31 23L （ 2 式中：2L是轴上段到轴段到右侧三分之二的地方长度 3L是轴上段到右侧三分之二的地方到右侧段的长度 1 4 2 4 . 7 4 2 5 根据公式 2 21H t R （ 2 2 6 3 7 4 2 4 . 7 2 1 2 . 7 2 1 2 (4)轴上垂直平面内受到的支座反力通过查考文献得到支座反力计算公式如下所示： 31232L （ 2 式中： D 钉齿的顶端到主轴轴心的长度得 1 340根据公式 21v r R （ 2 2 5 1 0 3 4 0 1 7 0 (5)绘制受力弯矩图哈尔滨理工大学学士学位论文 - 15 - 在水平面内进行受力分析对轴上的 D、 C、 B 这几点进行受力分析计算方法如下所示： 0 M （ 2 12C H L1 2 7 5 0 0 N 根据以上计算结果绘制这几点的转矩图结果如图 2b)。在垂直面内进行受力分析对轴上的 D、 C、 B 这几点进行受力分析计算方法如下所示： 0 M （ 2 1 1 2cv L（ 2 1 3 4 0 3 0 0 1 0 2 0 0 0 N m 2 1 2 2ac v v L （ 2 0 2 2 03 4 0 3 0 0 1 0 2 0 0 0 N m 根据以上计算结果绘制这几点的转矩图结果如图 2c)。综合以上水平面和垂直面的转矩分析得到： 0 M 2211 163280c C H C M N m m 2222 163280c C H c M N m m 根据以上计算结果绘制这几点的转矩图结果如图 2d)。 (6)绘制受力弯矩图 9550000BC n （ 2 0 0 3 3 N m 0 式中： p 电动机的额定功率 n 主轴转速根据以上计算结果绘制这几点的转矩图结果如图 2e)。 (7)计算并绘制当量弯矩图 B 点处受力分析：哈尔滨理工大学学士学位论文 - 16 - 4 1 3 1 9 . 7 4 1 3 2 0 N m C 点左端受力分析： 221 ( ) 1 6 8 4 2 7 N m mc c a T D 点右端受力分析： 2 1 6 3 2 8 0 N m mc c a 根据以上计算结果绘制这几点的转矩图结果如图 2f)。图 2 所收到的弯扭图 5. 轴的强度校核在进行强度校核时，一般采用的方式是校核承受载荷最重，或者轴的截面积小受力较大的危险截面进行校核，通过查考参考资料机械强度校核得到计算方法如下所示：哈尔滨理工大学学士学位论文 - 17 - 22()a （公式 2 式中： W 轴的抗弯抛面模量， 3 轴的许用应力，在实际的工作中轴所受到的弯曲应力会不同，通常会从 1b、 0b、 1b 中选取其相应的数值，查考参考文献机械应力计算得到应力计算如下所示： 1 6 . 3 M 1 4 0W 从机械应力计算得到，对于 600B 受对称循环变应力时的许用应力 M P 2 6 . 3 M 。齿条以及钉齿的设计轴的设计是传动部分的主要部位，那么钉齿条的的设计关系到最主要的功能脱粒机的脱粒功能。钉齿条设计的好坏影响着脱离的种粒是否完好以及玉米粒和玉米芯分离的好坏。脱粒机在运动时，动力通过传动装置传到滚筒上，滚筒上有四根齿条，滚筒带动齿条进行匀速的运动。然后工人将需要脱粒的玉米穗放入脱粒机中，由于滚筒是在做匀速运动，玉米穗进入后会与钉齿条接触。钉齿条会接近玉米穗对其进行剥离。玉米穗经过四条钉齿条匀速的剥离下，籽粒渐渐脱落。钉齿条安装在滚筒上，呈螺旋状分布，这样分布是因为玉米穗在剥离后，玉米梗会随着滚筒的转动从而排出。同时，每一条钉齿条上的钉齿同样在进行脱粒，这样为了获取更高的脱粒率。玉米脱粒机的主要功能是脱粒，起到关键脱粒作用的是钉齿条，因为始终钉齿条与玉米穗接触并剥离籽粒。 1. 钉齿条的总体结构设计在上面已经介绍到钉齿条起到最关键作用，进行剥离籽粒的作用，并且钉齿条收到的瞬间冲击比较大，工作强大较大。钉齿条是安装在玉米脱粒机的滚筒上面，一共含有四条钉齿条，每条钉齿条之间相差 90 ，在每条钉齿条上安装钉齿的个数范围在 7 10 个钉齿，单个钉齿的尺寸为 12 ，四条钉齿条均匀安装在钉齿滚筒上，钉齿均匀的安装在钉齿条上并且为了排出玉米梗在其上螺旋方式安装，钉齿条的安装尺寸为相邻钉齿条横向长度为 50 并且承两条螺旋均匀排列，安装完钉齿和钉齿哈尔滨理工大学学士学位论文 - 18 - 条后需要对其进行固定，通常采用的方式为在钉齿条的前后两侧采用厚度是 5直径是 230 的圆形盘进行固定，在两个圆盘上均匀开有钉齿条宽厚的方孔，四个方通孔均匀承分布，然后将四条钉齿条从四个方孔中穿过，在钉齿条的另外一侧也选用厚度是 5直径是 220的圆形盘进行固定，是钉齿条穿过方孔而且在圆盘的表面漏出 2 3由于在二者连接时为了连接方便采用的是焊接完成。这样焊接以及安装的器件机构稳定，工作强度大。在上面圆形盘固定钉齿后，由于钉齿条的长度过长所以为了适应工作强度，提高齿条的刚度，适应

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