1.201102新型谷物脱粒装置的设计

1、本科生毕业设计（论文）（届）工程学院题 目：新型谷物脱粒装置的设计学生姓名：学 号： 31专业班级：指导教师：本科生毕业设计（论文）诚信承诺书我谨在此承诺：木人所写的毕业设计（论文）新型谷物脱粒 装置的设计均系木人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作 者的观点和材料，均作了引用注释，如出现抄袭及侵犯他人知识 产权的情况，后果由本人承担。承诺人（签名人2015年4月20日新型谷物脱粒装置的设计摘要：本次所设计的脱粒装置在通过研究各种地形气候的因素和研究国內外的发展现状 之后，最总决定了选择全喂入式轴流式脱粒装置。首先进行了总体的设计方案的确定，通过 查阅书籍，了解脱粒原理，选择合适的脱粒方式，并

2、设计出较为合适的总体结构。然后在进 行脱粒装置关键零部件的设计，通过计算、设计和合理的取值，确定了脱粒装置的大致尺寸 结构。之后进行主轴的设计，取合适的材料，并对主轴进行了计算，强度校核。置后通过上 述的工作部件，确定合适的电动机，以防功率不足或者过高出现各种问题。在本次设计中，关诞的工作部件是脱粒滚简、滚简盖板以及主轴、凹板筛等，所以对于 他们的设计上是比较磴要的，故而在设计上对于这两者的至关重要。在设计滚筒时主要对滚 筒的形状、直径、长度以及滚筒钉齿形状和排列等做了详细的设计。同时对滚筒盖板的特点 进行了了解，对于其内部的螺旋导板的位置、高度、间隙和升角等进行了的设计。关键词：脱粒机 滚简

3、凹板筛生产效率The design Of the new threshingAbStract: ThrCShing in this design by StUdying a Variety Of terrain after the StUdy On CIimatiC factors and development StatUS at home and abroad, most determines the ChOiCe Of WhOle-feeding type axial flow threshing At first, the determination Of the OVerall de

4、sign scheme, by reviewing the bks, about threshing PrinCiPleS SUitable threshing InethOd and design a more appropriate StrIlCtUre KCy then threshing Unit SPare PartS design, CalCUIatiOn. design, and reasonable value, determine the approximate dimensions Of threshing StrUCtUre After the SPindle desig

5、n, SUitable materials, and to CalCUlate the spindle, and intensity. Finally, through the WOrk Of the above parts, identification Of a SUitable motor in CaSe Of inadequate POWer Or excessive PrOblemSIn this design, the major OPerating Part Of the threshing drum, drum COVer Plate and spindle, the COnC

6、aVe screen, SO their design is more important, SO design is CritiCal to both. In designing the drum major for the shape, Cliameter and Iength Of drum and drum SPike-tth ShaPe and arrangement, and SO do the detailed design DnIm COVer Plate SimUltaneOUSly UnderStanding the CharaCteriStics, for its int

7、ernal SCreW guide Plate IOCatiOiL height, ClearanCe. and angle have been designed.Key Words: ThreSher DrUm IntagIiO SieVe PrOdUCtiOn efficiency目录1绪论11.1课题背景11.2国内外发展现状11.2.1国内发展现状11.2.2国外发展现状11.3研究内容22脱粒装豊总体方案设计32总体方案设计32.1脱粒原理32.2总体结构32.3工作原理43脱粒滚简的关键零部件设计53.1脱粒滚筒的设计53.1.1滚筒的外部尺寸设计（包括选择直径长度）53.1.2滚

8、简钉齿的设计（包括形状和排列）63.1.3滚筒盖板的设计93.2凹板筛的设计103.2.1凹板筛的型式选择10322.凹板筛的包角113.2.3凹板筛间隙的确定114主轴的设计和校核134选择主轴材料134.2初步确定主轴直径1343主轴结构设计144.4主轴上零件的周向定位144.5滚筒主轴的强度校核144.5.1.对主轴进行受力分析144.5.2计算水平面上的剪切力和弯矩154.5.3计算垂直面上的剪切力和弯矩154.6键连接的强度校核165电动机的选择185.1电动机类型和结构185.2选择电动机的容量185.3选择电动机的型号19总结20参考文献21致谢221绪论1.1课题背景轴流式脱

9、粒机大多用于水稻的脱粒。中国是一个农业大国，水稻是中国重要的粮食作物， 水稻种植而积约4.5亿亩左右。全国水稻种植而积约占粮食作物而积的35%,产量是粮食总产量 的40%o在全球水稻的生产中，我国单体产量和总体产量都在先头行列。2012年水稻总产实现了 连续9年增产，水稻单体产量也连续六年达到历史最髙水平。从杂交水稻到超级水稻，然后的水 上中稻，都在世界种植技术前列。水稻脱粒机在南方水稻生产区利用率较髙，但都是以简易的人 力带动或以人工踩踏为动力的梳刷式滚筒脱粒机较多，这种脱粒机的重量大，运输不方便，效率 低下，耗时耗力，并且脱离效率低，附带着大量的稻根和稻叶，谷物的破碎的概率髙。所以，对 脱

10、粒机创新的研究是非常重要的。12国内外发展现状1.2.1国内发展现状我国水稻脱粒机生产销售较多在南方水稻产区，但是其设备结构、技术水平都没有明显的突 破。同时脱粒机的发展在地域上很不平衡，除了河南、江苏、黑龙江、湖北等地区利用机械脱粒 粮食的数量比较髙之外（2500万吨以上），苴他水稻生产区对于脱粒机的使用率很低，更在于联 合收割机的开发，使的相当一部分地方的脱粒机市场受到不同程度的冲击。因此，创新和努力， 农用脱粒机的推广和发展需要相关部门和农业机械制造商。目前，水稻脱粒机的分析主要集中在 不同条件下的谷物脱粒脱粒方式不同。总体有以下几个方而：冲击脱粒原理，搓擦脱粒原理，梳 刷脱粒原理，挤压

11、脱粒原理，振动脱粒原理。我国的谷物脱粒机的研究起步稍晚，当前，谷物脱 粒机的研究主要有两类方式：一种方法是获得回归方程模型的回归分析方法：还有一种是对脱粒 过程分析假设，通过数学推导和构建数学模型的方法。前者在理论基础方而相对完善，缺少对 物体本质的描述，应用领域有限：后者在脱粒装置的理论方而研究足够的深入，但是难度相对较 大，进展较为缓慢。1.2.2国外发展现状国外对于轴流式脱粒机的发展，基本上以欧美型和日本性为主，所谓的欧美型，就是说这些 国家因为地域原因以旱地为主，地块较大，各类作物以小麦为主。但是日本型是指以水田为主， 田块较小，经营的规模也小，主要作物是水稻。所以说，前者所用的脱粒机

12、是大型的，大功率的, 而后者所用的脱粒机机型是以小型的或中型的为主。虽然欧美与日本两类地区的自然条件不同，在机型的选择上不同，不过他们在谷物的收获过 程中的机械化所经历的过程却是基本上相同的，也就是说，他们都是从收获过程的半机械化开始, 然后一点点的向机械化过渡，最总实现了收获过程的整体机械化。到了上世纪五十年代，上述两 个地区已经大致上实现了大部分区域的半机械化。例如美国在二十世纪五十年代就已拥有超过70 万台的谷物脱粒机，这时的机械化收获而积已占谷物总收获而积的75%。基本上已经实现了收获 过程的半机械化，直到七十年代初，美国谷物脱粒机的总体数量达到85万台之多。机械化收而积 达到了 95

13、%以上。现今的发展方向是大型、高效以及自动化。日本的谷物收获机发展的过程又有所不同，因为起步的原因，实现收获过程半机械化的进程 自然要比欧美国家慢得多，当然还不可排除一些客观原因，丄地地块小，且是水田作业，因此直 到上世纪六十年代的中期才开始对脱粒机进行合理化的探索。用了大概十年左右的时间，研制岀 多种脱粒机产品可以适用于日本的本土环境。现今已被大量推广使用，可以说已基本上实现了收 获的过程半机械化。在整体的研究方向上，大致可以有以下几个方而：一是机具的可靠性；二是对于操作性能的 改善和自动化程度的提高；三是根据不同的作物的生产环境研制岀适应性更强的脱粒装置，从而 达到提高脱粒机的适应性、效率

14、和工作质量等目的。四是提高劳动生产率。1.3研究内容了解脱粒机机构设计的基本原理和谷子脱粒的工艺流程、研究现有脱粒装置的性能、有 缺点及适应性，确左谷物脱粒装置的总体设讣方案，利用三维设讣软件完成轴流式脱粒装置 主要零件三维造型、虚拟装配。202脱粒装置总体方案设计2总体方案设计2.1脱粒原理脱粒装巻的脱粒过程的物理现象是比较复杂的，大体上可以分为冲击脱粒，揉搓脱粒，梳刷 脱粒等方法。冲击脱粒：主要依靠脱粒元件和谷物穗头之间相互冲击作用而使谷物因受冲击而脫离穗头， 从而达到脱粒的目的。生产率，脱离程度等与冲击强度成正比有关。但是冲击强度却与谷物的破 碎损失成反比：冲击速度大多数情况下可以用来衡

15、量冲击强度。揉搓脱粒：主要靠作物与脱粒元件之间的摩擦作用使谷粒脱离穗头而使谷物脱粒。脱离程度 与摩擦力的大小成正比关系，通过改变脱粒滚简与凹板之间的间隙大小，能调整搓擦作用的强度 的目的。梳刷脱粒：主要靠脱粒元件对作物穗头施加冲击拉力而将谷粒从穗头上拉扯下达到脱粒的目 的，"梳刷”的能力与脱粒元件的形状及脱粒滚筒上的脱粒元件的运动速度有关。从一台脱粒机的整体设计上来说，脱粒装置工作时不可能按单纯的一种原理来实现脱粒，大 多数都是以某一脱粒原理为主、英他原理为辅进行配合脱粒。在设计中，综合考虑环境等因素， 决定通过以冲击脱粒为主，梳刷原理为辅进行设计。2.2总体结构对轴流式脱粒机的设计

16、采用的是全喂入式脱粒机构，对于半喂入式脱粒机构，它对作物生长 的自然条件比较敏感，作物髙度、参差混乱的作物，可能导致脱净率下降。它适用于水稻脱粒， 小麦和大豆，汕菜，髙粱，谷子等作物的全喂入式轴流式脱粒机，属于农业机械设备。总体方案确泄的依据：1）完成谷物的脱粒，保IiE谷物脱净率在99%以上：2）要求谷物的破碎率小于等于0.5%：3）要求提髙生产率，简单的机构，体积适当，易制造、维修，工作靠谱，减少故障率；4）打碎的杂物与谷物尽可能的少：本次设计的轴流式脱粒机主要组成部件有脱粒装置、滚筒盖板、凹板筛、螺旋推进器、皮带 轮、扬场机以及机架（见图2-I）O主要技术参数指标：电机标左功率13Kw,

17、同步转数1500rmin. 电动机净重13IkgO56图2-1轴流式脱粒机的整体侧视图1机架2底板3喂入口 4导向板5盖板6钉齿式滚筒7排草口 8凹板筛 9摞旋推进湍 10扬场机2.3工作原理在工作时，谷物整体通过喂入口缓慢的均匀的喂入脱粒舱内，在舱内高速运转的滚筒带动的 高速钉齿把谷物引入脱粒室内，通过钉齿和盖板上的螺旋导板的引导作用，谷物做着圆周运动和 轴向的推移运动，同时位于下方的栅格式凹板筛对于运动的谷物产生适当的阻力。从而达到了谷 物在滚简的强烈打击下和栅格式凹板筛适当的梳刷揉搓下的脱离的目的，同时脱离之后的谷粒通 过了凹板筛的筛孔进入位于凹板筛下方的螺旋输送装置区，在这之后，谷粒通

18、过螺旋叶片的推进 作用不断地向一端运动，最后通过岀口到达下方的扬场机上的皮带上。最后在扬场机的抛洒作用 下，不断地使谷粒与碎叶碎杆等脱粒杂物互相分离，从而达到谷物的脱粒与淸选。3脱粒滚筒的关键零部件设计3.1脱粒滚筒的设计滚筒的作用在脱离机构是至关重要的，所对于滚简的几何参数和运动参数的设计也要相当的 重视，它对与一台脱粒机的整体工作性能具有决决左性的作用。开式和闭式两种型式是滚筒的主要型式，开式滚筒式将一泄量的杆齿等距的安装在齿根圆上, 而在齿杆上装有一立数量的钉齿，这种滚筒最适用于全喂入是的脱粒机，开式滚筒在结构上简便, 整体质量减轻，制作方便，容易维修，而且开式滚筒加强了对谷物的抓取能力

19、，在脱粒过程中， 作物进入此类的脱粒室内够因为空间的原因，具有了良好的蓬松效果，脱粒效果加强。同时不会 因为喂入谷物的厚薄而产生不适应性，从而减少了滚筒的堵塞现象，不过就算是堵塞了，对于开 式滚筒来说，排除也是相当的容易的。3.1.1滚筒的外部尺寸设汁（包括选择宜径长度）滚筒直径是一个脱粒滚简中的很重要的参数，它对与滚筒的动作等方而的性能有较大的影响， 大体来说，滚简直径越大，滚筒的胃口也就越大，消化的能力越强，那么喂入量就越大，脱粒和 分离能力也越强。脱粒滚筒的直径过大时，整体的设计就会偏大且重量大，不适合；但是脱粒滚 筒的直径过小时，又容易出现滚筒塞死等文艺，那么喂入量也小，不适合有大量的

20、生产要求，所 以也不合适：所以，为了避免缠草，对于最小齿根圆宜径的要求是齿根圆的周长不得小于作业地 区的最髙杆的杆长。即要求：叫Z或D.-TC式中：DO滚筒最小的齿根圆直径L 一一割下作物最髙杆的杆长因为设计要求，取Do =320 米，可得Do=1OO4.8亳米；这个长度满足我国大部分地区目 作物生长状况L 兀DQ选左好适合的齿根圆之后，就要确定一个合适的钉齿髙度h,利用下而的公式来讣算滚筒的 工作直径，也就是滚筒的顶圆直径D。D = D+2h对于钉齿的高度，不能太髙或者太低，不然对于其抓取能力和使用寿命都有较大的影响，所 以应该根据使用量的大小而不同。目前钉齿的髙度： 小 型 机取h=50-

21、60亳米 大中型机取h=70-75毫米因为在此次设汁中，使用的地区为丘陵等地区，不适合大中型机器，故而钉齿的高度取h=60 亳米：则顶圆直径D = Dii +2h=320+2 X 60=440亳米滚筒的长度也是轴流式脱粒机设计的一个重要参数，要使作物的脱净率提高，就应该使谷物 在脱离室内停留时间延长，所以和滚简的程度存在着正比关系。在全喂入式的脱粒机中，存在的这样的规律，大部分的中型机的滚筒长度在IOOO1100亳米 左右，而小型机的滚筒长度在500-700毫米这之间。本设讣的轴流式脱粒机为了延长在脱离室内 的停留时间，索取的滚简长度为1090亳米。如31图所示：3.1.2滚简钉齿的设计（包括

22、形状和排列）滚简中的主要脱粒元件是钉齿，对于全喂入式脱粒机而言更是尤其重要，颗粒物通过钉齿的 抓取进入脱粒室内，进入脱离是后的谷物又靠钉齿打击来达到脱粒的目的，茎秆在脱粒室内靠着 钉齿对他的作用，获得一个很高的圆周速度，使他能在盖板上沿着螺旋导板运动，从而完成脱离 室内的轴向运动，直到最后的甩出脱粒机也是靠着钉齿的高速运动完成。在工作时，全喂入式脱离机构是整体作物进入，从而造成了钉齿的高负荷，所以对于钉齿的 打击能力和整体强度有的较髙的要求，在全喂入轴流型脱粒机构的设汁中，指形钉齿的形状相比 较于英他的钉齿形状更加的合适。，钉齿的工作面都WIOo-15°的后倾角来达到减少碎草的目的,

23、 所以，为了同时达到避免带草和提髙钉齿的排草能力，采用了在齿髙2/3处后倾10°（如3-2图所 示）3.13钉齿的排列为了充分的利用每个钉齿，对于钉齿的排列也有一定的要求，从而达到以最少的钉齿数目却 达到最好的脱粒性能，按螺旋线排列的脱粒滚简比较适合于全喂入式的脱粒滚筒的排列(1) 钉齿排数IVl根据设计的要求，取M=6.当钉齿排数少于6排时，则增长了相邻两排钉齿之的抓取间隔，就会增加抓入谷物的厚度， 不利于脫粒和分离。而当钉齿排数多于6排时，其效果与6排是并无明显差异，故而增加的可避 免的机重和造价，我们采用6排的排列方式。(2) 排列的螺旋线头数K在全喂入轴流式滚筒工作过程中，因

24、其较长的流程和高速的转动，所以应该采用较少的螺旋 头数排列，一般均取K=I2头，小型脱粒机取K=I,而大、中型脱粒机取K=2。根据设计要求， 取K=2。所选用的齿杆排数M应是螺旋线头数K的整数倍，不然的话，每个齿上可能没有同等 数量的齿通过：即：M=整数K(3) 齿迹距a目前常取齿距o=8O-130亳米，全喂入式脱粒机取一个偏低值，但是这个值不应该小于80 亳米，这样就增加了齿数和整体的重量以及生产成本，但是不能为了减少成本等原因而取较大的 齿距，那会使脱净率降低。综上可取L0 =80, a=28a(4) 钉齿配置的步骤钉齿配苣展开图的作图步骤方法如下：选择M、K及a三个参数并计算出螺距t=a

25、M,j选择合适的滚简长度L,以滚筒长度L及齿根圆周长;TDo为边画一矩形，如图所示。把;TDO边长分成Nl等分，并在各等分上画与滚筒长度边的平行线，这些平行线即代表各排齿 杆的位置。在齿杆的两端画出钉齿配巻界限线，界限线离边端10-15亳米。自C点取CB=t,连AB得一斜线，即在圆柱面上的螺旋展开线。从C点取线段的长度（齿距），过每个端点做和AB斜线的平行线，得到斜线和杆的所有齿 杆的交点，即钉齿的位巻，就是在每个节点上装钉齿。此设汁的轴流式脱粒钉齿直接左位法如下：1100图3-3钉齿配逬展开图（4滚筒的线速度V对于一台具有良好脱粒性能的脱粒机来说，它的脱粒滚筒应该具有一个合理的线速度。对于

26、脱粒流程较长的全喂入轴流式脱粒滚筒而言，查阅参考资料常取V=20-25米/秒。所以在设计中 取滚筒的线速度V=24米/秒。滚筒线速度确泄之后，计算出应有的滚筒转速n：60n =D式中：D滚筒的直径。利用上述确定的滚筒的线速度，计算岀滚筒转速为n=1042rmino所以取滚筒转速n=1050rmino3.1.3滚筒盖板的设计（1）滚简盖板的特点在滚筒盖板的内部，装有引导作物螺旋轴向运动的螺旋导板，一般的小型脱粒机上装有2条 螺旋导板，中型脱粒机上装有3条螺旋导板，而在大型脱粒机上装有35条螺旋导板。此次设计 中，所涉及的螺旋导板数量取3条；这样可以适当的增加谷粒螺旋次数，延长运动行程，使得脱 粒

27、与分离达到一个较佳的效果（2）螺旋导板的位宜考虑导板的位垃是应该注意以下几个方而：1）在滚筒喂入口的地方，一般的情况下会以一条横板搁在喂入口处，以达到防止回草的目 的2）为了减少排草的难度，应该讲最后的导板设在岀草口的三分之一处。如图34所示：图3-4滚筒盖板的导板高度示意图（3）螺旋导板的高度对于全喂入轴流式脱粒装置而言，脱粒室中谷粒存在着一泄的厚度，这就导致到了导板的 髙度不能太小：如果导板的高度太小了，那么他就不能充分的引导谷粒做螺旋运动，而那些超 出的作会因为到不到导板的正确引导，降低了其轴向运动的速度，也影响了整体的脱粒效率， 同时还会引起滚筒的塞死。相反，导板的髙度也不能太髙，不然

28、对于整体的结构会有较大的影 响。目前小型脱粒机的导板髙度通常的取值在18-20亳米之间，大、中型脱粒机取值30-60 亳米之间，而在此次的设讣中，20亳米的螺旋导板高度是比较适合的。（4）螺旋导板的升角0螺旋导板的升角小时，减小了谷粒运动的阻力，不过同时也减慢了轴向运动的速度，减慢了 喂入速度；而升角大时，又增大了谷粒运动的阻力，不过却加快了轴向运动的速度，加快了喂入 的速度，一般常用20°-45°升角。在设计中去螺旋导板的升角0取40°。所设计的部件的特点如图3-5所示：图3-5滚筒盖板示意图3.2凹板筛的设计3.2.1凹板筛的型式选择对凹板筛的要求是粒物通过性

29、能好，有助于脱粒，不让长茎杆通过，漏下的小杂物也应该尽 量少，构造简单，易制造，重量轻和坚固耐用；根据总体设计方案，我选用了栅格式凹板筛，主 要是因为栅格式凹板筛的脱粒和分禽谷粒的能力都有较大优势，同时可以减少损失；栅格筛是用 钢丝和扁钢组成的筛孔，常见筛孔长X宽=20X15亳米，英中长为扁钢的距离，宽为钢丝的间隔, 材料常用2-3.5钢丝及20X3、20X4或20X5的扁钢，全喂入式用的凹板筛，为了提髙其 脱粒能力和加强其阻粒分离能力，通常钢丝从扁钢的对称中心穿过。根据参考数拯，在设计中材料采用中2钢丝和20X4的扁钢。3.2.2.凹板筛的包角对于谷粒脱粒的影响较大的还有凹板筛的包角大小，为

30、了增大分离而积，提升分离效果，应 该适当的增大包角，如果在设计中，增大包角，则相对的就可以对应的缩小滚筒的长度：查阅资料，在全喂入轴流式脱粒机中的凹板筛的包角大多在190° 205°之间。在此设计的凹板筛中采用了 202°包角，以此来增长谷物在脱粒室中的揉搓时间，从而降低未 脱净率。323凹板筛间隙的确定为了提髙脱粒机的脱净和分离能力，所选择的全喂入式轴流式脱粒机构因为苴在脱粒室内较 长的工作时间满足了该要求。为了减少断杆，增加喂入量和降低功耗，苴凹板筛间隙一般取10 25亳米，而在此设计的机构中凹板筛间隙取25亳米。所设计的凹板筛如3-6图所示：Illlllll

31、lllllllIlIlIlllllllllllllllllllIIIIIIIIlI IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IllllllllllllllllllllllllllllInIllIIIIIIIIIIIIIIIIIllIlIIllIlllllIIllllllllIIlIlIlIlllIIlIlIlIllIlIlIIIIIIIIIIIIIIH IlIIllIlllllIIllllllllIIlIlIlIlllIIlIlIlIllIlIlIIIIIIIIIIIIIIH IlllllllIIlIliillIilIIHIIIIlHiIIIIIIIIIlllIllIl IIIIIIII

32、IIIIIIIIIIIIIl Hiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii删删删I 删 IIUHIlllIUMq图3-6凹板筛的示意图通过设计，得到的大体虚拟装配图如37所示aJM丄ZONGZHUANGIUtASM dzhijiake.prt JJIAOIONG.PRTJ WS,PH3 EDAGUNTONGPRrI DAZHOCHENGZUO.PR Dazhoucheng-PRTI DAZHOUCHENGDUANGAhPRT L J DAZHOCHENGPRT J IbDAZHOUCHENGZUO ORT J IbDzhouchengou w

33、3i.prt J IbDUANIUOGAN PRT J IbDUNLUOGAN PRT J IbDUANLUOGAN PRT J IbDUANlVOGAN PRT J IbDUANlUOGAN PRT J IbDUNLUOGAN PRT J IbCHANaUO6N PRT J IbwANPfAN(PRT J IblUCMg WT J CHNUOOAN PRT J DINPIAN.5RT图3-7整体虎拟装配图UQ O. t 工nrMn MT4主轴的设计和校核4.1选择主轴材料碳素钢和合金钢是一般轴的材料，根据脱粒机的传动的功率和其他参数选择合适的轴的材料, 最常用的材料是45#钢，淬火和回火，组

34、织具有了良好的综合力学性能，即具有良好的强度，同 时具有良好的塑性和韧性，选用45#钢，调质处理：查机械设汁手册表11查得毛坯直径200 亳米，硬度217-255HBS,抗拉强度极限b=640Mpa,屈服强度极限s =355 Mpa,弯曲疲劳极 限-1 =275 MPa剪切疲劳极限p.,=155 Mpaa4.2初步确定主轴直径轴是机械传动中的重要组成部分，因此，合理的结构，强度要足够，必要的强度及稳眾的振 动，必要振动强度和稳左性。以及良好的工艺性在设计中都应该得到满足，轴的设计就是根据轴 上零件的泄位和固定要求，以及加工和装配要求，建立合理的结构形状和所有轴尺寸。在设计轴的初期，要对设计的轴

35、的直径进行一个大概的估算，在设计是，因为轴在工作时 主要受到扭矩作用，所以在计算时按照轴所受到的转矩来计算即可。扭矩强度条件为：9550×IO3 一式中： TT轴的扭转切应力，MPaT轴所受到的扭矩，N. mmn轴的转速，r/minP轴所传递的功率，Kw轴的许用扭转切应力，MPaW丁一轴的抗扭截而模, mn 对实心圆轴，VVr = d16,计算出轴的直径为:式中C为取决于轴材料的许用扭转切应力弓的系数，当弯矩相对转矩很小时，C取较 小值，牛取大值，反之，C取较大值，弓取较小值。几种轴材料的右和C值:主轴的材料2()lGr18M9Ti354540 Gr 2 Gr/p>

36、03030404052C16013514812513511811810710798根据选择的轴材料为45#钢，按照上述方法，通过估算得到轴的直径为dmin=44.5亳米，因此 取主轴的直径为48亳米。43主轴结构设计因为在工作中轴主要承受的扭矩的影响，考虑到强度，则以圆截面最好，空心矩形的次之， 脱粒室的宽度为IOOO亳米，轴承的宽度为45亳米，轮子边缘到腔壁的间距为140亳米和114亳 米，其中主动轮的一端为140亳米，另一端为114亳米。则轴长:L=IOOO+140+114+2 ×45= 1344 亳米。其结构如图61所示4.4主轴上零件的周向定位皮带轮的周向定位采用平键连接，由

37、手册查得平键截而b×h=14×9;根据轮毂的宽度选用平键为14X9X70；同时轴肩高度h般取为：h= (0.070.1) d,取为0.08X48=3.84亳米。4.5滚筒主轴的强度校核4.5.1.对主轴进行受力分析通过简化将滚筒上的受力通过键作用于轴上，同上，可以将轴承对轴的力简化为轴承机重载 荷作用于轴上。通过对轴上的力分析，由轴向力可以得岀：轴承的支点反力(即轴的径向力)、对 滚筒的作用力.电机的转矩，如下图62所示：6图42主轴受力4.5.2汁算水平面上的剪切力和弯矩画出水平弯矩图，并找出危险截而。剪切力：F2 = F4 =992NF5=1984NF点弯矩：MW =

38、F2 × 55OmnF5. 456 × IObNmm剪切图及弯矩图如下图6-3：剪力图9 92N弯矩图4.5.3汁算垂直面上的剪切力和弯矩画出水平弯矩图，并找出危险截而。剪切力：F1 = F3=1732NF6 =3464NF点弯矩：M2v = F1 ×550mm=9. 526 × IO6Nnlm剪切图及弯矩图如下图6-4：剪力图1732N弯矩图952. 6N. IU图444.5.4计算转矩T = 9550 X 冬=82. 7N对滚筒主轴的强度用第四强度理论校核，rJ有:1XVV校核结果：丄 E +0.75尸=+% + O"尸=21d2ZVVVV

39、OJd3= 46. 38Mlb所以受到最大力的截面安全：轴的强度安全，满足使用要求。4.6键连接的强度校核键连接就是用键把轴和轴上的零件联接起来的一种结构形式，这种联接方式具有结构简单，工作可靠，装拆方便；根据轴径d,査键的标准，得到键的截而尺寸b×h=14×9:根据轮缎的宽度，査键的标准，取 L=7(h校核条件：挤圧强度剪切应力p=pP dhl L P2T式中：T传递的扭矩：N.mnd轴径；mmh键的高度：mm1键的工作长度，对A型键l=L-b: mmp许用挤压应力；MParp键的许用剪应力；MPa键的材料：45号钢474×82.7×106dhl48&

40、#215;9×542T _2×82.7×106 dbl48×14×54校核： p二 14.18MPd p 558M Pa rp谷满足各方而都的强度要求。5电动机的选择5.1电动机类型和结构电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷 特点（性质大小、启动性能和过载情况）、转速来选择。由于本设计没有特殊的要求，以及设讣本身的要求，本设汁的电动机均由Y系列电动机中选 出，Y系列电动机适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合。最终本设讣选用Y系列三相异 步电动机。5.2选择电动机的容量标准电动机通过额泄功率来表示

41、它的容量，在选择电机时要求电动机的额肚功率要大于工 作功率。如果容量小于工作要求时，脱粒机工作就不能正常的进行：也可能因为长期的过载工作 导致电动机的使用寿命剪短。而容疑过大时，则会造成资源的浪费。电动机的容量会受到工作时的发热产生影响，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机 械，只要其电动机的负载不超过额左值，通常不必校验发热和启动力矩。所需功率为：Pii=KW式中： Pli工作机实际工作需需要的电动机输出功率：PW工作所需输入功率：电动机至工作机之间传动装置的总效率；工作机所需的功率吒应由机器工作阻力和运动参数计算求得，PW = TZZZ kw或RV =（心,-kwIOo0 W95577

42、w式中： F工作机的阻力：NV工作机的线速度：nVsT工作机的阻力矩；N*mv工作机的转速；r/minw工作机的效率；在此。电动机的输出功率已经通过计算获得，且机器的传动效率要求在97.5%以上，算出工 作输入功率：= Pdq =12. 7kw5.3选择电动机的型号对Y系列电动机,通常多选用同步转速为1500rInin和1 OoOr/min；在这次的设计中,在综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及传动比的特点及大小等相关参数之后，最总 决左选用1500rmin的电动机。查阅实用机械手册选用Y2-61-4型号电动机，额左功率13Kw, 同步转速1500rmin满载时数为0.88总结经过较长时间的设讣，我所设计的全喂入式轴流式脱粒装置已经接近完成。在此次的设计中, 主要完成了一下几个目的：1通过了解轴流式脱粒装置及国内外的发展现状，根据环境、地形等 条件对脱粒装巻的整体进行了较为合理的设计，并根据整体设计选择了相对应合理的脱离原理： 以冲击脫粒为主，梳刷原理为辅的原理选择。2.对脱粒装置中的重要组成部件：脱粒滚筒以及滚 筒进行了较为详细的设计。设计中，对于滚筒的选择、直径、长度以及钉齿的形状、排列和齿迹 距等都有较为