小麦脱粒机结构设计

致谢总体方案设计2.1机架机架由三角铁焊制或者根据拆装的要求利用螺钉连接而成，用于安装和支承电动机、风机、滚筒、和优选滚筒等。为了提高防腐蚀性可以增加不锈钢板进行折边焊接。机架的宽度尺寸，是根据各部分的宽度尺寸确定的2.2脱粒装置小麦脱粒机滚筒和凹板之间的间隙是影响脱粒效率、籽粒破损率和茎秆处理效果的关键参数。合理的间隙需根据

小麦品种、湿度、喂入量

以及

脱粒机类型

动态调整。具体选择原则和推荐值：表2-1脱粒间隙的参考和依据间隙范围参考常规小麦（普通干燥条件）：入口间隙（喂入端）：15~25mm出口间隙（排草端）：3~8mm

（入口大间隙便于作物进入，出口小间隙确保充分脱粒）高湿度或难脱粒品种（如硬粒小麦）：入口间隙可增大至25~30mm，出口间隙5~10mm，避免堵塞。易脱粒品种或干燥小麦：入口间隙可缩小至10~15mm，出口间隙2~5mm，减少籽粒滞留。间隙调整依据1.

作物状态湿度高：需增大间隙（防止茎秆缠绕，降低功耗）。茎秆粗硬：适当扩大入口间隙（如30mm），减少断秆。2.

脱粒效果反馈脱不净（穗头残留籽粒）：调小出口间隙（增加挤压摩擦）。籽粒破损率高：调大间隙或降低滚筒转速。茎秆过碎：增大间隙并检查钉齿/纹杆磨损。

滚筒类型钉齿滚筒：间隙可比纹杆滚筒大5~10mm（钉齿打击力强）。纹杆滚筒：依赖摩擦脱粒，间隙需更精确（误差±2mm）。调整方法机械调节：通过凹板调节螺栓改变其与滚筒的相对位置（多数机型支持手动调节）。使用塞尺或专用量具测量间隙，确保圆周方向均匀（偏差≤1mm）。不同机型的典型间隙表2-2小麦脱粒机的脱粒类型脱粒机类型入口间隙（mm）出口间隙（mm）全喂入式（纹杆滚筒）15~203~6全喂入式（钉齿滚筒）20~305~10半喂入式10~152~4在小麦脱粒机中，凹板包角（也称为凹板包围角或

脱粒凹板包角）是指

凹板环绕滚筒的角度，即凹板在滚筒周围所覆盖的圆心角。这个参数直接影响脱粒时间、作物流动路径以及脱粒效果。常见脱粒机的凹板包角范围表2-3凹版包角范围脱粒机类型凹板包角范围设计考虑半喂入式小麦脱粒机90°~150°平衡脱粒时间与茎秆完整性全喂入式脱粒机180°~270°更长的脱粒路径，适合整株喂入包角设计优化原则表2-4凹版包角设计原则包角过大（＞150°）：脱粒更彻底，但茎秆易碎，功耗增加。可能造成籽粒二次损伤（如破碎）。包角过小（＜90°）：茎秆完整性好，但脱净率下降（穗头残留籽粒）。需提高滚筒转速补偿，增加能耗。作物特性：难脱粒品种（如硬粒小麦）需较大包角（120°~150°）。易脱粒品种可减小包角（90°~120°）。封闭弓形滚筒vs.开式钉齿滚筒表2-5滚筒齿形对比对比项封闭弓形滚筒开式钉齿滚筒脱粒方式梳刷+揉搓，柔和脱粒打击+挤压，冲击力强茎秆处理完整排出，适合茎秆回收茎秆破碎严重，适合全喂入适用机型半喂入式脱粒机全喂入式脱粒机/联合收割机籽粒清洁度较高（碎秆少）较低（杂质多）功耗较低较高图2-1弓齿滚简式脱粒装置1.弓齿滚筒2.夹持输运装置3.编织筛式凹板图2-2弓齿滚简1.滚简体2.弓齿3.击禾板4.延折5.轴脱粒机构采用弓齿式滚筒与凹板组合设计，滚筒表面均匀焊接直线排列的封闭式弓形齿，齿部高度设定为30毫米。凹板采用弧形冲孔筛结构，安装于滚筒正下方。根据小麦脱粒作业规范要求，将滚筒与凹板之间的工作间隙调整为6毫米，同时凹板包覆角度确定为150度。2.3清选装置清选系统包含离心式风机与筛网结构两大部分。离心风机的主要构件包括外壳、主轴及叶轮组件。外壳采用1.5毫米厚度的镀锌铁皮制作，主轴选用45号钢材经机械加工成型。叶轮设计为6片后倾式直叶片，使用1.5毫米厚度的钢板冲压成型。每片叶片通过两段扁钢与主轴进行焊接固定。该风机采用双面进风设计，出风口宽度与风道保持一致，并与风道、集料斗形成整体结构2.4传动机构电动机驱动整个装置运动，通过带轮和带传动来实现小麦脱粒机运动，电动机和风机以及脱粒装置的传动部分采用机械中最常见的V带传动连接。2.5优选滚筒滚筒主体采用10mm厚度的钢板经折弯工艺成型，其两端与5mm厚度的端板通过焊接方式实现连接。为增强整体结构强度，在滚筒内部增设了钢制支撑轴。该脱粒滚筒的传动轴选用45号钢材制造，与两侧端板采用焊接固定方式。工作时依靠传动轴的旋转运动来驱动整个脱粒滚筒运转。脱粒滚筒的转速直接影响小麦的脱粒性能，当滚筒转速较低时，脱粒的过程中冲击力减弱，导致脱净率下降，生产效率低。当转速过高时冲击力大增加破损率。因为本次设计的小麦脱粒机属于小型脱粒机，冲击力不大，根据小麦脱粒机的滚筒直径查找脱粒滚筒的经验线速度（参考行业标准），根据公式，D：为滚筒的直径，根据小型小麦脱粒机滚筒直径的取值范围，选择滚筒直径为200毫米，通过直径来选择滚筒的速度为700合适。

3小麦脱粒装置详细设计3.1脱粒滚筒设计1.关键设计参数及优化封闭式弓齿脱粒滚筒的设计涉及多个关键参数的计算，包括滚筒尺寸、弓齿排列、脱粒速度、功率消耗等。以下是主要设计公式及计算逻辑：滚筒直径（D）与长度（L）滚筒的直径会影响脱粒强度，滚筒直径尺寸与喂入量和小麦颗粒的大小有关。（3-1）Q:喂入量（kg/s）:经验系数（小麦取0.35到0.45难脱粒品种取最大值）不同的小麦品种和适度都会导致经验系数的变化，选择的滚筒不一样也会导致系数的变化，参考根据经验选择数值典型值：300到450mm3.1.1(1)滚筒转速（n）与线速度（v）临界脱粒速度：（3-2）g:重力加速度（9.81）R:滚筒半径（m）:摩擦因数（小麦取0.3到0.5）实际工作线速度V（3-3）n:滚筒转速（rpm）,小麦脱粒推荐rap经验公式：（难脱粒品种取较高值）（2）弓齿排列参数弓齿数量Z：（3-4）t:齿间距（轴向通常）（3）脱粒功率P理论功率计算（3-5）F:脱粒阻力（N），根据经验值查得(与小麦的湿度相关)：机械效率（）小麦的脱粒功率经验公式：：单位功消耗系数（）（4）.凹板包角（θ）与脱粒时间（t）脱粒滞留时间t：（3-6）：凹板包角弧度制一般要求(5)籽粒分离率估算（3-7）K:分离系数（与凹板筛孔大小，小麦的状态相关）目标值：（可通过增大包角或转速提高）关键参数推荐值总结表3-1脱粒关键参数范围参数公式/取值范围说明滚筒直径（D）100~350mm滚筒转速（n）600~700rpm（线速度6~12m/s）弓齿螺旋升角（α）15°~25°脱粒功率（P）1.1~3.0kW·h/t凹板包角（θ）90°~150°影响脱粒时间3.1.2滚筒齿的排列弓齿式滚筒结构在手动脱粒设备及半喂入式谷物脱粒装置中应用广泛。滚筒表面弓齿的分布方式直接影响脱粒效果优劣，同时关乎作业省力程度与能源消耗效率，是决定脱粒机整体性能的关键要素。脱粒室内弓齿需科学排布，其运动轨迹应当保持均衡，这样谷物才不会在短时间内发生偏斜，均匀分布的弓齿有助于维持系统的动态平衡。本方案采用的弓齿呈螺旋状排布，该布局能充分发挥每个齿片的功能优势，促进麦秆杂质与谷粒沿轴向运动，有助于提升脱粒洁净度，并能有效避免秸秆缠绕滚筒或进料口堵塞等问题，显著提升作业效能。齿距参数指的是脱粒滚筒旋转一周时，弓齿在禾秆表面留下的刮擦轨迹间隔。这个间距数值与梳刷间隔完全等同。当梳刷间隙缩小时，意味着刮擦痕迹更加密集，此时梳刷效果增强，脱粒所需时间相应缩短，整体工作效率随之提升。因此在实际应用中，需要尽量缩小齿距参数。以60厘米规格的滚筒为例，其总齿数配置通常在44至65个之间，排列行数在8到15行范围内，其中12行和10行最为常见。同一圆周上的齿重复数量普遍设定为三个。为兼顾工作效率与能耗控制，弓齿的排布设计必须同时满足两个条件：保持最小的齿距参数和最大的齿间空隙，这一设计准则被称为密疏排布法则。在脱粒装置中，弓齿采用直线状排布，这种排列方式配合滚筒的结构，能够使人工送入的小麦束在机械作用下充分展开，从而显著提升脱粒过程的顺畅度和作业效率。3.1.3脱粒齿的形状及尺寸脱粒齿的形状及尺寸3.1.4脱粒间隙凹版筛面与弓齿齿顶之间的间隙叫脱粒间隙。表3-3脱粒间隙特点对比优点缺点间隙小时断穗和脱柄的处理较好时，附在筛网上的碎茎也较少功率消耗较多，容易造成籽粒的损伤而脱粒间隙过大时籽粒损伤小脱粒质量、效率都不好小麦脱粒机因为采用的是半喂入式所以不存在排小麦茎秆的问题，故半喂入型小麦脱粒机对出、入口脱粒间隙的差异没有很大的要求。小麦种子的大小一般为4mm到8mm之间，经过查找相关要求选择凹板和滚筒之间的脱粒间隙为6mm。本设计选择封闭性弓齿的尺寸高度为30mm3.1.5滚筒形状小麦籽粒经由进料口进入脱粒装置后，在锥形滚筒与凹板形成的间隙中产生相对位移。脱粒齿在高速旋转过程中对麦穗施加冲击力和摩擦力，促使穗部断裂分离。随着滚筒轴向旋转运动持续进行，物料线速度呈现渐进式提升，籽粒在加速状态下沿滚筒与凹板间隙完成轴向输送。在此过程中，梳刷与揉搓的双重作用实现了高效脱粒。由于物料与工作部件接触面积广、作用时间长，且转速呈现递增趋势，使得脱粒效能显著提升。该结构具有分离空间充足、作业周期合理、破损率可控等特点，分离机构设计简洁实用。滚筒直径参数需合理控制，过小易导致秸秆缠绕，过大则会造成设备笨重且能耗上升。因此应在保证工作性能的前提下，尽可能采用较小直径的滚筒设计方案。本设计滚筒的大直径为200mm，小直径为190mm,滚筒长度为300mm。锥角约为3.4°，所以入口间隙为，出口间隙为。3.1.6喂入装置半喂入式小麦脱粒机的喂入装置可以采用折角倾斜式喂入台板，采用3mm厚的角铁或者厚的钢板焊接在机器上，可以搭配输送链降低人工的抬升高度。提高效率。喂入时要考虑小麦的自身重力的影响，也要考虑小麦在滚筒中要充分接触和摩擦。该小麦脱粒机喂入装置选择采用切向喂入方式如图第三个，故喂入装置为在滚筒上方开一个圆形孔，用5mm铁板折弯焊接做成倾斜式斗形喂入料口。3.2脱粒滚筒的功率本设计的小麦脱粒设备采用半喂入式结构设计，属于中小型农用机械范畴。其作业过程中物料处理量相对有限，主要针对小麦植株的中下段进行脱粒作业。操作时需将麦穗端通过进料口送入机体内，并在脱粒过程中适时调整植株位置以确保脱粒效果。脱粒滚筒转速为故滚筒线速度与转速的关系：滚筒线速度是功率计算的基础由滚筒直径和转速决定（3-8）L：滚筒长度（m）D：滚筒直径（m）n:转速（rpm）k:阻力系数（小麦脱粒）通常取值为50（小麦取最低值）喂入量的相关公式：喂入量Q（）取脱粒功率由切向力和线速度v决定可表示为：（3-9）E：单位质量小麦脱粒能耗（）小麦约：机械效率小麦通常为

4电机的选择4.1电机类型及其结构型式选择选择电动机的类型及结构型式，需要考虑到脱粒机工作的负载特性、工作制、起动、制动及反向的频繁程度、调速性能、工作环境、安装要求等因素。电动机选型的基本准则可归纳为：在确保性能需求得到满足的基础上，优先考虑交流电机而非直流电机，特殊用途电机比通用型号更具优势。针对启动、制动及调速要求不高的设备，诸如机床设备、流体输送装置、通风设备、物料输送系统以及农用机械等，推荐选用Y系列封闭式三相异步电动机作为标准配置方案。电动机的类型特点YZ系列笼型或YZR系列绕线型三相交流异步电适用于存在断续工作制和频繁起动制动以及反向转矩大的机械T、TD、TDG等系列三相交流异步电动机适用于功率较大、负载较平稳、无调速要求且长期运行的机械，如泵、鼓风机等适用于功率不大但转速较低的长期运行机械，如各种磨机、往复压缩机Y系列三相异步电动机该系列电机具备显著的能效优势，能耗水平较低，运行特性优异。其运转过程中产生的噪音与机械振动均维持在较低水平，同时采用紧凑型结构设计，整体质量较轻。设备可靠性突出，日常维护简便，尤其符合农业领域的应用需求。本此设计的小麦脱粒机适和使用三相异步电动机，三相异步电动机的特点如下：特点用途结构坚固耐用全封闭风扇冷却（IP54/IP55）：防尘、防溅水，适应田间多粉尘、潮湿环境。铸铁机身：机械强度高，抗振动，适合脱粒机的高负载冲击工况。加强轴承：选用大号轴承（如深沟球轴承），延长寿命，减少维护适配农业负载特性高启动转矩：启动转矩倍数（通常2.0以上），能带动脱粒机瞬时高负载启动。宽电压适应性：可在380V±10%电压波动下稳定运行，适合农村电网条件维护简便模块化设计：端盖、风扇等部件可快速拆卸，方便清理内部秸秆碎屑。润滑优化：部分型号采用终身润滑轴承，减少加油频次。安全可靠温升控制：B级或F级绝缘材料，允许温升高，避免过载烧机。防护设计：风扇罩全封闭，防止秸秆缠绕转轴。型号匹配灵活功率范围广：常用1.5kW-7.5kW（根据脱粒机滚筒尺寸和转速匹配）。极数可选：4极（约1440rpm）或6极（约960rpm），适应不粒转速需求。通过上述表格的特点进行对比，小麦脱粒机优选Y系列封闭式三相异步电动机作为动力系统。Y系列电动机具备多项优势特性，包括出色的能量转换效率、较低的电力消耗以及优良的机械运转表现。该系列产品运转时声响微弱，机械震颤幅度小，外形结构紧凑，整体质量较轻。设备运行稳定性强，后期维护操作简便。电动机采用B级耐热绝缘材料制造，整体构型为密闭式设计，配备自主散热风扇系统，能有效阻隔粉尘、金属碎屑及其他异物对设备运行的干扰。4.1.1电动机额定转速选择脱粒滚筒的转速直接影响脱粒效果：转速过低会导致籽粒分离不彻底，过高则易碎粒。电动机转速需与滚筒设计的最佳工作转速匹配（如小麦脱粒常用800-1200rpm）。通过皮带轮传动比调整，最终使滚筒达到目标转速。滚筒的转速为，带传动比选择。传动比定义为主动轮转速与从动轮转速的比值其中D1为主动轮的直径，D2为从动轮的直径，小麦脱粒机适用于摩擦型V带传动，取传动比为2，假设取滚筒的最大转速为750，，则电动机的转速为1500电动机电压的选择：小型的交流异步电动机一般采用220/380V(△/Y接法)两种额定电压。考虑到本次研发的小麦脱粒装置属于中小型农业机械范畴，经过综合评估后决定采用220V标准电压规格的电机作为动力源。在电动机选型过程中，特别关注了功率等级与机械负载的匹配性，最终确定选用该电压等级的多极数电动机方案。这种配置既能满足脱粒作业的功率需求，又符合中小型农机的电气安全规范要求。三相异步电动机的同步转速（理论转速）由电源频率（50Hz）和极数决定，公式为：（4-1）公式中电源频率f为50Hz(中国标准工频)p为电机的级数16级电机：实际的额定转速略低，约为（），所以符合滚筒要求的转速，动力系统配置采用Y系列4极三相异步电动机。该系列电机典型规格参数如下：参数数值说明额定功率1.1kW连续运行输出功率极数4极（2对磁极）同步转速1500rpm额定转速1400rpm实际转速（转差率约6.7%）额定转矩7.5N·m计算公式：效率约78%符合Y系列标准（非高效电机）防护等级IP54防尘、防溅水机座号Y90S中心高90mm，短机座（S型）三相异步电动机的额定转矩公式为：（4-2）:额定转矩（）P:额定功率（）n：额定转速（rpm）综合分析小麦脱粒机的整体结构布局及功率工况需求，最终选定Y90S-4型Y系列三相异步电动机作为驱动装置。该电动机具有以下技术参数：额定输出功率1.1千瓦；满负荷运转时转速维持在1400转/分钟；同步转速可达1500转/分钟；额定转矩值为7.5牛·米；工作电压标准为220伏交流电。

5带传动设计传动装置的类型相当丰富，其具体选择主要取决于所需传递的功率和运转速度的差异。按照工作原理的不同，传动带可分为摩擦型和啮合型两大类。其中平型带、三角带和圆形带依靠表面摩擦力来传递动力，而同步齿形带则是通过带体上的齿形结构与带轮齿槽相互咬合来实现动力传输。本设计通过对比选择在机械中应用较广泛的V带传动。表5-1带传动类型对比常见的传动类型特点用途平带传动结构设计简洁明了，带轮加工工艺简便。平带装置特别适合进行空间交错传动和变向传动。传动方式具有多种变化形式。可实现较大间距的轴间动力传递V带传动V型传动带的截面形状呈现等腰梯形结构，其两侧斜面构成主要摩擦接触区域。基于楔形摩擦效应的物理特性，在施加同等预紧载荷的条件下，V型带传动系统较之平面带能够传递更大的动力矩。在机械传动中，应用最广的圆带传动便于快速装拆，传递的功率较小一般用于轻型机构，如缝纫机等摩擦带传动带有弹性，带与带轮之间有滑动，不能保证准确的传动比。用于电机、发动机同步带传动是啮合传动，传动比准确，效率高食品机械、办公机械、纺织机械中也广泛应用5.1电机-脱粒滚筒皮带轮设计本节的设计内容所查的图表均摘自程志红编著的一书。功率与皮带的选择确定计算功率:（5-1）:工况系数（农业机械常取1.1-1.5，负载波动大时选大值）查表4-6查得P：电机的额定功率为1.1kW选择V带型号根据电机功率P（kW）和转速选择皮带类型（如A型、B型三角带）,参考标准：3kW以下的传动可以选A型带，3-7.5kW选B型带，更高功率选C型或多楔带。由图4-6取用Z型V带带轮的设计选择带轮根据传动比公式：可得大带轮是小带轮尺寸的2倍。由表4-7查取Z型V带参考小带轮的转速并不是很高，结构尺寸无特别的限制，故选择皮带线速度验算皮带线速度需在合理范围内（通常5-25m/s）：（5-2）带速在5-25m/s之间，也不能过低，所以合适。（5-3）参考表4-7给出的带轮尺寸，取转速误差：所以尺寸合适。中心距与皮带长度初选中心距建议范围：（5-4）初选中心距：300mm两皮带轮中心距C和皮带长度L计算:（5-5）查表4-3取中心距：（5-6）小带轮的包角计算：所以合适确定V带根数Z：V带根数Z由以下公式确定（5-7）Pd:设计功率：P:电机的额定功率1.1（kW）:工况系数，查表脱粒机取1.2:单根带基本额定功率（kW），根据选择的B等型号的V带，小带轮直径和转速查找机械设计手册：功率增量查表，取:包角修正系数，取:带长修正系数，取代入公式得到（5-8）取确定初拉力拉力公式：（5-9）查表5-4得到（5-10）作用在轴上的压力（5-11）带轮的结构设计为：采用机械制造中应用最广泛的V带设计，小带轮的直径为75mm，大带轮的直径为150mm，因为本次设计的小麦脱粒机扭矩较小，所以选择的材料为灰铸铁（HT200），不仅成本低还可以满足性能要求。在机械设计的要求中，当小带轮的直径小于或等于200mm时，通常采用实心轮结构，不需要安装孔，因为小麦脱粒机滚筒的带轮传动的力不大，所以小带轮采用实心的结构。大带轮的直径在200到400mm时采用孔板论或者腹板论，腹板的内径为轴颈的，外径为带轮直径的，由于本此设计的带轮直径不大，考虑需要减轻重量和节约材料，所以采用腹板论安装。

6风机设计小麦脱粒机的清选主要利用小麦自身的重力和杂质的重量不同来警醒分离杂质，小麦脱粒机的风机主要用于气流清选，即利用风力将脱粒后的轻杂质（如碎秸秆、颖壳等）与籽粒分离。其设计需综合考虑风量、风速、风压、叶轮结构等因素，风机的转速过低时不足以将杂质和小麦分开，风量过大时会导致小麦在清选过程中损失，确保高效清选且不损失籽粒，小麦脱粒机常用离心式风机（前向或多翼型叶轮）。表6-1清选风机最佳转速谷物种类风机转速小麦水稻玉米大豆表6-2离心风机的选型依据参数脱粒机适用范围计算/参考风量（Q）1000~5000m³/hQ=脱粒量（kg/h）×(0.8~1.2)风压（P）800~1500PaP=管道阻力+物料层阻力叶轮转速（n）1500~2900rpm与电机极数匹配（4极≈1450rpm）电机功率（P）1.1~7.5kWP=(Q×P)/(1000×η)表6-3离心风机的功能对比4-72型（A/B/C/D式）风量大（1000~50000m³/h），风压中等（500~3000Pa）。效率高（可达80%），噪音低，叶轮为后向翼型。小麦脱粒机清选（中小型，1~3吨/小时）。粮食烘干机通风、车间除尘。适配电机：0.75~55kW（直联或皮带传动9-19型/9-26型（高压离心风机）高压（3000~15000Pa），风量较小（500~30000m³/h）。叶轮为前向多翼，结构紧凑。大型脱粒机（3~5吨/小时）高阻力清选。气力输送系统（如谷物提升）适配电机：5.5~250kW（需皮带减速）6-30型（农用清选风机）风量适中（2000~10000m³/h），风压可调（800~2000Pa）。进风口加装防护网，防秸秆缠绕联合收割机、脱粒机籽粒清选。种子加工厂风选除杂。T35-11型（轴流离心复合式）结合轴流风机大风量和离心风机高压特点。能耗低，适合变频调速。脱粒机可变风量清选（适应不同作物湿度图6-4离心风机的结构图1.机壳2.叶轮3.进风口4.出风口5.机座综上表格的特点对比，小麦脱粒机的设计优先选

4-72型（平衡风量与效率）号的离心风机。离心机的安装位置，离心机通常安装在清选机构的末端，位于脱离滚筒的后方位置，例如，一些脱粒机上的离心机安装在机架中部位置，紧邻筛板的上方位置，通过吸力将重量较轻的杂质，如稻壳和碎的秸秆从筛面分离，并且通过风机导料口导出。3.电动机一风机皮带轮传动设计本节所查图表均摘自程志红编著的《机械设计》一书。2.选择V带型号根据Pa和n₁,由图4-6取用Z型V带风机转速初选为1000rpm,故取风机带轮D₂为根据表4-7，取风机的转速为皮带速度带速在之间，选择合适4.确定中心距和带长初选中心距建议范围：初选中心距：200mm两皮带轮中心距C和皮带长度L计算:（6-2）查表4-3取中心距：小带轮的包角计算：所以合适5.确定V带根数Z：V带根数Z由于风机转动要求功率不大，故取z=26.确定初拉力拉力公式：查表5-4得到作用在轴上的压力（6-3）风机的带轮的结构设计为：采用机械制造中应用最广泛的V带设计，小带轮的直径为75mm，大带轮的直径为104mm，在机械设计的要求中，当小带轮的直径小于或等于200mm时，通常采用实心轮结构，不需要安装孔，因为小麦脱粒机滚筒的带轮传动的力不大，所以小带轮采用实心的结构。大带轮的直径在200到400mm时采用孔板论或者腹板论，由于本此设计的带轮直径不大，考虑需要减轻重量和节约材料，所以采用腹板论安装。7.风机的叶片设计(1).计算所需要的风量Q风量需要满足将杂质吹出而不带走小麦籽粒。根据经验公式估算：（6-4）为筛面的面积（假设筛长）为气流速度（小麦杂质分离需要）Q修正系数：考虑漏风和效率，实际的风量增加(2).计算风压P：风压需要克服管道阻力和摩擦损失等。阻力来源估算，筛面的阻力根据查阅的文献选择，管道的摩擦阻力按照每米估算（管道长度约为2米）总阻力：安全余量：增加，最终取需要800Pa(3).风机所需要的的功率N（6-5）实际选择功率时选择0.05kW的电机就可以符合风机的需求（4）风机的转速验证叶轮的线速度：（6-6）D:叶轮的直径取0.3米，经过验证符合离心风机的常规线速度（），所以风机的叶轮直径为0.3米。（5）.计算风机叶轮的宽度B通过流量方程确定宽度：：流量系数（通常为）（6-7）解方程：流量Q：根据小型的小麦脱粒机经验值得到Q为（6）叶片数量：（6-8）t:叶片间距（通常取）D：叶轮直径叶片数量取6片综上，风机叶轮的直径0.3米，宽度0.13米，叶片为6片，材料为镀锌钢板，叶片出口角为80°，进风口尺寸为直径48mm，加防护网。

7轴的设计与校核轴体构造方案是机械传动系统设计的核心环节。若轴体构型存在缺陷，将直接影响传动效率与配套零部件的运行稳定性。轴体构造方案的本质在于确定其各部尺寸参数与几何形态的优化配置。在实际工程应用中，必须综合考虑配套部件的装配工艺、定位精度要求以及轴体加工制造流程等关键因素。7.1脱粒滚筒轴的设计轴的材料选45钢，调制处理，其力学性能由表查得表7-1设计输入参数参数符号典型值（示例）单位脱粒机生产率-1000kg/h滚筒转速750rpm滚筒直径122mm滚筒长度300mm脱粒阻力（经验值）1500N轴材料-45钢（调质）-许用剪切应力55MPa许用弯曲应力80MPa脱粒滚筒的扭矩主要由脱粒阻力产生，计算公式：（7-1）计算轴的最小直径纯扭转强度计算：（7-2）考虑安全系数初步取d=20mm校核弯扭组合应力轴承受皮带的拉力为=393N弯矩（假设载荷作用在轴中）（7-3）弯矩（按第三强度理论）（7-4）轴颈校核：（7-5）最终取1.扭转强度校核（核心公式）（安全）（7-6）：实际剪切应力（MPa）：轴传递的扭矩（N·mm），：轴的最小直径（mm）[τ]：许用剪切应力（MPa），45钢调质取

55MPa2.弯扭组合强度校核（第三强度理论）（合格）（7-7）W抗弯截面系数：图7-2脱粒滚筒装配图图7-3滚筒轴的载荷、弯扭图图7.2风机轴设计轴的材料选45钢，调制处理1.轴输入的功率、转速和转矩：输入功率：（7-8）Q代表风量：k：安全系数，取机械传动效率：通过皮带传动风机效率通常取P风机的全压：:空气密度取v:出口风速度（7-9）扭矩：，离心风机轴的最小直径可以通过扭转强度公式进行初步计算：（7-10）45号钢依据轴系装配的技术规范，同时兼顾轴承安装的特殊要求，必须将轴径最小尺寸控制在17毫米以上。当选用17毫米作为最小轴径时，需确保该尺寸既能满足轴体在交变载荷作用下的耐久性要求，又能保证其抗变形能力达到设计标准。相关受力状况的具体分析详见下方示意图。轴的一端F₀=90N,轴承支反力如下图的F₁、F₂由于风机轴的长度为180mm,所以设（7-11）其中修正系数取0.6图7-4风机轴的载荷、弯扭图图所以风机轴的强度足够。

8轴承的选择与校核8.1轴承类型及参数表8-1轴承的选型依据依据特点载荷类型与大小径向载荷（Fr）：由皮带拉力、滚筒自重、脱粒阻力等产生（通常

500~3000N）。轴向载荷（Fa）：小麦脱粒机轴向力较小（可忽略，除非斜齿轮传动）。冲击载荷：脱粒过程中秸秆卡入或瞬时超载需考虑

1.5~2倍安全系数。转速要求脱粒滚筒转速通常

600~1200rpm（低速至中速）。轴承极限转速需

≥1.2倍工作转速（避免过热）。工作环境多粉尘：需防尘设计（如带密封圈的轴承）。潮湿：优选不锈钢或镀层轴承（如NSK的HTF系列）。振动：选用游隙较大的轴承（如C3组游隙）安装与维护条件农村维护困难→优先选

免维护深沟球轴承

或

带密封盖轴承。轴径匹配→按轴径选择标准型号（如φ35mm轴配6207轴承）表8-2常见的轴承类型名称型号特点缺点深沟球轴承（最常用）型号示例：6205、6206、6207、6308（GB/T276）承受径向载荷+少量轴向载荷。低摩擦、适合高速（极限转速6000~10000rpm）。经济耐用，易更换。适用位置：脱粒滚筒轴、传动轴圆柱滚子轴承（重载工况）型号示例：NU205、NU206（GB/T283）纯径向载荷能力比深沟球轴承高1.5~2倍。耐冲击，适合大型脱粒机（生产率>3吨/小时）不能承受轴向力，需搭配推力轴承。

调心滚子轴承（对中不良时）型号示例：22205、22208（GB/T288）自动调心，补偿轴安装误差（±2°）。适合长轴或多支撑点结构。成本较高。综上，小麦脱粒机采用机械中常见的深沟球轴承GB/T276—1994(1)0尺寸系列中的6003型号。内径大小符合要求。对于轴颈

25mm

的小麦脱粒机，GB/T276—1994(1)0尺寸系列

的

6205

深沟球轴承是最佳选择，兼顾载荷能力、转速要求和经济性。若环境恶劣，优先选择密封型号（如6205-2RS）。表8-3主要尺寸参数（单位：mm）具体参数（GB/T276—1994）参数数值公差等级（GB/T307.1）内径（d）17普通级（P0）外径（D）35普通级（P0）宽度（B）10普通级（P0）倒角半径（r）0.5-表8-4主要尺寸参数（单位：mm）具体参数（GB/T276—1994）参数数值说明内径（d）25mm与轴颈匹配外径（D）52mm轻窄系列标准尺寸宽度（B）15mm适用于空间受限的脱粒机设计动载荷（C）14.0kN额定径向载荷能力静载荷（C₀）7.88kN极限径向载荷极限转速10000rpm脂润滑时适用（远高于脱粒机转速）表8-5性能与材料性能特点载荷能力：径向额定动载荷：6.8kN径向额定静载荷：3.05kN极限转速（脂润滑）：14000rpm；（油润滑）：18000rpm。适用场景：轻载、中高速场合（如小型脱粒机辅助传动轴、电机轴）。轴向载荷能力较弱（仅能承受少量轴向力）。材料与工艺套圈与钢球：高碳铬轴承钢（GCr15），硬度59~62HRC保持架：通常为冲压钢板（代号J），或尼龙（代号TN）。密封/防尘：可选开放式（无后缀）、防尘盖（-Z或-2Z）、橡胶密封（-RS或-2RS）。8.2滚筒轴承的校核估算滚筒的质量：（8-1）轴承受径向载荷（8-2）假设力的作用点在轴心寿命校核：参数说明:额定寿命C：基本额定动载荷（6.82kN）P：当量载荷（kN),公式对于深沟球轴承查阅手册，纯径向载荷，轴向载荷可以忽略：工作转速（8-3）根据农业机械要求满足要求静载荷校核（防止塑性变形）（8-4）参数说明：基本额定静载荷（3.05kN）:当量静载荷（kN）取（无轴向载荷时）:安全系数，农业机械一般取极限转速验证（8-5）：轴承极限转速（脂润滑16000rpm）脱粒机转速取750rpm特殊情况修正如存在冲击的情况下，需要增加大量的动载荷：冲击系数，农业机械取修正后寿命（8-6）符合要求6.风机轴承的校核径向载荷主要由叶轮旋转产生的离心力和气流的作用力等冲击力组成，通产采用简化公式来计算。（8-7）:风机功率（W）：角速度（）,：叶轮半径（m）K:经验系数(通常取,含安全裕量）寿命校核：（8-8）参数说明:额定寿命C：基本额定动载荷（6.82kN）P：当量载荷（kN),公式对于深沟球轴承查阅手册，纯径向载荷，轴向载荷可以忽略综上，轴承符合要求。

9键连接选择键合方式根据形状不同，可以区分为矩形键合、半圆形键合、楔形键合以及径向键合几种类型。矩形键依据用途差异可划分为标准型、导向型及滑动型三大类别。这类键的承力面分布于两侧边缘，其传动机制依赖于键体与键槽侧壁的紧密贴合来传递旋转力矩，同时在键体顶部与轮毂槽底之间预留适当空隙。该类型键具备构造简明、拆装便捷、定位精准等优势，因此在工程实践中得到普遍应用。键的选择与校核轴毂连接是将轴与轴上带毂零件进行连接以传递转矩。其中以平键和花键应用最广。平键、花键与销都以标准化。一般传动：优先选平键（经济性好）。表9-1常见的键类型对比总结表键类型承载能力对中性轴向力加工难度典型应用平键中优不可低齿轮、皮带轮半圆键低良不可中锥形轴端楔键中高差可单向低低速重载机械切向键极高差不可高轧钢机、重型传动花键高优可高变速箱、精密机械销键低中不可低轻载定位键的选择：根据轴的轴颈大小选择键的类型选择普通平键（A型），适用于静连接，传递转矩且对中性要求高。材料：45钢（常用，抗拉强度）键的尺寸（GB/T1096-2003）1.滚筒轴：根据轴径

，查标准选择：键宽

，键高

,键长

：根据轮毂长度确定（假设轮毂长度

，取键长

，比轮毂短）。键槽深度：轴槽深

，轮毂槽深，传递的转矩，轴材料：45钢，许用挤压应力（静载荷）。键材料：45钢，许用剪切应力

。键的工作面挤压应力校核（9-1）式中：有效接触长度键与轮毂接触高度代入数据：（9-2）剪切面校核公式：（9-3）经过校核，选择选择普通平键（A型）2.风机轴：根据轴径

，（A型键）查标准选择：键宽

，键高

,键长

：根据轮毂长度确定（风机轮毂长度是直径比例的0.4：

，取键长

，比轮毂短）。键槽深度：轴槽深

，轮毂槽深，传递的转矩，轴材料：45钢，许用挤压应力（静载荷）。键材料：45钢，许用剪切应力

。挤压强度：（9-4）剪切面校核公式：（9-5）经过校核，选择选择普通平键（A型）

10凹版的设计10.1凹板类型的确定凹板有编织筛式和栅格式两种，其比较如表2所示。表10-1编织筛式与栅格式凹板的对比凹板类型筛孔尺寸（mm）优点缺点编织筛凹板钢丝直径2.5处理断穗能力很强，断穗、带柄率少结构简单湿脱容易变形性能比较差栅格式凹板筛孔宽8-15筛孔长30-50刚性好、分离能力比较强结构和制造工艺复杂经过综合比较，本设计采用栅格式凹板，其结构如图10-2所示。图10-2凹板筛结构示意图10.2凹板直径的确定凹板的大小直接影响到生产效率的高低（在固定滚筒转速的前提下，凹板大小甚至可以说是决定生产效率的关键因素）。凹板的大小与生产效率之间存在着正比关系，但这种关系并非简单的线性相关。考虑到凹板大小与生产效率之间的联系以及实际的生产需求，本设计决定采用直径为174mm的凹板。对于小麦脱粒机构而言，其脱粒所需的间隙是指滚筒上的齿顶端与凹板圆钢表面之间的距离。

11其他部件的设计11.1收集篓的设计收集装置位于筛板的下方位置，采用漏斗型的收集篓，利用小麦的自身重力来进行收集，材料采用不锈钢板或者镀锌钢板焊接在机器上。11.2筛板的设计筛板的材料采用不锈钢板（304/316L），这种材料具有高的耐腐蚀性，适用于潮湿的环境，表面光滑可以减少籽粒的残留，厚度为1.5-2.5mm。根据需要进行表面工艺处理，采用聚氨酯包边，减少金属与小麦粒产生直接摩擦导致小麦粒破损。筛孔的形状采用长圆形筛孔：长轴方向与物料流动方向一致，提高籽粒的通过率，推荐使用的孔。为了筛板清选的效果更好可以在筛板的两侧添加两个液压缸，一边抬高一边降低，提高清选效率。如图12-1所示。图12-1筛板11-筛板2-液压缸12三维建模及运动仿真设计12.1三维建模图12-1小麦脱粒机三维建模12.2运动仿真小麦脱粒机的运动仿真过程通过三维建模软件SolidWorks构建滚筒、凹板、电动机和传动装置等核心部件，给定滚筒转速700rpm、物料属性（麦穗湿度、密度）及碰撞参数。运动仿真开始时，将小麦从喂入装置送入，旋转的滚筒与凹板之间构成的脱粒间隙，高速旋转的弓齿对小麦施加冲击、揉搓作用力，使籽粒与穗轴分离。籽粒通过凹板孔下落，而秸秆被抛送排出。三维动态可视化结果小型小麦脱粒机的三维图配合要求需确保各部件精准装配与运动协调，弓齿的排列需沿滚筒轴向均匀分布。传动系统皮带轮的轴线对中公差应控制在±0.1mm内，防止偏磨；确保物料连续均匀进给。筛板机构与机架的连接点需预留0.5-1mm运动间隙，避免卡死，关键运动部件需进行干涉检查，确保三维模型中旋转、振动轨迹无冲突，最终导出装配图。图12-2小麦脱粒机运动仿真

13结论与展望13.1结论经过数月的刻苦钻研与不懈努力，我终于坚持不懈地完成了毕业设计任务。与此同时，追寻知识的道路固然充满艰辛且漫长，但它为个人带来的益处却是无穷的。最核心的是，这一过程使我学会了如何攻克难题，从而逐步增强自身的综合素质，为将来步入社会工作打下了坚实基础，进而提升了就业时的自信心。以下是对本文内容的总结归纳，总结内容如下：(1)综述了小麦脱粒机的研究背景和研究意义以及国内外研究的现状与发展趋势。(