縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計,縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計,縱軸,水稻,聯(lián)合收割機,系統(tǒng),結構設計 （設計） 開題論證記錄 學 院： 記錄人： 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師姓名 指導教師職稱 論文（設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計 論證小組質(zhì)疑： 1.怎么去設計振動篩的傳動？ 2.風機的選擇？ 學生回答簡要記錄： 1.運用偏心塊的運動特性設計類似雙搖桿機構的運動。 2.風機要根據(jù)整個機器的功率需求來選擇。 論證小組 成員簽名 論證地點： 論證日期：20 年 月 日 注：此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。 （設計） 中 期 檢 查 表 學 院： 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師姓名 指導教師職稱 論文（設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計 畢業(yè)論文（設計）工作進度 已完成的主要內(nèi)容 尚需解決的主要問題 1. 選畢業(yè)論文的題目，找好了指導老師； 2.查找了一些相關的資料，然后進行了整理； 3.進行資料匯總，并做好開題報告。 1.設計說明書； 2.主要原理分析； 3.裝配圖零件CAD。 指導教師意見 簽 名： 年 月 日 檢查小組意見 組長簽名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 設計 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計 THE STRUCTURE DESIGN OF VERTICAL TYPE AXIAL FLOW RICE COMBINE HARVESTER CLEARNING SYSTEM 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級： 指導老師及職稱： 教授 學 院：工學院 湖南·長沙 提交日期：2013年5月 設計 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 設計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 關鍵詞： 1 1前言 2 1.1課題研究的目的和意義 2 1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3研究方法 4 1.4研究內(nèi)容 5 2清選裝置的總體設計方案 5 2.1清選裝置的工作流程圖 5 2.2工作過程 5 2.2.1動力輸送流程 5 2.2.2清選裝置的整體布局 6 2.2.3各個零部件的功能 7 3主要零部件的設計與計算 7 3.1清選篩的設計 7 3.2清選篩的主要尺寸 8 3.3風機的設計與選取 11 4傳動裝置總體設計 13 4.1確定傳動裝置的傳動比 13 4.2傳動裝置的運動和動力參數(shù) 14 5軸的結構尺寸設計 16 5.1輸入軸的設計 16 5.2風機軸的設計 17 5.2.1軸一的設計 18 5.2.2軸二的設計 19 5.3振篩軸的設計 20 6軸的校核 21 6.1振篩軸的校核 21 6.2軸承的校核 23 7結論 23 參考文獻 24 致謝 25 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)結構設計 摘 要：水稻是我國的主要糧食作物，具有單產(chǎn)量最高，總產(chǎn)量最穩(wěn)定的特點；近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。在目前水稻收獲機械多種形式并存條件下，為了滿足廣大用戶的要求，在消化吸收國內(nèi)外同類機型的基礎上，設計一種清選裝置。本文簡述了國內(nèi)、外聯(lián)合收割機的研究現(xiàn)狀和典型清選裝置的工作原理。通過查閱資料了解水稻的農(nóng)藝、形態(tài)參數(shù)。通過對比,選擇單風機雙層振動篩清選裝置，此種裝置結構相對簡單，但基本能滿足此種收割機清選功能的要求。 本課題的研究為指導實際生產(chǎn)，提高軸流清選裝置的性能以及降低成本提供了理論依據(jù)。 關鍵詞：水稻；縱置式軸流；清選；理論依據(jù) The Structure Design of Vertical Type Axial Flow Rice Combine Harvester Cleaning System Abstract: Rice is our country's main food crop, have the highest single output of the most stable, output characteristic; The rice planting area in recent years has steadily risen state. In the current rice harvest machinery various forms to coexist conditions, in order to satisfy the demand of users, digesting and absorbing the basis of domestic and foreign similar type, design a kind of cleaning device. This paper describes the working principle of domestic and outside the combine harvester Research and typical cleaning device. Through access to information to understand rice agronomic, morphological parameters.By contrast, select a single fan double vibrating screen cleaning device, such device structure is relatively simple, but can basically meet the functional requirements of such a harvester cleaning. The study of the subject to guide the actual production, improve the performance of the axial cleaning device as well as reduce the cost of providing a theoretical basis. Key words: Rice ;Vertically mounted axial ;Cleaning ;Theoretical basis 1 前言 1.1 課題研究的目的和意義 水稻是最主要的三大糧食作物之一，播種面積占糧食播種面積的1/5，年產(chǎn)量約4.8億噸，占世界糧食總產(chǎn)量的1/4，全世界二分之一以上的人口以水稻為主食，同時也是我國最主要的栽培作物之一。我國水稻播種面占全國糧食作物的1/4，而產(chǎn)量則占一半以上。而在我國，水稻收獲的機械程度相對較低。水稻收獲方式主要有人工收獲割曬分段收獲和聯(lián)合收獲３種。在人工收獲中由人工完成整個收獲過程時間長、效率低、費工費力且損失浪費嚴重，據(jù)測算人工割捆垛運及脫粒等總損失率達1０％、２５％。而割曬分段收獲由割曬機進行收割，然后由人工進行捆束脫粒清揚和曬場，這種收獲方式較人工收獲提高了收割效率且有利于水稻后熟和改善米質(zhì)同時可借助通風和日曬降低水稻含水量，便于脫粒減少烘干和曬場的作業(yè)量，但是整個收獲過程還需很多勞力配合工效仍較低谷粒的總損失較大。若使用水稻聯(lián)合收割機進行收獲則可以一次性完成收割脫粒清選及裝袋等過程不僅大大提高了收獲效率降低了收獲成本而且損失率僅為１％、５％由此看出發(fā)展水稻收割機特別是優(yōu)先發(fā)展水稻聯(lián)合收獲對提高我國糧食作物機收水平具有重要意義。 清選裝置是聯(lián)合收割機的重要組成部分，它直接影響到整機的工作性能。清選性能中的籽粒含雜率，清選損失率是衡量聯(lián)合收割機產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標之一。因此，設計出合理的谷物清選裝置也就顯得尤為重要。 因此，現(xiàn)結合所學機械結構設計、優(yōu)化設計、可靠性設計等知識，設計一種實用型清選裝置，以提高自身機械設計水平，提高機械工作效率，減少人力損耗。通過對機構的設計，提高繪畫、CAD、裝配、工藝等方面的能力，加強理論與實踐的結合。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)使用的小型收割機清選裝置的種類較多，按其結構可分為兩種：風機加振動篩和風機加圓筒篩裝置。而風機加振動篩裝置又可分為單風道風機單層振動篩清選裝置，單風道風機雙層振動篩清選裝置，雙風道風機單層振動篩清選裝置，雙風道風機雙層振動篩清選裝置，雙風機單層篩清選裝置，雙風機雙層振動篩清選裝置。風機圓筒篩清選裝置又可分為單風道風機圓筒篩清選裝置，雙風道風機圓筒篩清選裝置及雙風機圓筒篩清選裝置。單風道風機單層振動篩清選裝置由單風道離心風機與單層振動篩構成，是一種較為簡單的清選裝置。該裝置結構簡單、輕便，但清選效果一般，尤其是對水稻脫出物清選時，含雜率較高，清選損失率也較大。 單風道風機雙層振動篩清選裝置，由單風道離心風機與雙層振動篩構成，上下篩片的結構不同。其清選效果比單層振動篩有所提高，基本能滿足小型聯(lián)合收割機清選功能的要求。雙風道風機雙層振動篩清選裝置，由雙風道離心風機與雙層振動篩構成。其關鍵技術是雙風道風機，下風道氣流直接吹至篩尾，而上風道仍維持原單風道工況，清選效果較好。雙風機雙層振動篩清選裝置， 南離心風機、橫流風機與雙層振動篩構成，是一種較為復雜的清選裝置。該裝置在最佳結構參數(shù)與運動參數(shù)條件下，可得到令人滿意的清選效果。單風道風機圓筒篩清選裝置，由單風道離心風機與圓筒篩構成。利用圓筒篩清選，可縮短整機的長度，減少振動，工作可靠、濕分性能較好，但其參數(shù)調(diào)節(jié)不太方便。單風道風機圓筒篩清選裝置結構簡單，對籽粒含雜率中等的物料清選效果較好。但當籽粒含雜率很高時，大量短莖稈和雜余穿過篩孔混入籽粒，導致籽粒含雜率過高而引起輸糧攪龍堵塞，影響了整機的工作性能。雙風道風機圓筒篩清選裝置，由雙風道徑向進氣風扇或雙風道離心風機與圓筒篩構成。試驗研究表明，雙風道圓筒篩清選機構與單風道圓筒篩清選機構相比，不僅可以達到良好的清選性能指標，而且可以提高清選能力，減小前篩直徑，對小麥和水稻脫出物的清選有良好的適應性。雙風機圓筒篩清選裝置，由離心風機、橫流風機與圓筒篩構成。在圓筒篩的上方配置了與清選裝置等寬的橫流風機，該風機吸氣口正對圓筒篩面。當脫出物在篩面上運動時，大量的雜余和短莖稈被吸人橫流風機并排出機外。該裝置適合高含雜率脫出物的清選作業(yè)，且清選性能指標優(yōu)良。 從世界范圍看．隨著生物技術的發(fā)展和生產(chǎn)技術的提高．各種谷物的產(chǎn)量正不斷增加。國外的清選機正向著大型化、機電一體化、智能化、更可靠和更安全的方向發(fā)展。一些發(fā)達國家不斷將高、精、尖技術應用到農(nóng)業(yè)機械上來．農(nóng)業(yè)機械正向智能化方向發(fā)展。在設備的操作方便性方面．國外重力式清選機都設置了儀表直接顯示調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)．不停機集中控制，操作方便、靈敏，智能化加強。我國的谷物清選機為了彌補自身不足．主要在基本結構裝置上加以改進，使其向安全、利用率高、改善工作環(huán)境、降低勞動強度、工作效率高、操作方便和智能化等方向發(fā)展。如對主要清選部件清選篩篩片、清篩機構和減振系統(tǒng)進行改進：對傳動系統(tǒng)進行改進，當前的清選機有些采用雙振動電機驅(qū)動．可改用兩臺型號規(guī)格完全相同的振動電機同步驅(qū)動：采用正壓多聯(lián)風機結構，降低了噪聲，風選效果好：采用封閉篩箱或全封閉鋼架結構，以增強安全防護性 到目前為止，清選機大都采用手動控制，將逐步向自動控制系統(tǒng)轉化。 我國正處于社會主義初級階段．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力相對落后．有效需求不足，農(nóng)民普遍收人較低，農(nóng)村分散經(jīng)營的生產(chǎn)體制尤其是南方丘陵地區(qū)的生產(chǎn)特點．決定了在今后一段時期內(nèi)．我國仍然要以中小型清選機為主要研究和推廣對象。由于我國經(jīng)濟發(fā)展的不平衡性，東部、中部和西部地區(qū)．對產(chǎn)品和技術的需求存在遞進的趨勢，在市場開發(fā)上有滯后的特點．這決定了經(jīng)濟實用、多功能和回收率高的中小型農(nóng)機具有較好的發(fā)展勢頭。在東北、華北和西北的商品糧棉基地地區(qū)，糧食清選機生產(chǎn)企業(yè)較多，且根據(jù)北方區(qū)域特點．大部分生產(chǎn)企業(yè)重點研制推廣大中型清選機 南方清選機生產(chǎn)企業(yè)很少。不論是北方還是南方．為了提高勞動力的轉移速度和農(nóng)民的生活水平，結 合經(jīng)濟發(fā)展的速度和產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整， 中小型清選機的研制與推廣將逐步得到完善和提高。 1.3 研究方法 研究的方法可以用下面一幅流程圖來表示： 機械系統(tǒng)設計 設計任務書 ↓ 技術文件1： ←系統(tǒng)原理方案及確定→ 原理方案試驗 系統(tǒng)工作原理 ↓ ↓ 功能分析 ↓ 技術文件2： 功能求解：初步形成物料流、能量流→關鍵技術驗證 主要部件工作原理圖 ←及信息方案 ↓ 機構方案設計，分系統(tǒng) 及總成選配，接口設計 ↓ 技術文件3：方案評審報告←方案評審 ↓ 技術文件4：總體設計報告←總體布置設計 技術文件5：總體布置圖 ↓ ↓ 工程設計→設計評審 ↓ 測試→測試實驗 ↓ 調(diào)制調(diào)試→調(diào)試結果 ↓ 設計任務完成 機械系統(tǒng)設計的第一個環(huán)節(jié)就是總體設計，要有系統(tǒng)的原理方案構想，結構方案設計，總體布局與環(huán)境設計，主要參數(shù)的確定，總體方案的評價與決策。因此，研究方法是相當重要的，用得恰當會事半功倍。 1.4 研究內(nèi)容 清選裝置是水稻聯(lián)合收割機的重要工作部件，它的功用是將經(jīng)脫粒裝置脫下和分離裝置分出來的谷物混合物中的穎殼、碎莖和斷穗等清除干凈，將細小夾雜物排出機外，以得到清潔的谷粒。對分離裝置的性能要求是：谷粒中的混雜物應少于2%；清選時谷粒損失不大于脫出谷?？偭康?.5%；其生產(chǎn)率應與收割、脫粒裝置相適應。 常用的清選原理大致可分為兩類：一類是按照谷粒的空氣動力特性（懸浮速度）進行清選。另一類是利用氣流和篩子配合進行清選。谷粒的尺寸一般以長度，寬度和厚度表示。使用表明，有了氣流的配合可將輕雜物吹離篩面，并吹出機外，有利于谷粒的分離，當氣流的作用力抵消了物料的重量而使物料處于疏散狀態(tài)時，分離效率最高。 本文中采用風扇篩子式清選裝置，主要由風扇和篩子組成，在原有的基礎上加以改進，使其簡單，高效，以滿足此種聯(lián)合收割機的清選要求。 2 清選裝置的總體設計方案 2.1 清選裝置的工作流程圖 輸入軸 ↓（傳動） 風機軸 ↓ 付攪龍軸 振篩軸 ↑（振篩結構） ↓（輔助輸送稻谷） 復脫下攪龍軸 ↑（傳動換向） 主攪龍 → → 復脫短介軸 ↓（傳動） （傳動） 垂直攪龍（將稻谷輸送至儲糧倉） 2.2 工作過程 2.2.1 動力輸送流程 從輸入軸左端大皮帶輪（含離合裝置）接入動力,輸入軸最右端的鏈輪與風機軸上的鏈輪連接，將動力傳遞給風機軸，輸入軸的右端安裝鏈輪與付攪龍軸右端的鏈輪連接傳遞動力，付攪龍右端另一個鏈輪與主攪龍右端的鏈輪連接傳遞動力，主攪龍左端安裝鏈輪與垂直攪龍的短介軸的左端連接傳遞動力，主攪龍最右端的鏈輪與復脫短介軸上的鏈輪連接傳遞動力，為滿足復脫下攪龍旋向的要求。復脫短介軸與復脫下攪龍通過齒輪連接，通過齒輪換向。復脫下攪龍上的鏈輪與振篩軸上的鏈輪連接，將動力傳遞給振篩軸，以此來滿足所有清選裝置動力的要求。 2.2.2 清選裝置的整體布局 清選裝置結構如圖1所示。 圖1 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機清選系統(tǒng) Fig1 Longitudinal axis of the stream rice combine harvester cleaning system 2.2.3 各個零部件的功能 1）輸入軸：將電動機的動力傳遞給各個下級運功的軸上，還能進行動力離合。左端有大皮帶輪和離合裝置，中間配合錐齒輪，它由左右兩節(jié)結合而成，右端安裝多排鏈輪，將動力傳遞給風機軸、付攪龍軸、輸送槽輸入軸。 2）風機軸：將電動機傳遞的動力帶動風扇轉動，以完成清選。 3）付攪龍軸：連接輸入軸的右端鏈輪輸入動力，輔助主攪龍輸送稻谷。 4）主攪龍軸：右端連接付攪龍軸的右端鏈輪輸入動力，通過攪龍將脫機箱體底部的稻谷輸送到垂直攪龍下端，主攪龍的左端伸出箱體左端，并且安裝鏈輪，連接垂直攪龍短介軸。還將右端動力傳遞給復脫短介軸反轉。 5）垂直攪龍：通過一對錐齒輪與垂直短介軸嚙合，將主攪龍輸送過來的稻谷垂直輸送至儲糧倉。 6）垂直攪龍短介軸：連接主攪龍軸與垂直攪龍軸。 7）復脫短介軸：連接主攪龍軸與復脫下攪龍軸，傳動反向。 8）復脫下攪龍軸：右端鏈輪齒輪與復脫短介軸上的鏈齒輪嚙合輸入動力，攪龍將未脫粒完全的谷穗輸送至其左端。 9）復脫上攪龍軸：左端鏈輪與復脫下攪龍軸左端的鏈輪相連輸入動力，將復脫下攪龍輸送過來的未脫粒完全的稻穗輸送只脫粒滾筒。 10）振篩軸：將傳遞來的動力帶動篩子振動。 11）振篩：配合風機使用對谷物進行清選 3 主要零部件的設計與計算 3.1 清選篩的設計 清選篩由篩架、上篩、下篩和支、吊桿組成。篩架用支桿支撐，用偏心輪驅(qū)動往復式抖動。 圖2 上篩 Fig2 On screen 為了能有較良好的清選效果采用二層篩子，即上篩與下篩兩層，上下距離約為50 —100mm。上篩主要把碎秸稈，殘碎等分離出來，起粗篩選作用。下篩主要選出干凈谷粒，而把細碎雜余排走，起到精篩選作用。上篩采用沖孔方孔篩，方孔的邊長為12.5，如圖2所示，下篩采用直徑為11的沖孔圓孔篩。如圖3所示： 圖3 下篩 Fig3 Sieve 上下篩采用一個篩架焊接在一起，這樣結構簡單，也可滿足其基本要求。篩架的驅(qū)動方式采用搖臂結構。篩架的基本結構如圖4所示： 圖4 篩架的基本結構 Fig4 The basic structure of the sieve skeleton 3.2 清選篩的主要尺寸 1）清選篩的面積A由進入清選裝置的谷物混合物料的重量Qs(kg/s)來確定： A=BL=Qs/qs （1） 在（1）式中B為篩的寬度（m）；qs為單位篩面積可以承擔的谷?；旌衔谷肓縖kg/(m2·s)]，L為篩的長度（單位m，不包括尾篩），選值時要保證對排出物有足夠的清選時間，以減少損失，一般值為0.8~1.4m。 B值也可以由（2）式確定： B=ql/qo=q(1-kλ)/qo （2） 在（2）式中ql為每秒進入清選裝置的物料重量（kg/s）；qo為每米寬篩允許承擔負荷[kg/(s·m)]，本機器取qo=4.5 kg/(s·m)；q為機器的每秒喂入量（kg/s），本機器取q=3 kg/s；λ為喂入物料中莖稈所占百分比；本機器取λ=8%；k為從脫粒裝置和分離裝置中已排出雜物的系數(shù)，k值一般取0.6~0.9，本機器取k=0.8。 則篩子的寬度B=3×(1-8%×0.8)/4.5=0.624，本機器取B=0.62m。 2）篩子的長度L由公式（3）確定： L=Qs/Bqs （3） 在（3）式中Qs為進入清選裝置的谷?；旌衔铮╧g/s）；B為篩子的寬度（mm）；qs為篩子單位面積可以承擔的谷?；旌衔锏奈谷肓縦g/(m2·s)，取qs=3.5 kg/(m2·s)；其中Qs=3×60%=1.8 kg/s。 則L=1.8/0.62×3.5=0.83，取L=0.87。 3）篩子運動所需的功率由（4）式確定： N=QsNp/η （4） 在（4）式中Qs為進入清選裝置的谷粒混合物（kg/s）；Np為單位生產(chǎn)率清選篩所需功率kw/(kg·s﹣1)，上篩取0.4-0.55.本機取0.4；η為系數(shù)，取0.9。 則N=1.8×0.4/0.9=0.8kw。 4）篩架的運動方式可用如圖5所示的結構簡要表示： 圖5 篩架的運動方式簡圖 Fig5 The movement of the sieve skeleton thumbs 5）清選篩的工作條件： 1、物料要有下移，且要有上移。 2、物料下移量大于上移量。 3、物料不能被拋起。 根據(jù)工作條件選取其從動搖臂c為60mm,主動搖臂a的長度為80mm,根據(jù)已知條件可 得，篩面的長度b為870mm,主動搖臂，從動搖臂之間的距離d為940mm.則有： （5） 則為雙搖桿機構。 由已知可得篩面做不規(guī)則的振動，則主動搖臂只能在一定范圍的周期范圍內(nèi)擺動。由已知可得其擺動周期為0.08s.選取篩面上任意一點，利用計算機仿真模擬，可得其任一點的速度圖像如圖6所示： 圖6 篩面上一點的速度軌跡 Fig6 Screen surface speed track 其加速度圖像如圖7所示： 圖7 篩面上一點的加速度軌跡 Fig7 Screen surface acceleration trajectory 根據(jù)以上兩圖可得，篩面上的點的運動也呈周期性變化，可滿足其振動篩的一般要求。故其搖臂的選擇滿足其一般要求。 由于篩面做不規(guī)則的振動，主動搖臂只能在一定范圍內(nèi)擺動。為使結構簡單，同時滿足整臺聯(lián)合收割機的需要，可用偏心塊結構來代替主動搖臂，因此可用如圖8所示的結構簡要表示振動篩的運動方式： 圖8 篩架的運動結構簡圖 Fig8 Sieve skeleton movement structure diagram 為滿足振動篩的清選功能的要求，此振動篩的的搖臂長度選取為60mm，而偏心塊采用如圖9所示的結構： 圖9 偏心塊結構簡圖 Fig9 Eccentric structure diagram 為滿足振動篩的要求，查閱相關資料，偏心塊的偏心距選取為17mm。 3.3 風機的設計與選取 該風扇都為雙面進風，其葉輪上的葉片長度一般與脫粒滾筒長度相當。為了使風扇全部寬度內(nèi)風速均勻，通常將葉片兩端內(nèi)部削去一角，以減弱兩端氣流速度。風扇的結構簡圖如圖10所示： 圖10 風扇的結構簡圖 Fig10 The fan structure diagram 查閱相關資料，得表1如下： 表1 風扇的基本尺寸 Chart1 The basic size of the fan 名稱 尺寸 本機尺寸 葉輪外徑 250mm 250mm 葉輪內(nèi)徑 98mm 葉片數(shù) 3-6 6 外殼寬度 300mm 進風口直徑 150mm 出風口高 100mm 圓筒形外殼 270mm 螺線蝸殼形外殼擴展尺寸 35mm 葉輪端面與殼體間距離 7mm 該風扇都為雙面進風，其葉輪上的葉片長度一般與脫粒滾筒長度相當。為了使風扇全部寬度內(nèi)風速均勻，通常將葉片兩端內(nèi)部削去一角，以減弱兩端氣流速度。 4 傳動裝置總體設計 該裝置的所有動力均由輸入軸輸入，所有傳動簡圖如圖11所示： 圖11 傳動裝置簡圖 Fig11 Gear diagram 4.1 確定傳動裝置的傳動比 由于該裝置的所有動力均由輸入軸輸入，已知輸入軸的轉速為1800r/min,查閱機械設計手冊，選取輸入軸上的風機大連輪的齒數(shù)為23，選取風機軸上的小鏈輪的鏈輪的齒數(shù)為16，則傳動比 =16/23=0.7, 滿足其一般要求。 輸入軸上的付攪龍軸上的鏈輪的齒數(shù)選取為15，與之相對應的付攪龍軸上的鏈輪的齒數(shù)齒數(shù)選取為27，則該傳動比 =27/15=1.8 滿足其一般要求。 付攪龍軸上與主攪龍相連的鏈輪的齒數(shù)選取為15，與之相對應的主攪龍的上的鏈輪的齒數(shù)選取為24，則該傳動比 =24/15=1.6 滿足其一般要求。 主攪龍軸上與復脫短介軸相連的鏈輪的齒數(shù)選取為15，與之相對應的復脫短介軸的鏈輪的齒數(shù)選取為17，則該傳動比 =17/15=1.13 滿足其一般要求。 復脫短介軸與復脫下攪龍軸相連的鏈輪的齒數(shù)選取為20，與之相對應的復脫下攪龍軸上的鏈輪的齒數(shù)選取為21，則該傳動比 =21/20=1.05 滿足其一般要求 復脫下攪龍軸與振篩軸上相連的鏈輪的齒數(shù)選取為16，與之相對應的振篩軸上的鏈輪的齒數(shù)選取為23，則該傳動比 =23/16=1.44 滿足其一般要求 復脫下攪龍軸與復脫上攪龍軸上相連的鏈輪的齒數(shù)選取為13，由于該對鏈輪為提升鏈輪，故該兩個鏈輪應該一模一樣，則該傳動比 =13/13=1 滿足其一般要求 主攪龍軸上與錐齒輪箱上相連的鏈輪的齒數(shù)選取為16，與之相對應的錐齒輪箱上的鏈輪的齒數(shù)選取為14，則該傳動比 =14/16=0.875 滿足其一般要求 通過錐齒輪箱變向，錐齒輪箱內(nèi)的兩個錐齒輪也設計的一模一樣，故該錐齒輪箱只起換向的作用，理論上不會改變其轉速，則傳動比 =1 滿足其一般要求。 4.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1）各軸轉速 輸入軸： 風機軸： 付攪龍軸： 主攪龍軸： 復脫短介軸： 復脫下攪龍軸： 振篩軸： 復脫上攪龍軸： 垂直攪龍軸： 2）鏈條的設計： 對已知齒數(shù)和中心距的鏈條便可知鏈條長度，單為了方便起見，鏈條的節(jié)數(shù)盡量取偶數(shù)節(jié)。鏈條的的長度Lp（鏈節(jié)距p的倍數(shù)）表示。與帶傳動相似，鏈節(jié)數(shù)Lp與中心距a之間的關系為： Lp=2a/P+（z1+z2)/2+(z2-z1)2p/4aπ2 （6） 由（6）式計算出的鏈節(jié)數(shù)必須為整數(shù)，且最好為偶數(shù)。因此將各對鏈輪的齒數(shù)和中心距輸入上面公式即可得出結果如表2： 表2 各鏈輪的參數(shù) Chart2 Parameters of all sprocket 對象 齒數(shù)z1、z2 中心距ɑ（mm） 節(jié)距p（mm） 鏈節(jié)數(shù)Lp（取偶數(shù)后） 輸入軸、付攪龍軸鏈輪 15-27 1000 15.875 148 輸入軸、風機軸鏈輪 23-16 900 12.7 162 付攪龍軸、主攪龍軸鏈輪 15-24 800 15.875 122 主攪龍軸、短介軸鏈輪 15-17 700 15.875 106 主攪龍軸、垂直短介軸鏈輪 16-14 600 12.7 110 復脫下、復脫上攪龍鏈輪 13-13 1000 19.05 118 復脫下攪龍、振篩軸鏈輪 16-23 500 12.7 100 利用表（2）求得的鏈節(jié)數(shù)，再利用下式求其中心距： （7） 為保證鏈條松邊有一個合適的安裝垂直度f,實際中心距（單位mm）應比理論中心距小一些，即： （8） 式中：為（0.002—0.004）； 因此求得各鏈的基本數(shù)據(jù)如表3所示： 表3 各鏈的基本參數(shù) Chart3 Basic parameters on each chain 對象 齒數(shù)z1、z2 鏈號 節(jié)距p（mm） 鏈節(jié)數(shù)Lp （取偶數(shù)后） 中心距 (mm) 輸入軸、付 攪龍軸鏈輪 15-27 10A 15.875 148 1008 輸入軸、風 機軸鏈輪 23-16 08A 12.7 162 905 付攪龍軸、主攪龍軸鏈輪 15-24 10A 15.875 122 814 主攪龍軸、 短介軸鏈輪 15-17 10A 15.875 106 714 主攪龍軸、垂直短介軸鏈輪 16-14 08A 12.7 110 603 復脫下、復脫上攪龍鏈輪 13-13 12A 19.05 118 1001 復脫下攪龍、振篩軸鏈輪 16-23 08A 12.7 100 511 5 軸的結構尺寸設計 5.1 輸入軸的設計 由設計要求與實際需要，設計出的輸入軸以及主要裝配零件如圖12所示。 圖12 輸入軸簡圖 Fig12 Input shaft diagram 在輸入軸的第一段要安裝要緊彈簧長為30mm軸徑為20mm，第二段要連接摩擦盤需要加工花鍵，并且還要加工兩個滑槽，花鍵規(guī)格為6x28x34x6，滑槽寬度為8mm，花鍵長度為45.2mm，滑槽長度為102.2mm，，故第二段總長為45.2mm軸徑為34mm，第三段長113mm軸徑為35mm，由軸的總體長度設計要求第四段長為201.3mm軸徑為40mm，第四段是安裝錐齒輪的臺階，需要加工花鍵，其規(guī)格為6x28x34，此段長度為143.4mm，臺階兩段安裝軸承，故軸肩長度為14mm軸徑為35mm和15.5mm軸徑為30mm，第五段的根據(jù)軸承座的寬度設計長度為20mm軸徑為28mm，第六段為臺階長度為40.2mm軸徑為28mm，左半軸的最后一段為結合齒的連接部分，需要加工鍵槽，其規(guī)格為8x54，軸徑為27mm。右半軸的第一個臺階上需要裝關節(jié)軸承，來調(diào)節(jié)軸的擺動，長度為14mm軸徑17mm，第二個臺階是為了配合結合齒長度來設計，故其長度為11mm軸徑為20mm，第三段安裝結合齒和輸送槽鏈輪，其長度為77.7mm軸徑為26mm，第四個臺階長度為82.5mm軸徑為28mm，由于安裝要求在距離第四臺階40.5mm出要安裝鏈輪，因此需要加工鍵槽規(guī)格為8x25，此臺階長度為65.5mm軸徑為25mm，最后一個臺階也需加工鍵槽安裝鏈輪，為了方便調(diào)整，設計長度為40mm軸徑為20mm，軸頭需要加工螺紋孔M8X20。需要選擇的軸承型號有6007、30211、52411、6207、6211和6205、GE17。牙嵌式結合齒。 5.2 風機軸的設計 由已知選取風機軸的功率為20kw，轉速由上可知為2588r/min，所以有： 轉矩為 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表14-3，取C=118，于是得dmin如下： 最小軸徑顯然是安裝風機鏈輪的直徑，由于此處開鍵槽故將直徑加大10%-15%，取。由于風機軸承受的力都不大，且承受的彎矩較小，并且風機軸較長，故可采用兩根軸，中間用無縫管焊接起來，其結構簡圖如圖13所示。 圖13 風機軸結構簡圖 Fig13 The structure diagram of the fan shaft 5.2.1 軸一的設計 軸一的結構示意圖如圖14所示。 圖14 軸一結構簡圖 Fig14 Axis structure diagram 1）Ⅰ段的設計： Ⅰ段前部設計為倒角，便于固定安裝，倒角過后設計一退刀槽，其間也可安裝一軸用彈性擋圈，便于安裝定位，查閱機械設計手冊，選取GB894.1-86的軸用彈性擋圈，可得此擋圈的厚度為1.3mm，由此可得此退刀槽的寬度為1.3mm。退刀槽過后安裝軸承，查閱機械設計手冊，選取深溝球軸承，型號為6205，可得此軸承的厚度為15mm，故此段的寬度為15mm,此段的軸徑為25mm，長度為19mm。 2）Ⅱ段的設計： Ⅱ段軸徑35mm,設計一軸肩，便于軸承軸向定位，根據(jù)安裝需要，選取其長度為30mm。 3）Ⅲ段的設計： Ⅲ段安裝風機法蘭，根據(jù)風機法蘭的孔的大小和其厚度，選取此段的軸徑為32mm,長度為25mm。 4）Ⅳ段的設計： 風機的左側用軸肩定位，右端用一軸用彈性擋圈進行定位，查閱機械設計手冊，選取GB894.1-86的軸用彈性擋圈，可得此擋圈的厚度為1.3mm，由此可得此退刀槽的寬度為1.3mm。退刀槽右部為一軸肩，根據(jù)安裝需要，選取此段的長度為11mm,軸徑為32mm。 5）Ⅴ段的設計： 由于無縫管的內(nèi)徑為22mm,故此段的軸徑為22mm,根據(jù)安裝需要此段的長度選取為30mm。 5.2.2 軸二的設計 軸二的結構示意圖如下圖所示： 圖15 軸二結構簡圖 Fig15 Axis structure diagram 1）Ⅰ段的設計： Ⅰ段的軸徑由無縫管的內(nèi)徑?jīng)Q定，故該段的軸徑為22mm,根據(jù)安裝需要，選取該段的長度為35mm。 2）Ⅱ段的設計： Ⅱ段的中間部位帶鍵槽的部位安裝風機法蘭，兩端留有退刀槽安裝軸用彈性擋圈，對風機法蘭進行軸向定位，根據(jù)風機法蘭的孔的大小和其厚度，選取此段的軸徑為32mm,長度為25mm。查閱機械設計手冊，退刀槽的寬度為1.3mm，為滿足安裝要求，兩端的寬度分別為11mm,10mm。 3）Ⅲ段的設計： Ⅲ段需滿足安裝要求，故取該段軸徑為31mm,長度為20mm。 4）Ⅳ段的設計： Ⅳ段的左端用于安裝軸承，查閱機械設計手冊，選取深溝球軸承，軸承的型號為6205，故此段的軸徑為25mm,此段的長度為15mm。Ⅳ段的右端安裝鏈輪，鏈輪的厚度為25mm,鏈輪的右端加一個軸套，用于軸向定位，鏈輪的右端用一墊片，然后用一螺栓固定，因此該段軸的最右端需加工一螺孔，螺孔的深度為20mm,螺孔的大小為M8。故該段軸的長度選取為43mm。 5.3 振篩軸的設計 由已知可得振動篩的功率為0.8kw,轉速為365r/min，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表14-3，取C=118，于是得 最小軸徑顯然是安裝振篩軸鏈輪的直徑，由于此處開鍵槽故將直徑加大10%-15%，取，其結構簡圖如下圖所示： 圖16 振篩軸的結構簡圖 Fig16 Vibration sieve shaft structure diagram 1）Ⅰ段的設計： Ⅰ段的右端用于安裝軸承，左端的退刀槽可安裝軸用彈性擋圈，用于軸承的軸向定位。因此選取該段的軸徑為25mm,長度為4mm,15mm，如圖（16）所示。 2）Ⅱ段的設計： Ⅱ段的右端留一退刀槽，用于安裝軸用彈性擋圈，用于偏心塊的軸向定位。根據(jù)安裝要求，該段的軸徑選取為26mm,該段的長度為21mm。 3）Ⅲ段的設計： Ⅲ段用于安裝偏心塊，根據(jù)偏心塊的大小，因此選取該段的軸徑為26mm,該段的長度選取為25mm。 4）Ⅳ段的設計： Ⅳ段,主要是根據(jù)安裝要求而定的，選取該段的軸徑為28mm,長度為578mm。 5）Ⅴ段的設計： Ⅴ段用于安裝偏心塊，根據(jù)偏心塊的大小，因此選取該段的軸徑為26mm,該段的長度選取為25mm。 6）Ⅵ段的設計： Ⅵ段的左端留一退刀槽，用于安裝軸用彈性擋圈，用于偏心塊的軸向定位。根據(jù)安裝要求，該段的軸徑選取為26mm,該段的長度為21mm。 7）Ⅶ段的設計： Ⅶ段主要是安裝軸承，查閱機械設計手冊，選取深溝球軸承，軸承代號6205.根據(jù)軸承的規(guī)格，選取該段的軸徑為25mm,長度為15mm。 8）Ⅷ段的設計： Ⅷ段的最右端用于安裝振篩鏈輪，振篩鏈輪的右端用螺栓加一墊片定位，左端用一軸套進行軸向定位。根據(jù)鏈輪的規(guī)格，選取該段的軸徑為24mm,長度為40mm,螺孔的大小為M8，深度為20mm。 6 軸的校核 6.1 振篩軸的校核 對振篩軸上的力進行估算和簡化，則振篩軸上的受力分析圖如圖17所示。 圖17 振篩軸上的受力簡圖 Fig17 Vibration sieve axis force diagram 已知假設,則水平支撐反力： 繪制水平面的彎矩圖如圖18所示。 求垂直面支反力： 繪制垂直面的彎矩圖如圖18所示。 圖18 彎矩圖 Fig18 Bending moment diagram 截面B左側彎矩： 截面B右側彎矩： 繪制合成彎矩圖：根據(jù) 繪制彎矩圖： 2.09 繪制當量彎矩圖： 由當量彎矩圖和軸的結構圖可知，B處和D處最優(yōu)可能是危險截面，應該計算其當量彎矩。此處可將軸的扭轉剪應力看作脈動循環(huán)，取ɑ≈0.6,則： B截面： D截面： 校核危險截面處的強度： B截面： D截面： 故軸的強度足夠。 6.2 軸承的校核 已知裝軸承處的軸徑為25mm，轉速為365r/min,選用深溝球軸承6205，C0=7.88KN，對深溝球軸承，其徑向基本額定載荷 （9） 式中為基本額定動載荷，查表8-23得=14.0kN；為載荷系數(shù)，查表取=1； 為當量動載荷，N；為基本額定壽命，本機預設壽命=4000h；為軸承轉速，r/min；為壽命指數(shù)，對球軸承=3。 （10） 由（10）式可得：P=3152.3N。 故在規(guī)定條件下，6205軸承可用。 7 結論 在目前水稻收獲機械多種形式并存條件下，為了滿足廣大用戶清選裝置的要求，在消化吸收國內(nèi)外同類機型的基礎上，設計了一種清選裝置。使其具有結構簡單、體積小、重量輕、清選性能好等特點。 設計是在吳老師的細心指導下，以及和同學的不斷討論中，大量的查閱水稻收割機清選裝置相關資料，吸取以往的設計方法和思路，通過自己一段時期的不懈努力而完成的。 在設計上由于自己考慮問題的全面性不夠，設計知識不夠系統(tǒng)，設計經(jīng)驗比較少，所以一定從在著很多的不足，只能通過更多的實驗去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，對機構進行優(yōu)化。 參考文獻 [1] 陳德峻，魏燦苗．履帶自走式全喂人聯(lián)合收割機結構設計的改進[J]．農(nóng)業(yè)機械學報，2002，33(1)：115—118． [2] 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