444 玉米脱粒机设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】
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444 玉米脱粒机设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】,玉米,脱粒机,设计,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
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I 目录 1 引言 . 1 2 玉米脱粒机总体结构 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 总体设计 . 2 3 玉米脱粒机的设计 . 2 动机的选择 . 2 齿条上的钉齿转速 . 3 齿滚筒的转速 . 3 动机的功率 . 3 动机的转速 . 3 4 带及带轮的设计 . 4 . 5 定计算功率 . 5 择 V 带的型号 . 5 定带轮的基准直径 . 5 定传动中心距和带长 . 5 算主动轮上 的包角 . 6 定 V 带的根数 . 6 定带的初拉力 . 7 V 带传动作用在轴上的压力 . 7 5 V 带带轮的设计 . 7 . 7 . 7 动带轮的设计 . 8 6 传动轴的设计 . 9 . 10 步选择输出轴系 . 10 r 值 . 10 弯扭合成条件校核轴的强度 . 10 轴的简图 . 10 输出轴上的所受作用力的大小 . 10 齿条上的合力 . 轴上水平面内所受支反力如图 . 轴在垂直面内所受的支反力 . 作弯矩图 . 12 弯矩图 . 12 当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图） . 13 核轴的强度 . 13 钉齿条的设计 . 14 齿条的总体结构设计 . 14 齿条及钉齿的设计 . 14 齿的设计 . 15 盘的设计 . 15 8 栅格式凹板的设计 . 16 9 入料口及脱粒机上盖的设计 . 17 10 机架的设计 . 18 11 轴承座的设计 . 18 12 玉米脱粒机上的标准件的选择 . 19 . 19 . 19 13 玉米脱粒机的安全操作 . 19 机械“爆炸” . 19 . 19 14 玉米脱粒机的维护 . 20 . 20 . 20 结论 . 21 致谢 . 21 参考文献： . 21 1 玉米脱粒机的设计 *宾 （ *学院 机械电子系 机械设计制造及其自动化 0301 班） 指导老师： 摘要 ： 为了降低 农民在玉米脱粒时劳动强度 、 提高工作效率 ,设计玉米脱粒机。 该机主要有入料口 、 栅格式凹板和钉齿脱粒 滚筒 及传动部件 等 组成 。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。 关键词： 玉米；脱粒机；结构；设计 1 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是课题讨论研究，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 2 玉米脱粒机总体结构 玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。整体组成如图1 所示： 料部分 入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一厘米厚的铁板制成，入料 部 位 与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。 粒部分 脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的 缝隙漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料 口 ）排出机体之外。 选部分 筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。 2 架部分 机 架是由左机架、右机架、出料口、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三毫米厚的角铁制成。 米脱粒机的总体设计 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。 图 1 总体结构 3 玉米脱粒机的设计 根据脱粒机一书的介绍，有关玉米脱粒机 的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750 850 栅格式凹板的直径 为 320其凹板的长度为 710在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿，总共 28 个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为，滚筒上的钉齿长度为 动机的 选择 根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为 40N ，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中 均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，602740* ，即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为 560N 。 其中： N 钉齿所受的力 M 参与工作的钉齿个数 Z 参与工作的钉齿条数 3 齿条上的钉齿转速 当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转 速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径，即： 0 060 2022 0 07 5 0 060 ）（轴， 其中： V 钉齿的转速 轴N 脱粒机主轴的转速 D 钉齿距轴心的距离 齿滚筒的转速 玉米脱粒机所需功率为由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：1000，计算求得 ： 00 。 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a，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即321 a，其中 1 、 2 、3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） 即取 1 = 带传动 即取 2 =筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 3=1 则 0 0 01 0 0 0 动机的转速 根据资料脱粒机一书可查得主 轴的转速在 750 850 按机械设计指导书中表一所推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比 i 2 4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为： 2（ 15007504 ） 3000 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， 如表 1： 表 1 电动机的型号和技术参数及传动比 4 方案 电动机型 号 额定 功率 电动机转速 基本参数 P/步 转速 满载 转速 效率（ %） 电动机重量（ 功率因数 1 50 720 85 119 500 1440 8 000 2900 4 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 3 比较适合 。因此选定电动机型号为 选电动机的额定功率载转速900r 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 载 时 额 定 电 流 额 定 转 矩 最 大 转 矩 转速 r 电流（ 380V） 效 率 % 功率因数 440 11 电动机尺寸列表 单位 中心高 H 外形尺寸 )2( 底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸 装键部位尺寸 电动机的输出轴尺寸 G 132 315345475 140216 12 8038 4110 33 4 带及带轮的设计 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 带及带伦的结构简单、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）。 5 动带的设计 定计算功率 其中： 工作情况系数 P 电动机的功率 查机械设计基础一书中的表 14 7 可知： 择 V 带的型号 根据计算得知的功率带轮）的转速 1n （与电动机一样的速度），查机械设计基础一书图 14 12，可以选择 V 带的型号为 B 型。 定带轮的基准直径 （ 1） 初选主动带轮的基准直径 1D ：根据机械设计基础一书，可选择 V 带的型号参考表 14 2，选取 1D 。 （ 2） 计算 V 带的速度 V： 1 V 带在 10 范围内，速度 V 符合要求。 电动机与主轴传动比的计算 3） 计算从动轮的直径 2D 4012575014401212 定传动中心距和带长 取 )(2)(121 即： )2 4 01 2 5(2)2 4 01 2 5( 取： 000 带长 012210 4 )()(22 a d 6 即：5004 )125240()240125( 463按机械设计基础一书中查表 14 5，选择想近的基本长度周长查得： 440， 400。 实际的中心距可按下列公 式求得： 8)(8)(2)(2 1222121 也可用经验公式：20 求得 ： 30 算主动轮上的包角 01201 60180 a 即： 001 6050 0 12 524 018 0 求得 ： 001 a 满足 V 带传动的包角要求。 定 V 带的根数 V 带的根数由下列公式确 定： )(00其中 ：0p 单根普通 V 带的许用功率值 )(0 k 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 75.0k ，对于化学线绳结构的 胶带，取 0.1k 。 0p 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，其计算公式如下： 10001.0 式中： T 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 14 10 1n 主动轮的转速 查得： T 7 则： 查表取值： k 0 001 查得： 1 7 取 3Z 根 定带的初拉力 单根 V 带适当的初拉力020 ) 0 0 pF 其中： q 传动带单位长度的质量， 即： 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 Q ，它等于 V 带两边的初拉力之和，忽略 V 带两边的拉力差，则 Q 值可以近似由下式算出： 即： 2s o 5 V 带带轮的设计 轮的材料选择 因为带轮的转速 ，即 5 ，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁 ，硬度为 150 构设计 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，设计如下： 主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸 251 ，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是 81 ，因此根据经验公式 D 47)3 1 d 00114 ，所以主动带轮采用腹板式。 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。 表 带轮的结构参数 单位（ 8 带的型号 m f t s b B 16 5 20 14 14 38 动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( 求得 即 ： 814220)13( 主动带轮的结构如图 2： 图 2 主动带轮的结构 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 402 ，002 ，所以从动带轮同样采用腹板式。 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。 表 带轮的结构参数 单位（ 带的型号 m f t s b B 16 5 20 14 14 38 动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( 求得 即 ： 814220)13( 从动带轮的结构如图 3： 9 图 3 从动带轮的结构 6 传动轴的设计 传动轴是玉米脱粒机的主要设计部件之一，他在玉米脱粒机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，玉米脱粒是瞬时冲击很大，而且冲击次数很频繁的工作环境，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。它的主要公用是：一是支持轴上所安装的回转零件 ，使其有确定的工作位置；而是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，根据玉米脱粒机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，玉米脱粒机的主轴选用直轴形式传递，而且选用直轴中的阶梯轴。此轴的设计如下： 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式： 30 其中：0A 轴常用的几种材料的 T 的0p 主轴上的功率 n 主轴上的转速 轴上的材料由机械设计基础一书中表 18 1 可以查到，应选取调质处理的 45 号钢，50 ，书中表 18 2 取 1180 A ，于是得 ： m 输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，必在轴上开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加 5%以上，这样增加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： 5%)51(213%)51( 主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴 10 径选为 25机械设计基础一书。查表可以得知带轮的厚度 8 ，则取输出轴的次段轴径为 5 ，其长度为 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足带轮的轴向定位要求， 轴段右端需要制出一个轴肩，故取 段的轴直径8 ，输出轴的径向定位由普通平键来完成。选用键的型号为普通平键 为 3578 。键的型号可以通过查机械设计基础一书取得。 步选择输出轴系 由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和钉齿滚筒，其上的钉齿承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根据 8 ，初步选取支撑的轴承为相心球轴承，在机械设计手册查得相心球轴承的型号为 406，它的结构尺寸 为 237230 ，故取 段与 段的直径相等，即 0 。 考虑到机体的制造误差等原因造成的安装错位 或是借口不齐等，滚动轴承应在机体内有一段移动的位移，查机械设计手册可等位移量 。 取安装钉齿的轴 段的直径为 0 ，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67 上在距离 ，焊接钉齿滚筒，已知钉齿滚筒长为轴的基本结构如图 4： 图 4 轴的结构 定输出轴上的圆角半径 r 值 按前面所述的原则，求出轴肩处的圆角半径 r 的值，详细见图。轴端倒角在轴的两端均为 0452 ，小轴肩为0451轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中。 弯扭合成条件校核轴的强度 轴的简图 输出轴上的所受作用力的大小 根据公式： 9550000求得 其中： p 电动机的额定功率 n 主轴的转速 11 即： 7 00 3 37 50 5 0 0 齿条上的合力 根据公式：求得 其中 ： d 输出轴的轴心到钉齿定的距离 即 ： 372207 0 0 332 根据公式： %80其中： 80% 径向力占圆周力的百分数 （根据脱粒机查得） 即 ： NF r 5 1 0%806 3 7 根据公式： 求得 由于玉米脱粒机的主轴轴向不受力。 则取 0据脱粒机查得） 圆周力轴向力b） 上水平面内所受支反力如图 根据公式： 3231 FR 求得 其中： 2L 是输出轴上 段的中心线到 段距左端三分之一处的距离 3L 是输出轴上 段距左端三分之一处到右端 段中心线之间的距离 即 ： 46 003 00 6 006 371 根据公式： 12 求得 即 ： 2 1 46 3 72 在垂直面内所受的 支反力 根据公式： 32312 求得 其中 ： D 钉齿的顶端到主轴轴心的距离 即 ： 40600300222006005101 根据公式 ：12 求得 12 即 ： 7 03 4 05 1 02 弯矩图 在水平面内，轴上 B 、 C 、 D 三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 0 M 21 求得 即： 1 2 7 5 0 03 0 04 2 5作水平面内弯矩图如图 1（ b）所示 在垂直面内，轴上 B 、 C 、 D 三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 0RM 求得 即 ： 1 0 2 0 0 03 0 03 4 01根据公式 ： 2212 求得 即 ： 1 0 2 00 0222003003402作垂直面内弯矩图如图 1 （ c）所示 合成的弯矩为 ： 0 M 163 2 80)102 0 00()127 5 00( 222 121 163280)102000()127500( 222 222 作轴的合成弯矩图如图 1 （ d）所示。 弯矩图 根据公式 ： B 9 5 5 0 0 00求得 即 ： 70033750 00 0其中 ： p 电动机的额定功率 n 主轴转速 0作轴的弯矩图 1 （ e）所示 13 当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图） B 点： a 4 1 3 2 3 1 97 0 0 3 点
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