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小型釘齒玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)
Design of small nailed corn thresher
摘要
本文中設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)，用機(jī)械來(lái)取代人工進(jìn)行?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了玉米產(chǎn)量的大幅度提高，因此對(duì)脫粒技術(shù)提出更高的要求。如果使用人工來(lái)進(jìn)行脫粒，不僅花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且工作強(qiáng)度大，非常不方便，我國(guó)農(nóng)業(yè)是小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，也就是說(shuō)大型的機(jī)器在我們國(guó)家的農(nóng)村是推廣不開(kāi)來(lái)的。所以現(xiàn)在要研究一種比較小的玉米脫粒機(jī)，效率要高，破碎率要低，這樣勞動(dòng)人民的強(qiáng)度就變輕了，并且將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平變得更高。
本論文主完成的內(nèi)容有：玉米脫粒機(jī)總體方案的設(shè)計(jì),輸出軸的選擇,傳送帶及帶輪的選用，其他零件的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇V型帶傳動(dòng)作為傳動(dòng)方式，確保機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定，確定脫粒機(jī)的技術(shù)參數(shù)。選擇45號(hào)鋼為軸的材料，保證軸的強(qiáng)度以及剛度；根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)釘齒條來(lái)固定釘齒，使之呈螺旋狀；確定柵格凹板的設(shè)計(jì)。入料口及上蓋的設(shè)計(jì)，能夠有效避免出現(xiàn)玉米棒卡死或?yàn)R出的情況。
本論文設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)重點(diǎn)是小型、釘齒。設(shè)計(jì)的時(shí)候，脫粒機(jī)的動(dòng)力來(lái)源是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)輸出軸和傳送帶，將動(dòng)力傳送到釘齒脫粒滾筒上，之后它又跟柵格板進(jìn)行配合，玉米粒也就排出機(jī)器了。
關(guān)鍵詞 玉米；脫粒機(jī)；小型；釘齒；設(shè)計(jì)
II
Abstract
Corn thresher is a machine for threshing corn by mechanical action instead of manual operation. With the development of modern agricultural planting technology, the yield of maize has been greatly improved, and new requirements for threshing technology of maize have been put forward. Artificial threshing is time-consuming, laborious and extremely inconvenient. However, the current situation of agriculture in China is mostly the small-scale peasant economy, which determines that it is difficult to popularize large machinery in some aspects. The research and development of small corn thresher with high efficiency and low crushing rate is of great significance for reducing the labor intensity of farmers and improving the mechanization of agricultural operations.
The main content of this paper is: the design of the overall plan of the corn sheller, the selection of the output shaft, the selection of the conveyor belt and the pulley, and the design of other parts. According to the design requirements, the V-belt drive is selected as the transmission method to ensure the stability of the mechanism and the technical parameters of the threshing machine are determined. Select 45 steel as the material of the shaft to ensure the strength and rigidity of the shaft; determine the diameter and length of each section of the shaft according to the axial positioning requirements. The nail rack is designed to fix the spikes and make them spiral; the design of the grid concave plate is determined. The design of the inlet and top cover can effectively prevent corn sticks from being stuck or spilled.
Based on the above reasons, this paper mainly designs small threshing corn thresher. The main contents are as follows: the machine is mainly composed of an inlet port, a grid type concave plate, a nail tooth threshing cylinder and a transmission part. The motor is used as the power source, the power is output from the output shaft of the motor, and then passed through the drive belt to the nail tooth threshing roller, the corn is separated from the grid format concave plate and the corn grain is discharged from the machine, and the corn core is discharged from the other end of the feed.
Keywords threshing machine small nail tooth design
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 本課題研究的背景及意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外玉米脫粒機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 玉米脫粒機(jī)市場(chǎng)需求的分析 3
1.4 玉米脫粒機(jī)技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)前景的分析 3
1.5 本課題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題 3
2 總體方案、主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 4
2.1 玉米脫粒機(jī)的組成 4
2.2 玉米脫粒機(jī)的總體設(shè)計(jì) 6
2.3 技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 6
2.4 釘齒條上釘齒轉(zhuǎn)速的確定 7
2.5 釘齒滾筒轉(zhuǎn)速的確定 7
2.6 電動(dòng)機(jī)的選擇與確定 7
3 帶及帶輪的設(shè)計(jì) 10
3.1 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì) 10
3.1.1確定傳送帶的功率 10
3.1.2選擇V帶的型號(hào) 10
3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 10
3.1.4確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng) 11
3.1.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 11
3.1.6確定V帶的根數(shù) 11
3.1.7確定帶的初拉力 12
3.1.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 12
3.2 帶輪的設(shè)計(jì) 12
3.2.1帶輪的材料選擇 12
3.2.2主動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 13
3.2.3從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 13
3.2.4帶輪輪槽的設(shè)計(jì) 14
3.2.5 帶輪技術(shù)要求的確定 14
4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 15
4.1 傳動(dòng)軸最小直徑的估算 15
4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 16
4.3 初步選擇輸出軸 16
4.4 確定輸出軸上的圓角半徑 16
4.5 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度 16
4.5.1軸受力簡(jiǎn)圖的繪制 16
4.5.2求輸出軸上的所受作用力的大小 17
4.5.3釘齒條上的合力 17
4.5.4軸上水平面內(nèi)所受支反力 18
4.5.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力 18
4.5.6作彎矩圖 18
4.5.7作當(dāng)量彎矩圖 19
4.5.8校核軸的強(qiáng)度 19
5 其他零件的設(shè)計(jì)、選擇與確定 21
5.1 釘齒條的設(shè)計(jì) 21
5.1.1釘齒條的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
5.1.2釘齒條及釘齒的設(shè)計(jì) 21
5.1.3釘齒的設(shè)計(jì) 22
5.1.4圓盤的設(shè)計(jì) 22
5.2 柵格式凹板的設(shè)計(jì) 22
5.3 入料口及脫粒機(jī)上蓋的設(shè)計(jì) 23
5.4 機(jī)架的設(shè)計(jì) 24
5.5 軸承座的設(shè)計(jì) 25
5.6 玉米脫粒機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 25
結(jié)論 26
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
4
1 緒論
1.1 本課題研究的背景及意義
玉米是世界上主要糧食作物之一，國(guó)內(nèi)，有三個(gè)地區(qū)是玉米的主產(chǎn)區(qū)。一個(gè)是在北方，主要是東北三省，在這種植的玉米占到全國(guó)總面積40%；還有一個(gè)地方，就是在黃淮，主要地方是山東，河南等，這些地方種植玉米的面積占到總面積的25%；三，還有一個(gè)地方是在西南地區(qū)，在這種植的玉米的面積大約是總面積的15%?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)的機(jī)械化一直都是在進(jìn)步的，但依然不能很好地滿足當(dāng)今玉米脫粒的需求，所以說(shuō)，研究高效玉米脫粒機(jī)是非常重要的。
1、自己可以供應(yīng)糧食
對(duì)于國(guó)家來(lái)說(shuō)，研發(fā)玉米脫粒機(jī)，對(duì)收獲玉米機(jī)械化發(fā)展是一個(gè)重要的里程。國(guó)內(nèi)人口眾多，主要集中在農(nóng)村，并且每年人口都在向上增長(zhǎng)，但是耕地每一年都在變少，在這樣的情況下，保障糧食的供給是現(xiàn)在非常重要的一個(gè)問(wèn)題。有的人曾經(jīng)這樣提出過(guò)，到二十一世紀(jì)時(shí)，我國(guó)的產(chǎn)糧將難以滿足自身需求，為了打破這種情況，國(guó)家擴(kuò)大玉米種植的比例，并且對(duì)玉米作物進(jìn)行增產(chǎn)，使玉米的產(chǎn)量變高，需選用高產(chǎn)、高質(zhì)量的玉米品種，，在進(jìn)行種植時(shí)的形式是緊湊的，在移種，還有收獲時(shí)都使用機(jī)器。玉米還是主要的飼料，現(xiàn)在人們的生活是越來(lái)越好了，飲食結(jié)構(gòu)一直在發(fā)生改變，口糧的比例是一直在降低的，但是現(xiàn)在飼料的需求量反而提高了，最多的就是玉米。玉米種植的地區(qū)越來(lái)越廣，產(chǎn)量也得以提高，所以現(xiàn)在必須要發(fā)展玉米生產(chǎn)機(jī)械化。
2、現(xiàn)在更加看重玉米的經(jīng)濟(jì)價(jià)值
在多種糧食作物中，玉米的產(chǎn)量是最高的。每畝產(chǎn)量為600~900公斤，據(jù)研究顯示，玉米最高可達(dá)可以達(dá)到1517公斤，現(xiàn)在的生產(chǎn)量跟理論產(chǎn)量之間的差距還是非常大的，所以潛力還是非常大的。從全球的玉米產(chǎn)量來(lái)看，我們國(guó)家生產(chǎn)的玉米的量在世界第二的水平，跟第一的美國(guó)的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，比他們要少，所以我國(guó)還可以對(duì)玉米進(jìn)行加大生產(chǎn)。糧食的產(chǎn)量變高了，這樣玉米機(jī)械化水平也就變高了。
3、玉米收獲機(jī)械化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重要表現(xiàn)。
現(xiàn)在很多種植玉米的老百姓希望在收獲玉米的時(shí)候，能夠有一種符合實(shí)際情況的玉米機(jī)械，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是非常著急需要的，現(xiàn)在玉米機(jī)械化的水平不高，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化來(lái)說(shuō)，想要繼續(xù)發(fā)展就要對(duì)機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行發(fā)展。有地方政府提出了要提前實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，要是對(duì)這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，那么首先農(nóng)業(yè)就要實(shí)行機(jī)械化，在這個(gè)過(guò)程里面，一定要在收獲玉米的時(shí)候，用機(jī)械化來(lái)進(jìn)行。現(xiàn)在的情況是在收獲玉米的時(shí)候，基本上都是通過(guò)人工來(lái)進(jìn)行，用的工具也都是傳統(tǒng)的工具，勞動(dòng)時(shí)強(qiáng)度非常大，而且效率也不高。因此推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化，是非常有必要的。
對(duì)于收獲玉米加工機(jī)械化，玉米脫粒機(jī)的改良非常重要，所以要對(duì)它去進(jìn)行研究，對(duì)它去進(jìn)行開(kāi)發(fā)。所謂玉米脫粒機(jī)，就是將玉米去皮后，風(fēng)干一段時(shí)間，使用機(jī)器分離玉米跟玉米芯，這樣的機(jī)器就是玉米脫粒機(jī)。在工作時(shí)，通過(guò)釘齒滾筒進(jìn)行的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，釘齒跟柵格板的中間在配合的時(shí)候是間隙配合，在對(duì)玉米進(jìn)行脫粒的時(shí)候，因?yàn)檠b置的作用，玉米粒跟玉米芯就分別從兩邊的口排出來(lái)，來(lái)回的對(duì)玉米粒進(jìn)行脫離，持續(xù)將脫好的玉米粒排出脫粒機(jī)。
4、當(dāng)前玉米脫粒機(jī)的缺陷在于高破碎、高損耗
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的玉米僅僅落在美國(guó)的后面，是世界上第二的水平。每年生產(chǎn)的玉米總量，僅低于小麥產(chǎn)量，在進(jìn)行秋收的時(shí)候，它種植的面積，還有產(chǎn)量是當(dāng)季最多的，對(duì)于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，玉米是一種主要的經(jīng)濟(jì)作物。玉米現(xiàn)在不僅作為一種糧食，還可以作為飼料，并且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是非常高的，現(xiàn)在還可以將玉米作為乙醇燃料，在國(guó)際貿(mào)易里面，玉米作物的重要性是越來(lái)越高?？萍家恢痹诎l(fā)展，收獲玉米的機(jī)器類型也是多了起來(lái)，并且技術(shù)更加先進(jìn)。原本的玉米脫粒機(jī)劣勢(shì)就在于破碎率是非常高的，并且效率還不高，保存、運(yùn)輸起來(lái)都不方便。
按照前面的分析，現(xiàn)在需要研究一種更新的玉米脫粒機(jī)，它在脫粒的時(shí)候可以自動(dòng)化進(jìn)行，并且脫凈率要高，破損率不宜高，這樣獲得的玉米的籽粒質(zhì)優(yōu)良，農(nóng)民在工作的時(shí)候強(qiáng)度也就降低了，可以用在日常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。全自動(dòng)的玉米脫粒機(jī)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，在進(jìn)給的時(shí)候，凸輪是穩(wěn)定進(jìn)行的，要想讓玉米粒很快的脫落下來(lái)，就要通過(guò)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生切向力來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的構(gòu)造不能復(fù)雜，效率要高，不僅能夠用在家庭農(nóng)業(yè)種植上，還能夠用在企業(yè)的生產(chǎn)上，這樣有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升。
1.2 國(guó)內(nèi)外玉米脫粒機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1、現(xiàn)在國(guó)內(nèi)玉米脫粒機(jī)的狀況
國(guó)內(nèi)種植的農(nóng)作物要使用脫粒機(jī)的是小麥，還有水稻，在某一個(gè)地方種植農(nóng)作物的時(shí)候，收獲的時(shí)候使用脫粒機(jī)，也就是一種機(jī)械的進(jìn)步。在東北地區(qū)，很多農(nóng)業(yè)企業(yè)都使用了脫粒機(jī)，這樣他們的生產(chǎn)效率就是非常高的，用了脫粒機(jī)之后，安全性也是更好的。因?yàn)槲覀儑?guó)家的地方是非常大的，在北方地區(qū)，種植的比較多的農(nóng)作物是玉米，還有豆子等，在北方地區(qū)，用的脫粒機(jī)主要是棒槌式的。中型或大型的農(nóng)機(jī)企業(yè)基本上都是國(guó)有控股，他們生產(chǎn)的脫粒機(jī)偏向于大型化，不適用于家庭小型作業(yè)。
當(dāng)今，已經(jīng)有科研單位研究出，可以從玉米里面提煉出來(lái)乙醇，所以玉米的使用領(lǐng)域越來(lái)越廣。這對(duì)玉米脫粒機(jī)的研究，提高工作效率、安全性，起到了推動(dòng)性的作用。
2、現(xiàn)在國(guó)外玉米脫粒機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
世界上第一個(gè)回轉(zhuǎn)滾筒脫粒裝置是在18世紀(jì)的時(shí)候被研發(fā)出來(lái)，為了給玉米進(jìn)行脫粒，對(duì)機(jī)器進(jìn)行了很多的實(shí)驗(yàn)研究，一直都有更新的玉米脫離裝置被研究出來(lái)。在1815年的時(shí)候，美國(guó)人研究出來(lái)了世界上第一臺(tái)專門用來(lái)對(duì)玉米進(jìn)行脫粒的機(jī)器，只不過(guò)這個(gè)機(jī)器是要手動(dòng)進(jìn)行操作的。在進(jìn)行脫離的時(shí)候，有人將曲柄進(jìn)行搖動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)盤片也就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了，這樣轉(zhuǎn)盤就緊緊的壓著玉米穗了，玉米芯上面的玉米粒也就掉下來(lái)了。后來(lái)美國(guó)有公司研發(fā)了一種更新的玉米脫粒機(jī)，型號(hào)是HS-48，這種新的玉米脫粒機(jī)的性能是非常不錯(cuò)的，不同品質(zhì)的種子玉米都能很好的進(jìn)行脫粒，在脫粒的過(guò)程中，不會(huì)造成太多的種子的破碎，很多發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)在都是用這種玉米脫粒機(jī)的。這種機(jī)器的生產(chǎn)率是非常高的，破碎率只有百分之零點(diǎn)八，不過(guò)它的體積非常大，價(jià)格高。
1.3 玉米脫粒機(jī)市場(chǎng)需求的分析
玉米在整個(gè)農(nóng)作物里面的排名在第三，在國(guó)內(nèi)，有三個(gè)地方是主要種植玉米的地方。一個(gè)主要是東北三省，占到全國(guó)總面積的40%；還有是在黃淮地區(qū)占到種植總面積25%；還有是在西南地區(qū)，在這種植玉米的面積約是總面積15%?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)的機(jī)械化一直都是在進(jìn)步的，所以如何高效率的去收集已經(jīng)是必須要去研究的，所以說(shuō)，研究玉米收獲機(jī)是非常重要的。從全球來(lái)看，玉米是一種主要的糧食，也是一種主要的飼料，產(chǎn)量是非常高的，并且每年的產(chǎn)量也沒(méi)有太大的浮動(dòng)?，F(xiàn)在有必要去研究一種玉米脫粒機(jī)，這個(gè)機(jī)器在脫粒的時(shí)候，破損率要低，并且生產(chǎn)效率還要高，這樣農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度也就變得更高了。
1.4 玉米脫粒機(jī)技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)前景的分析
與原來(lái)使用的脫粒機(jī)，新研發(fā)的脫粒機(jī)的破碎率比較低，即使玉米含水量高，脫粒的時(shí)候脫凈率也非常高，還有該機(jī)器在進(jìn)行清理的時(shí)候非常便利，體積不大，便于安放。此前機(jī)器主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)速度非常高，要對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，都是通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上釘齒，將玉米穗進(jìn)行打擊，這樣實(shí)現(xiàn)脫粒，玉米的破碎是非常的嚴(yán)重的。玉米的含水量要是達(dá)到18%，國(guó)產(chǎn)的機(jī)器在對(duì)玉米進(jìn)行脫粒的時(shí)候，脫凈率在98%到99%，破碎率不到2%，主機(jī)非常容易出現(xiàn)卡死的情況。本論文研究的這個(gè)機(jī)器在使用之后，脫凈率是有了顯著的提高，破損率明顯還要小，降低了主機(jī)卡死、封堵情況，跟國(guó)際水平相差不大，技術(shù)上提升了。
1.5 本課題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題
1、本論文研究的內(nèi)容：
（1）設(shè)計(jì)小型釘齒玉米脫粒機(jī)的總體方案，將它的工作原理圖畫(huà)出來(lái)。
（2）進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，還有計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)。
（3）畫(huà)出裝配圖還有零件圖，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。
2、論文擬解決的主要問(wèn)題：
（1）在脫粒時(shí)，釘齒上面承受的力會(huì)傳送到釘齒條上面，設(shè)計(jì)釘齒條時(shí)，一邊要對(duì)釘齒加強(qiáng)固定，優(yōu)化它的布局，改善脫粒效果，并且有利于對(duì)剛度，強(qiáng)度進(jìn)行確保。
（2）在進(jìn)行帶傳動(dòng)時(shí)，要避免出現(xiàn)打滑的情況，并且滿足疲勞強(qiáng)度要求，使用壽命足夠長(zhǎng)，選擇符合要求的帶還有帶輪。
（3）確定軸每段尺寸規(guī)格時(shí)，需要按照軸向定位的要求進(jìn)行。校核軸的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)彎扭合成應(yīng)力來(lái)進(jìn)行。
2 總體方案、主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定
2.1 玉米脫粒機(jī)的組成
下圖2-1就是玉米脫粒機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：
8
6
4
3
2
5
7
1
圖2-1 總體結(jié)構(gòu)
1—上蓋；2—軸承座；3—主軸；4—傳動(dòng)帶；5—電動(dòng)機(jī)；
6—機(jī)架；7—釘齒；8—釘齒條
1、輸入裝置的選擇
對(duì)于脫粒機(jī)來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的零部件就是滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是多少，關(guān)系到脫粒時(shí)候的脫凈率還有破碎率。所以，在確定傳動(dòng)辦法的時(shí)候是非常關(guān)鍵的。脫粒機(jī)在將動(dòng)力輸入的時(shí)候，有三種辦法：
（1）鏈傳動(dòng)；圖2-2所示
圖2-2 鏈傳動(dòng)
（2）V型帶傳動(dòng)；圖2-3所示
圖2-3 V型帶
1—包布；2—頂布；3—頂膠；4—緩沖膠；5—芯繩；
6—底膠；7—底膠夾布；8—底布
（3）同步帶傳動(dòng)。圖2-4所示
圖2-4 同步帶
鏈傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)，這三種傳動(dòng)，他們各有優(yōu)劣，只有用對(duì)了地方，才可以最大化的發(fā)揮出它的作用，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的也就達(dá)到了，對(duì)這三種方案進(jìn)行對(duì)比，如下表2-1 。
表2-1 三種傳動(dòng)方案分析
傳動(dòng)效率
使用壽命
傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩
成本
鏈傳動(dòng)
較好
較好
較小
較貴
V型帶傳動(dòng)
正常
最好
最大
一般
同步帶傳動(dòng)
最好
差
小
昂貴
通過(guò)上面的對(duì)比，V型帶傳動(dòng)，它的安裝比較簡(jiǎn)單，占據(jù)的空間也不大。它是一種撓性零部件，具備一定的彈性，便于對(duì)沖擊進(jìn)行緩沖，可以把震動(dòng)吸收進(jìn)來(lái)，這樣一來(lái)脫粒機(jī)在工作時(shí)候的性能就非常穩(wěn)定了，并且降低了噪聲。在傳動(dòng)的時(shí)候，V帶跟皮帶輪的中間會(huì)有一定的摩擦，因此這兩個(gè)部件會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，傳動(dòng)比就會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)。然而對(duì)于脫粒時(shí)候的傳動(dòng)是沒(méi)有影響的，因?yàn)槊摿C(jī)對(duì)于傳動(dòng)比并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，并且V型帶還能夠進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，這樣機(jī)器的零件就不會(huì)被弄壞。所以論文設(shè)計(jì)的這款脫粒機(jī)，傳動(dòng)部分就是用V型帶。
2、入料部分
入料部位是與脫粒機(jī)上面的蓋子相連接的，選取材料是鐵板，厚度1mm，入口的地方與釘齒滾筒上釘齒是相切的，將玉米去皮之后，由此處投放，進(jìn)入脫粒的過(guò)程。
3、脫粒部分
脫粒的位置在釘齒滾筒跟柵格板之間，脫下來(lái)的玉米粒從柵格板的縫隙這個(gè)地方落下來(lái)，從倉(cāng)口落機(jī)器的外面。玉米芯通過(guò)滾筒的作用，從入料口另外一端掉出來(lái)。
4、篩選部分
該部分的組成是柵格板式的凹版，主要由鐵條構(gòu)成的，每?jī)筛F條之間會(huì)有一定的間隙，這樣玉米就被卡在這里，之后因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)速度足夠快，釘齒滾筒就可以對(duì)這個(gè)被卡死的玉米進(jìn)行脫粒。無(wú)論在安裝的時(shí)候，還是進(jìn)行脫粒的時(shí)候，柵格板的凹板都是不會(huì)動(dòng)作的。脫粒好了之后，玉米粒從這個(gè)縫隙里面掉下去，順著斜滑板，就滑到脫粒機(jī)的外面去了，主要是將玉米還有玉米芯分離下來(lái)。
5、機(jī)架部分
對(duì)于脫粒機(jī)來(lái)說(shuō)，機(jī)架是主要的支承，它承擔(dān)這個(gè)機(jī)器的全部質(zhì)量，還有動(dòng)力，力矩，載荷，所以在設(shè)計(jì)機(jī)架的時(shí)候，強(qiáng)度一定要非常大才可以。機(jī)架的兩邊一定都要穩(wěn)定，并且要固定好，這樣在進(jìn)行工作的時(shí)候，機(jī)架才會(huì)避免出現(xiàn)振動(dòng)、歪倒的情況，引起安全事故。為了提高機(jī)架的穩(wěn)固性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用角鐵，厚度3mm。
2.2 玉米脫粒機(jī)的總體設(shè)計(jì)
為了玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更好，選擇的動(dòng)力用的是電力，電動(dòng)機(jī)是選擇低能耗的類型，在玉米脫粒機(jī)的下面，將電動(dòng)機(jī)裝上去，讓它跟機(jī)架的下機(jī)梁固定在一起，進(jìn)行連接，這樣一來(lái)節(jié)約電動(dòng)機(jī)占據(jù)的空間。使用脫粒機(jī)對(duì)玉米進(jìn)行脫粒的時(shí)候，從入料口把玉米扔進(jìn)去，到最后脫粒完成，玉米顆粒還有玉米芯從兩邊從機(jī)器里面排出來(lái)，它的好處就是，脫粒速度是非常快的，并且一個(gè)機(jī)器完成的工作量可以是好幾個(gè)人的工作量，這樣作時(shí)候的效率得到了有效的提高，脫粒所需時(shí)間也就變短了。這個(gè)玉米脫粒機(jī)的好處不僅有這些，而且工作的時(shí)候安全性是非常高的，效率還非常高，構(gòu)造不復(fù)雜，就算是后期出現(xiàn)故障，維修也簡(jiǎn)單。
2.3 技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定
對(duì)其他脫粒的有關(guān)數(shù)據(jù)查看，來(lái)確定設(shè)計(jì)的脫粒機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)：
1、脫粒機(jī)主軸為750~850 r/min；
2、柵格式凹板的直徑為320mm；
3、凹板的長(zhǎng)度為710mm；
4、釘齒條共四根，在主軸的上面，每一個(gè)齒條的上面都有釘齒7個(gè)。安裝時(shí)，這些釘齒是螺旋狀布局的，并且是非常勻稱的，一共有28個(gè)，這樣玉米芯就能夠跟著這個(gè)螺旋釘齒出到機(jī)器的外面去了，裝在滾筒上面的釘齒長(zhǎng)是33.5。
5、按照實(shí)際上進(jìn)行的測(cè)量，每一個(gè)釘齒受到的力大小是40，若脫粒機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，那么釘齒條的轉(zhuǎn)動(dòng)速度足夠高，在這個(gè)里面玉米會(huì)有一個(gè)切向力給在這個(gè)里面兩條釘齒條，還有兩個(gè)釘齒條的行程是空的，那么，，所以脫粒機(jī)的工作是正常的話，切向力的大小是560。
2.4 釘齒條上釘齒轉(zhuǎn)速的確定
若玉米脫粒機(jī)的釘齒滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候速度非?？?，滾筒上釘齒獲得轉(zhuǎn)動(dòng)速度，則：
，
2.5 釘齒滾筒轉(zhuǎn)速的確定
用下式計(jì)算得脫粒機(jī)工作時(shí)候的功率：
由，可得：。
2.6 電動(dòng)機(jī)的選擇與確定
確定電動(dòng)機(jī)的類型時(shí)，要看它的性能能否完全滿機(jī)器的要求，并且要求電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)易，工作的時(shí)候可靠性要高，后期保養(yǎng)維護(hù)方便。在滿足以上要求的情況下，優(yōu)先使用低價(jià)的電動(dòng)機(jī)，降低成本。
正常來(lái)說(shuō)，機(jī)器對(duì)于調(diào)整速度的要求不高，那可以選用籠型三相電的的電動(dòng)機(jī)。因?yàn)檫@個(gè)電動(dòng)機(jī)的在啟動(dòng)的時(shí)候容量跟電源的容量是能夠匹配的。一般的的籠型電動(dòng)機(jī)，在進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候，轉(zhuǎn)矩是比較小的，特別是啟動(dòng)用的是降壓，只能用在空載，或者是載荷比較輕的地方。要是籠型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩非常高的，基本上用的地方啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是非常大的機(jī)器上，比方說(shuō)壓縮機(jī)等。有的機(jī)器是要進(jìn)行有級(jí)調(diào)整速度的，可使用的電動(dòng)機(jī)是變極多速籠型電動(dòng)機(jī)，比方說(shuō)電梯上用等等。要是有的是裝有飛輪的，并且負(fù)載是帶有沖擊性的，那么使用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該是高轉(zhuǎn)差籠型電動(dòng)機(jī)，比方說(shuō)沖壓機(jī)床等。
如果啟動(dòng)的時(shí)候轉(zhuǎn)矩要求非常大的，機(jī)器啟動(dòng)，停止都是非常頻繁的，并且還要對(duì)速度進(jìn)行調(diào)整，那么使用的電動(dòng)機(jī)是繞線型的。
若生產(chǎn)機(jī)器的容量比較小，并且對(duì)于速度不需要調(diào)整的，可以用同步電動(dòng)機(jī)。
若有機(jī)器在對(duì)速度進(jìn)行調(diào)整時(shí)范圍比較大，或者是對(duì)于所處地點(diǎn)要進(jìn)行控制，則使用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該是勵(lì)直流低壓電機(jī)電動(dòng)機(jī)。若有的機(jī)器機(jī)械特征是比較軟的，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是比較大的，則使用的電動(dòng)機(jī)可以是串勵(lì)或復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)后期維護(hù)麻煩，而且價(jià)格也稍高。
預(yù)防工作地點(diǎn)有爆炸危險(xiǎn)，使用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該是防爆結(jié)構(gòu)的。按照危險(xiǎn)的等級(jí)來(lái)進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選擇。
對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行降溫時(shí)，指的是如何在電動(dòng)機(jī)里面布局冷卻回路，選擇何種冷卻介質(zhì)，推動(dòng)方式等。正常來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的冷卻介質(zhì)都是空氣，通過(guò)機(jī)殼的表面來(lái)進(jìn)行冷卻，其推動(dòng)是自循環(huán)。
根據(jù)它的構(gòu)造，還有安裝形式來(lái)進(jìn)行劃分，有臥式的，有立式的，正常來(lái)說(shuō)用臥式的比較多，情況比較特別的話，用立式的。立式的電動(dòng)機(jī)價(jià)格都比較高。
1、電動(dòng)機(jī)功率的確定
公式：，則該脫粒機(jī)的傳動(dòng)部分總效率為：
滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)副效率為0.98~0.995，選值=0.99
V帶傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副效率為0.94~0.97，選值=0.97
滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)與釘齒條同步，則值為=1
得：
得：
2、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度確定
查看脫粒機(jī)的有關(guān)資料，知道它的主軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候速度是750～850，根據(jù)查找資料之后選定一個(gè)較為合理的數(shù)值，確定V帶的傳動(dòng)比就是2～4，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是能夠滿足要求的，那么電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就是：
～～。
3、確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
Y系列電動(dòng)機(jī)在安裝時(shí)，它的規(guī)格，還有功率都是滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的，此電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候效率是非常高，并且噪聲低，安全性高，可靠性好。
Y355電動(dòng)機(jī)的技術(shù)條件是能夠滿足的，Y80~315電動(dòng)機(jī)絕緣用的是B級(jí)的。Y355電動(dòng)機(jī)絕緣用的是F級(jí)的。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為△接法。電動(dòng)機(jī)工作地點(diǎn)海拔不宜超過(guò)一千米，氣候變化了，環(huán)境，空氣，還有溫度也就都改變了，溫度最高只能是四十度，最低只能是零下十五度。
對(duì)這些要求能夠滿足的同步電動(dòng)機(jī)，他們的轉(zhuǎn)動(dòng)速度有720，1440，2900，查看資料篩選出三種比較合適的電動(dòng)機(jī)，所以傳動(dòng)比就有三種，如下表2-2。
表2-2 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)
方案
電動(dòng)機(jī)
型號(hào)
額定
功率
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
基本參數(shù)
P/kW
同步
轉(zhuǎn)速
滿載
轉(zhuǎn)速
效率
%
電動(dòng)機(jī)重量
KG
功率
因數(shù)
1
Y160M2-8
5.5
750
720
85
119
0.74
2
Y132S2-4
5.5
1500
1440
85.5
68
0.84
3
Y132S1-2
5.5
3000
2900
85.5
64
0.88
對(duì)比之后，確定選用第二種方案。所以選用的電動(dòng)機(jī)是，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)列在表2-3。
表2-3 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
轉(zhuǎn)速
r／min
電流
380V
效率%
功率因數(shù)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y132S2-4
5.5
1440
11
85.5
0.84
7
2
2.2
31
3 帶及帶輪的設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)帶輪上面的柔性帶進(jìn)行張緊，這樣就可以將動(dòng)力傳輸出去，這就叫做帶傳動(dòng)。按照傳動(dòng)的原理不一樣，可以進(jìn)行分類。帶傳動(dòng)的構(gòu)造不復(fù)雜，非常穩(wěn)定，可以對(duì)震動(dòng)進(jìn)行緩解，并且傳送的動(dòng)力非常大，價(jià)格還便宜，也不需要進(jìn)行潤(rùn)滑。在很多機(jī)器里面都使用了。使用帶傳動(dòng)有各有優(yōu)劣：
（1）優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)的時(shí)候穩(wěn)定性非常好，可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行吸收，構(gòu)造不復(fù)雜，并且花費(fèi)少，維護(hù)起來(lái)比較容易，擾性還有彈性非常不錯(cuò)，一旦有過(guò)載的情況出現(xiàn)它會(huì)打滑。
（2）缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不精準(zhǔn)，帶的使用壽命短，還有軸承受的載荷非常大，傳動(dòng)部分體積過(guò)大，效率不高。
按照設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)的具體狀況，選用的傳動(dòng)方式是V帶和帶輪，脫粒機(jī)在進(jìn)行工作的時(shí)候，V帶是一個(gè)撓性零件，它是有彈性的，可以對(duì)沖擊進(jìn)行緩沖，吸收震動(dòng)，所以說(shuō)脫粒機(jī)在工作的時(shí)候，有非常好的穩(wěn)定性，并且噪聲較小等等。盡管在傳動(dòng)過(guò)程中，V帶跟帶輪之間存在一定的摩擦，這兩個(gè)零件肯定會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的滑動(dòng)，那么傳動(dòng)比不精準(zhǔn)了，不過(guò)即使是這樣，對(duì)于玉米脫粒機(jī)的傳動(dòng)沒(méi)有任何影響，因?yàn)檫@個(gè)機(jī)器對(duì)于傳動(dòng)比的要求不是很高。此外V帶有彈性，對(duì)于脫粒機(jī)的一些主要零件來(lái)說(shuō)，還可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，這樣這些零部件就不易出現(xiàn)破壞，V帶還有帶輪的構(gòu)造都不復(fù)雜，價(jià)格比較低，后期保養(yǎng)，維修都比較容易。所以說(shuō)，脫粒機(jī)傳動(dòng)部分用V帶還有帶輪是比較符合要求的。
3.1 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)
3.1.1確定傳送帶的功率
(3-1)
式中——工作情況系數(shù)
——電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的功率
查機(jī)械手冊(cè)得：
得：
3.1.2選擇V帶的型號(hào)
通過(guò)計(jì)算，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的功率還有帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度均可得出，查機(jī)械手冊(cè)，確定使用的V帶的型號(hào)是B型的。
3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
1、將主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑確定下來(lái)
V型帶的型號(hào)已經(jīng)確定，那么。
2、將V帶的速度算出：
V帶速度在～20，對(duì)于要求是能夠滿足的。
算出電動(dòng)機(jī)跟主軸的傳動(dòng)比
3、將從動(dòng)輪的直徑大小算出來(lái)
3.1.4確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng)
帶輪的中心距對(duì)傳動(dòng)穩(wěn)定性及傳動(dòng)效率有較大影響影響，中心距大了，那么帶輪的包角就變大了，那么單位時(shí)間里面帶進(jìn)行周轉(zhuǎn)的次數(shù)也就變少了，這樣帶的使用周期也就邊長(zhǎng)了。要是中心距過(guò)大，那么帶子的波動(dòng)也就變大了，那么帶子進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候穩(wěn)定性也就降低了，并且整個(gè)帶子變松。中心距若比較小，則與之相反。將傳動(dòng)帶的中心距算出：
確定
即：
得：，?。?
帶子的長(zhǎng)也就是
所以：，得：
確定：
算得真正的中心距：
可以算出：
3.1.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
大帶輪的包角是比小帶輪的包角要大的，那么說(shuō)在小帶輪上面的總摩擦力是小于大帶輪上面的總摩擦力的。所以，只可能在小帶輪的上面出現(xiàn)打滑的情況，只需要對(duì)小帶輪上面的包角進(jìn)行驗(yàn)算，查資料的帶輪包角應(yīng)大于120°，若要帶傳動(dòng)在工作時(shí)候的效果提高，需滿足以下關(guān)系式：
即：算出來(lái)：
V帶進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候，是能夠滿足包角要求的。
3.1.6確定V帶的根數(shù)
按下式算出V帶數(shù)目：
（3-2）
式中 ——V帶的許用功率值;
——包角影響系數(shù);
——材質(zhì)情況系數(shù);
——單根V帶傳遞功率增量，。其中：—主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。
查資料得：，
那么：
查得：
從 由此得出：
那么：
得：確定根
3.1.7確定帶的初拉力
用下式可算得一根V帶的初拉力為
式中—單位長(zhǎng)度傳動(dòng)帶所具有的質(zhì)量，
可得：
3.1.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力
設(shè)計(jì)輪軸和軸承時(shí)，為便于安裝，需要滿足下列關(guān)系式 ：
可得：
3.2 帶輪的設(shè)計(jì)
3.2.1帶輪的材料選擇
帶輪常用材料就是HT150，還有HT200，在帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是非?？斓臅r(shí)候，用過(guò)鑄鋼，或者是用鋼板來(lái)進(jìn)行沖壓，之后再進(jìn)行焊接。功率較大的話，那么選用材質(zhì)為鑄鋁或者是塑料。對(duì)于強(qiáng)度要求是能夠滿足的，并且還能很好的緩和震動(dòng)。
已知帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是非常低的，所以選擇灰鑄鐵，硬度在。
3.2.2主動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)
V帶輪的組成有輪緣、輪輻，還有輪轂。按照輪輻的構(gòu)造不一樣，V帶輪進(jìn)行劃分，有實(shí)心的，有腹板的，還有孔板的，還有橢圓的。其結(jié)構(gòu)跟基準(zhǔn)直徑有很大關(guān)系。
1、如果它的基準(zhǔn)直徑是d≤2.5d，那么結(jié)構(gòu)是實(shí)心的；
2、當(dāng)d＜300mm時(shí)，那么結(jié)構(gòu)就是腹板式的；
3、當(dāng)d＜300mm，并且的時(shí)候，那么結(jié)構(gòu)就是孔板式的；
4、當(dāng)d≥300mm時(shí)，那么結(jié)構(gòu)就是輪輻式的。
構(gòu)造帶輪時(shí)，根據(jù)它的基準(zhǔn)直徑，來(lái)確定帶的型號(hào)，對(duì)輪槽的大小進(jìn)行確定，思路如下：
因?yàn)橹鲃?dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑大小是，跟它進(jìn)行配合的電動(dòng)機(jī)軸的直徑大小是，所以按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定～～，它的結(jié)構(gòu)用的是腹板式的。
確定帶輪的有關(guān)數(shù)據(jù)，如下表3-1：
表3-1帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm）
帶的型號(hào)
m
h
e
f
16
5
20
14
14
7.5
38°
17.5
用下式算出主動(dòng)帶輪的厚：
即：
圖3-1主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)
3.2.3從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)
已知主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑，再根據(jù)傳動(dòng)比，可以確定從動(dòng)輪，，，因此從動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)也是腹板式的。
表3-2帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)單位（mm）
帶的型號(hào)
m
h
e
f
B
16
5
20
14
14
7.5
38°
17.5
用下式算出 從動(dòng)輪的厚：
也就是：，如圖3-2。
圖3-2從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)
3.2.4帶輪輪槽的設(shè)計(jì)
在帶輪的上面，V帶繞在其上，會(huì)出現(xiàn)形變，這樣一來(lái)它的工作面的角度也就改變了。要想然V帶跟帶輪輪槽的工作面貼合的更緊，那么它跟工作面之間的角度要比四十度還小。
在輪槽里面安裝V帶，不能到帶輪外圓之外，也不能碰到輪槽的最下面。所以，輪槽的基本直徑跟外圓，跟底部之間的距離是進(jìn)行了規(guī)定的，輪槽的工作面粗糙度是1.6或3.2。
3.2.5 帶輪技術(shù)要求的確定
鑄造，或者焊接，或者是燒結(jié)的帶輪，應(yīng)盡量使表面狀況良好，鑄造帶輪應(yīng)力沒(méi)有變大的情況下，可以修整輪轂的面，如轉(zhuǎn)動(dòng)速度非常快的，帶輪要進(jìn)行靜平衡，反之，他要進(jìn)行動(dòng)平衡。
4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)玉米脫粒機(jī)的時(shí)候，傳動(dòng)軸也是一個(gè)比較重要的零件，在工作的時(shí)候，它對(duì)于轉(zhuǎn)矩，彎矩，扭矩進(jìn)行承受，并且對(duì)傳動(dòng)軸上面的回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行支承，在脫離的時(shí)候，沖擊力是非常大的，并且沖擊次數(shù)還是很多的，所以設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸是非常重要的。對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要滿足下面幾點(diǎn)要求：
（1）剛度以及強(qiáng)度要足夠大
指的是軸的承受能力一定要強(qiáng)，在預(yù)計(jì)的使用時(shí)間內(nèi)，軸不會(huì)因受損無(wú)法正常工作。
（2）構(gòu)造一定要合理
也就是說(shuō)設(shè)計(jì)的這個(gè)軸，生產(chǎn)起來(lái)要簡(jiǎn)單，疲勞強(qiáng)度要大，便于軸上零件的拆裝，并且對(duì)軸來(lái)說(shuō)，固定的可靠性是非常高的。
設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)的時(shí)候需要注意：
軸還有軸上面的零部件，其工作地點(diǎn)應(yīng)該是確定的；裝在軸上面的零件，不管是拆，還是裝，還是調(diào)整都要方便，并且軸在加工還有裝配的時(shí)候，工藝性一定要好，軸的強(qiáng)度以及剛度一定要高，使用材料的時(shí)候合理規(guī)劃，避免浪費(fèi)，盡可能減輕重量。
4.1 傳動(dòng)軸最小直徑的估算
在求軸直徑的最小值時(shí)，按照軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)，用下式來(lái)算：
（4-1）
式中——常見(jiàn)軸的材質(zhì)的的值；
——主軸上的功率；
——主軸轉(zhuǎn)速。
軸選擇材料是碳鋼，還有合金鋼，有時(shí)也用球墨鑄鐵。碳鋼強(qiáng)度非常大，不過(guò)應(yīng)力集時(shí)敏感度不高，便于進(jìn)行機(jī)械加工，或是進(jìn)行熱處理，價(jià)格低廉，使用范圍廣。正常機(jī)器上面的軸，用的是比較優(yōu)質(zhì)的碳鋼，在這個(gè)里面用的最多是45號(hào)鋼。要想提高機(jī)械性能，那么對(duì)它進(jìn)行正火處理，或者是調(diào)質(zhì)處理。如果軸載荷比較小，或者是沒(méi)有那么重要的，熱處理就沒(méi)有必要了，只需使用一般的碳素鋼即可。合金鋼的機(jī)械性是非常不錯(cuò)的，一般生產(chǎn)的軸速度快，載荷大，并且體積小，質(zhì)量比較輕的。要是溫度非常高，或者是非常低，或者是工作環(huán)境容易腐蝕的話，那么軸還是用合金鋼來(lái)生產(chǎn)是比較好的。軸究竟選用何種材料，要按照它的工作狀況，重要程度，復(fù)雜程度，生產(chǎn)數(shù)量等進(jìn)行考慮，來(lái)選用最合適的。
本論文中軸用的是45號(hào)鋼，對(duì)它進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，那么，確定得：
帶輪與輸出軸上面最小直徑相合，開(kāi)一個(gè)鍵槽在軸的上面，若想開(kāi)槽之后，軸的強(qiáng)度沒(méi)有變化，則需要讓它的直徑加大5%，這樣輸出軸變粗，自然工作時(shí)候的強(qiáng)度也就變大，也就是
4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
在軸Ⅰ—Ⅱ段右端加一個(gè)軸肩，以滿足軸向定位要求，因此軸Ⅱ—Ⅲ段直徑是，輸出軸要實(shí)現(xiàn)徑向定位，基本上是通過(guò)平鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍵的規(guī)格是。
4.3 初步選擇輸出軸
前文對(duì)脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)，還有規(guī)格已經(jīng)介紹過(guò)，在軸的上面裝了帶輪，還裝了釘齒滾筒，它的釘齒在進(jìn)行排列的時(shí)候，都是按照螺旋的形狀進(jìn)行的，受到的力是比較小的，所以受力這一塊就無(wú)需考慮。因，查《機(jī)械手冊(cè)》確定向心球軸承作為支承軸承，其型號(hào)是406，其規(guī)格為,軸的Ⅲ—Ⅳ段跟Ⅴ—Ⅵ段直徑是一樣的，也就是。
因?yàn)樵谏a(chǎn)的時(shí)候會(huì)有偏差出現(xiàn)，這樣就會(huì)出現(xiàn)裝的時(shí)候有錯(cuò)位等情況，滾動(dòng)軸承在機(jī)器里面要有一段可以移動(dòng)的距離，查機(jī)械資料確定位移，如圖4-1。
圖4-1軸的結(jié)構(gòu)
4.4 確定輸出軸上的圓角半徑
按照上述要求，計(jì)算軸肩處圓角半徑，在軸的端面進(jìn)行倒角，其是，小軸肩為，軸肩是利用階梯直軸，降低軸的直徑變化處截面所受應(yīng)力。
4.5 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度
4.5.1軸受力簡(jiǎn)圖的繪制
下圖4-2中分析了軸的受力，作彎矩圖：
圖4-2軸的彎矩圖
4.5.2求輸出軸上的所受作用力的大小
按照公式：
（4-2）
式中—電動(dòng)機(jī)額定功率；
—主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的速度；
得：。
4.5.3釘齒條上的合力
（4-3）
式中—是輸出軸的軸心與釘齒之間的距離。
即：
（4-4）
式中80%—徑向力與圓周力的比值。
得：
（4-5）
因?yàn)樵谥鬏S的軸方向上，是沒(méi)有力施加在玉米脫粒機(jī)的上面的，那么
圖4-2（b）中指出各個(gè)力的方向。
4.5.4軸上水平面內(nèi)所受支反力
按照公式：
（4-6）
式中——輸出軸Ⅲ—Ⅳ段中心線跟Ⅳ—Ⅴ段距離左側(cè)的三分之一地方的距離；
——就是輸出軸Ⅳ—Ⅴ段跟左邊三分之一處到右邊Ⅴ—Ⅵ段中心線有多遠(yuǎn)。
得：
公式：
（4-7）
得：
4.5.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力
按照公式：
（4-8）
式中——釘齒頂端與軸心之間的距離。
即：
可以得，
4.5.6作彎矩圖
在水平面上，軸上面有三個(gè)點(diǎn)，他們的彎矩大小是：
按照式子：
（4-9）
即：
圖4-2（b）就是水平面上的彎矩
垂直的這個(gè)面里面，B,C,D這三個(gè)點(diǎn)的彎矩大小是：
按照公式：
可以得
即：
按照公式：
（4-10）
即：
圖4-2（c）是垂直面中的彎矩。
將合成的彎矩算出：
圖4-2（d）就是軸的合成彎矩圖
按照公式：
，如圖4-2（e）
即：
4.5.7作當(dāng)量彎矩圖
B點(diǎn)：
C點(diǎn)的左邊：
D點(diǎn)的右邊：
圖4-2（f）為該軸的當(dāng)量彎矩。
4.5.8校核軸的強(qiáng)度
校核的時(shí)候，只要對(duì)當(dāng)量彎矩的最大值，還有強(qiáng)度進(jìn)行校核即可。按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，可以算出來(lái)：
（4-12）
式中 ——軸的抗彎拋面模量，；
——軸的許用應(yīng)力，。
軸實(shí)際承受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，從、、中確定合適的數(shù)值。
查看機(jī)械書(shū)本就有，碳鋼，對(duì)一直在進(jìn)行周轉(zhuǎn)的變應(yīng)力進(jìn)行承受時(shí)，許用應(yīng)力的大小就是。
由上可得軸的強(qiáng)度滿足要求，合格。
5 其他零件的設(shè)計(jì)、選擇與確定
5.1 釘齒條的設(shè)計(jì)
釘齒條作為脫粒裝置中的重要部件，對(duì)脫粒機(jī)性能的提升尤為重要，對(duì)脫粒效果及玉米粒與棒芯分離有很大影響。脫粒滾筒的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)四根釘齒條工作，將玉米放入脫粒機(jī)后，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而釘齒滾筒上面的釘齒也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，玉米粒就被分離了。在釘齒條的上面，釘齒的排列是按照螺旋形狀進(jìn)行的，是為了方便玉米芯順著釘齒從機(jī)器里面排出去，并且任何一個(gè)釘齒都是可以對(duì)玉米進(jìn)行脫粒的，這樣脫粒的效率就非常高了。玉米脫粒機(jī)主要就是為了用來(lái)進(jìn)行脫粒的，所以，設(shè)計(jì)釘齒條是非常關(guān)鍵的。
5.1.1釘齒條的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
依據(jù)釘齒條的作用，還有工作要求，可以得出這個(gè)釘齒的工作強(qiáng)度非常高，查看機(jī)械資料，可知其滾筒上面裝了釘齒條四個(gè)，兩兩之間呈，且每個(gè)釘齒條上面裝釘齒數(shù)為個(gè)，每個(gè)釘齒的直徑均為，每一個(gè)釘齒都是裝在釘齒筒上，它們的布局呈螺旋狀，釘齒條跟釘齒條之間的距離是50mm。釘齒條從方形的孔里面穿過(guò)去，在圓盤的面上面漏出來(lái)，大概，最終在進(jìn)行連接處焊接，這樣構(gòu)造穩(wěn)定性好，可靠性高。
釘齒條通過(guò)圓盤來(lái)進(jìn)行固定，因?yàn)獒旪X條太長(zhǎng)，所以在主軸三分之一到三分之二的地方，跟主軸連接時(shí)選用鐵柱焊接，鐵柱的直徑為10mm，使釘齒條不易耗損，并且軸的扭轉(zhuǎn)剛度，還有彎曲剛度都有了提高，主軸跟釘齒滾筒在連接處非常穩(wěn)定，固定性也非常好。
5.1.2釘齒條及釘齒的設(shè)計(jì)
釘齒所在位置的固定，是通過(guò)釘齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)，在工作的時(shí)候，釘齒要能不間斷的進(jìn)行加工，釘齒所受作用力是直接傳送到釘齒條上面的，同時(shí)還受到釘齒的切向力的作用，所以使用45號(hào)鋼。在釘齒條的上面有釘齒七個(gè)，用螺母擰緊，釘齒條作圓形通孔，直徑的大小是，而且，開(kāi)一個(gè)比較小的槽在釘齒條上面，是便于將釘齒裝到釘齒條上的時(shí)候，開(kāi)的小槽可以跟釘齒上面的凸楞進(jìn)行配合，這樣就可以實(shí)現(xiàn)軸向固定了見(jiàn)圖5-1。
圖5-1 釘齒條結(jié)構(gòu)圖
5.1.3釘齒的設(shè)計(jì)
對(duì)于玉米脫粒機(jī)來(lái)說(shuō)，釘齒是非常重要的零件，在工作時(shí)它是和玉米持續(xù)接觸的，特別是在機(jī)器進(jìn)料的地方，釘齒的摩擦次數(shù)是非常多的，所以對(duì)釘齒進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)它所處的工作環(huán)境，還有它的強(qiáng)度這些問(wèn)題都要進(jìn)行考慮，原材料選用的是45號(hào)鋼，讓釘齒在釘齒條上固定好，需開(kāi)一個(gè)小凸楞在釘齒上面，便于釘齒固定在釘齒條上，其直徑是，長(zhǎng)為，，，，，。
5.1.4圓盤的設(shè)計(jì)
釘齒條和主軸固定時(shí)，主要是用圓盤連接的，圓盤還能夠承受釘齒和釘齒條傳送的力矩、彎矩以及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。它在釘齒條的兩頭焊接安裝。所以說(shuō)，設(shè)計(jì)的圓盤樣式，對(duì)于釘齒滾筒來(lái)說(shuō)，與它的強(qiáng)度密切相關(guān)。查看脫粒機(jī)的有關(guān)資料，圓盤使用的材料是45號(hào)鋼，直徑大小是，在圓盤上面有四方形槽，主要是為將釘齒條固定，和圓盤的中心之間的距離是，安裝圓盤時(shí)應(yīng)注意，使其中心位于主軸直徑上，所以這個(gè)圓盤的中心應(yīng)該就是孔，這樣它才能在軸上面進(jìn)行安裝，圓盤的厚是，它上面的孔高度是9.5mm，寬度是40.5mm，一樣都是為了將釘齒條裝在上面。圖5-2中就是它的結(jié)構(gòu)：
圖5-2 圓盤結(jié)構(gòu)圖
5.2 柵格式凹板的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)的這個(gè)脫粒機(jī)里面，柵格板凹版這個(gè)零件是用來(lái)跟釘齒滾筒進(jìn)行配合的，它有兩個(gè)作用：一個(gè)是在脫粒完成后，從柵格板的縫隙中，玉米粒就出來(lái)了，之后玉米芯順著釘齒滾筒上面的螺旋構(gòu)造，就落到了機(jī)器的外面，這樣，玉米粒跟玉米芯就完全分離，并且不會(huì)混雜在一起；第二個(gè)作用，柵格板的凹版是通過(guò)焊接鋼筋來(lái)加工的，鋼筋和鋼筋之間有縫隙，縫隙的大小是10mm，這個(gè)縫隙正好可以把要脫粒的玉米卡在這兒，這樣一來(lái)脫離的時(shí)候效率也就更高，穩(wěn)定性也就更高。
柵格式凹板的組成是鋼筋，有25根，他們每一根的直徑是，長(zhǎng)度在的鋼筋，凹板的直徑，凹板在固定的時(shí)候，在它的兩邊裝鐵條來(lái)進(jìn)行，鐵條的直徑是315mm，鐵條的厚是8mm，高是25mm。因柵格式凹板設(shè)計(jì)為半圓狀，則在其左右兩側(cè)端口，均用半圓鐵條固定，在將凹板三等分的中間位置，用了一個(gè)比較薄的鐵條，對(duì)它來(lái)進(jìn)行連接、加固。該鐵條的尺寸是厚度為，寬度為。柵格式凹板跟機(jī)架進(jìn)行連接，連接的辦法依然是焊接，確保連接的質(zhì)量。因?yàn)闄C(jī)架對(duì)柵格式凹板會(huì)起到一個(gè)固定，還有支承的作用，所以穩(wěn)定性更好，可靠性更高，整體上來(lái)看，這個(gè)也是將脫粒機(jī)設(shè)計(jì)成了一個(gè)整體，整個(gè)機(jī)器的剛度也就變高了。
圖5-3 凹板結(jié)構(gòu)圖
5.3 入料口及脫粒機(jī)上蓋的設(shè)計(jì)
玉米送入到脫粒機(jī)里面，只有從入料口這個(gè)地方進(jìn)去，將玉米從入料口放進(jìn)去后，玉米就開(kāi)始進(jìn)行脫粒了，不可從入料口這個(gè)地方掉出來(lái)的，這樣會(huì)出現(xiàn)安全事故的，所以說(shuō)，入料口的設(shè)計(jì)，對(duì)這個(gè)機(jī)器的工作質(zhì)量不小的影響。將玉米從入料口扔進(jìn)去，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度非?？?，帶著主軸一起進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，要是入料口設(shè)計(jì)不合格，對(duì)于主軸的工作是沒(méi)有好處的，對(duì)于整個(gè)機(jī)器來(lái)說(shuō)都是沒(méi)有好處的，有可能導(dǎo)致主軸在某一瞬間被卡死了，電動(dòng)機(jī)停止工作的情況，這樣一來(lái)機(jī)器就損壞了。所以設(shè)計(jì)入料口的時(shí)候，避免讓它出現(xiàn)這些現(xiàn)象，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)。
脫粒機(jī)入料口這個(gè)地方跟它上面的蓋子是連接在一起的，沒(méi)有分開(kāi)，也就是說(shuō)在脫粒機(jī)上面的蓋子上裝入料口，這兩個(gè)都是用比較薄的鐵板來(lái)進(jìn)行加工的，厚度只有，脫粒機(jī)上面的蓋子的形狀是一個(gè)半圓，直徑大小是，它的長(zhǎng)是。入料口的最小口徑長(zhǎng)為，寬為，其上的最大口徑長(zhǎng)為，寬為，在脫粒機(jī)上面的蓋子兩頭的地方，入料口兩邊，還有中間的地方，都使用鐵條來(lái)焊接，這樣一來(lái)上蓋不會(huì)出現(xiàn)形狀的改變，并且還能夠進(jìn)行支承。將脫粒機(jī)上面的蓋子焊接在兩個(gè)角鐵的上面，主要是為了方便跟脫粒機(jī)下面進(jìn)行組裝，角鐵的厚是，長(zhǎng)是90mm。在脫粒機(jī)上面的蓋子上，兩頭都裝了鐵板，這個(gè)鐵板的形狀都是半圓型的，均使用同種原材料，一方面可用來(lái)確保工人的生命安全，在進(jìn)行脫粒的時(shí)候，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是非常快的，要是沒(méi)得鐵板擋住的話，要是人無(wú)意間把手，或者是把衣裳弄到脫粒機(jī)里面的話，就可能發(fā)生安全事故。還有一個(gè)目的，就是脫粒之后，防止玉米粒從進(jìn)料口這個(gè)地方濺出來(lái)，不利于收集，所以要在入料口這個(gè)地方安裝擋板。在玉米脫粒機(jī)上裝擋板的時(shí)候，一定要縱向來(lái)進(jìn)行安裝，按照設(shè)計(jì)的這個(gè)結(jié)構(gòu)，擋板都要裝在軸承座的上面，不僅要注意跟上蓋進(jìn)行連接，還要注意跟軸承座之間的配合。其直徑大小是，按照軸承來(lái)確定跟軸承連接的地方的形狀，圖5-4就是它的結(jié)構(gòu)：
圖5-4 上蓋結(jié)構(gòu)圖
5.4 機(jī)架的設(shè)計(jì)
就玉米脫粒機(jī)而言，主要的支承零部件就是機(jī)架，軸、電動(dòng)機(jī)以及凹板的沖擊載荷和應(yīng)力均由機(jī)架來(lái)承受。機(jī)架結(jié)構(gòu)緊湊，脫粒機(jī)在工作時(shí)才能確保穩(wěn)定，才能工作順暢，所以這個(gè)機(jī)架不管是結(jié)構(gòu)，還是材料，都一定要穩(wěn)固。本論文設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)，內(nèi)應(yīng)力和沖擊載荷都不高，還有電動(dòng)機(jī)也較輕便。查看相關(guān)的資料之后，進(jìn)行支承的時(shí)候選用角鐵。角鐵不僅自身可以承受一定的載荷，并且結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)改變，雖然有的時(shí)候會(huì)有輕微的彈性變化，不過(guò)對(duì)于整個(gè)機(jī)器來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定，還有牢固是沒(méi)有任何的問(wèn)題的，玉米脫粒機(jī)的工作是非常正常的，這種形狀的變化對(duì)于機(jī)器的性能沒(méi)有任何的影響。確定角鐵的厚是3mm，其大小是高為40mm，寬為40mm。裝兩段橫梁在機(jī)架的上面，需要它在進(jìn)行工作的時(shí)候強(qiáng)度更大，承受能力更大，受到?jīng)_擊，扭矩等不能出現(xiàn)形狀的改變，所以說(shuō)橫梁用的也是角鐵，厚度是4mm，其大小是40mm，寬為40mm。裝一個(gè)斜板在機(jī)架的上面，主要是便于玉米粒從柵格板的縫隙下落，沿著斜板向外滑，就落到機(jī)器的外面。
斜板裝在機(jī)器上面，方便工作的人對(duì)它進(jìn)行及時(shí)的清理，并且斜板在跟柵格板進(jìn)行連接的時(shí)候，長(zhǎng)度只能在～，這樣玉米芯才能順利的從機(jī)器里面滾出來(lái)。從機(jī)架的整體結(jié)構(gòu)，還有使用材料，還有它的結(jié)構(gòu)等來(lái)觀察，機(jī)架是能夠滿足要求的，圖5-5就是其的結(jié)構(gòu)：
圖5-5機(jī)架示意圖
5.5 軸承座的設(shè)計(jì)
對(duì)主軸進(jìn)行支承的零件是軸承，按照軸的動(dòng)力，負(fù)荷，彎曲應(yīng)力等來(lái)確定軸承的類型。對(duì)主軸進(jìn)行支承的時(shí)候用的是滾動(dòng)軸承，軸承也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，它的類型不一樣，特征也就不一樣，功能也就不一樣。本論文研究的玉米脫粒機(jī)，它的軸承質(zhì)量較小，尺寸是軸承是裝在角鐵的上頭的，角鐵的厚是4，在固定的時(shí)候用M8螺栓來(lái)進(jìn)行的，見(jiàn)下圖5-6。
圖5-6軸承座的基本結(jié)構(gòu)尺寸
5.6 玉米脫粒機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
1、確定脫粒機(jī)上面的螺栓
裝在脫粒機(jī)上面的螺栓是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，查看機(jī)械資料來(lái)進(jìn)行選擇。本論文中脫粒機(jī)使用的螺栓是M8，長(zhǎng)有8cm和5cm，機(jī)器的上蓋在跟機(jī)架連接的時(shí)候用到螺栓，將電動(dòng)機(jī)跟脫粒機(jī)進(jìn)行連接的時(shí)候也用到螺栓。
2、確定使用的鉤頭楔鍵
在設(shè)計(jì)的脫粒機(jī)中，主軸還有帶輪進(jìn)行連接時(shí)，用的就是鉤頭楔鍵，查看機(jī)械手冊(cè)選用，具體大小是：b=12、h=7、L=50.
結(jié)論
本論文到這里基本上就算是完成了，首先進(jìn)行的分析是理論的，之后進(jìn)行的是實(shí)際的計(jì)算，將大學(xué)學(xué)到的專業(yè)知識(shí)跟實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，肯定是要想著機(jī)械化的方向去發(fā)展的，對(duì)于農(nóng)民來(lái)說(shuō)，勞動(dòng)強(qiáng)度是變輕了的，時(shí)間花的也少了的，效率也是提高了很多的。論文里面設(shè)計(jì)的機(jī)器是釘齒玉米脫粒機(jī)，使用這個(gè)機(jī)器之后，玉米粒跟玉米芯就完全分下來(lái)了，這個(gè)機(jī)器是非常先進(jìn)的，并且生產(chǎn)率也很高，市面上的需求量還是非常大的，當(dāng)然了因?yàn)樽陨淼乃?/div>
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