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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： CY574玉米脫粒機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2014年6月 福建工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）題目 玉米脫粒機(jī) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 起迄日期 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 指導(dǎo)教師 余羅兼 2014年4 月 1 日 1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫文獻(xiàn)綜述。 2. 1．選題的意義、研究現(xiàn)狀及存在問題 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，玉米更是三大糧食之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年我國(guó)玉米種植面積達(dá)到6000萬(wàn)公頃，居世界第二。目前，我國(guó)的玉米主要分布在東北和華北的主產(chǎn)區(qū)以及西北西南的一部分地區(qū)，年玉米的產(chǎn)量達(dá)到1.2億噸，為人們的生產(chǎn)和生活提供了大量的原材料和食品種類。 自上個(gè)世紀(jì)七十年代末的蘇格蘭人朱梅克(Andrew Meikle)發(fā)明了第一個(gè)回轉(zhuǎn)滾筒脫粒裝置，人們對(duì)玉米脫粒裝置做了大量的試驗(yàn)和研究，不斷開發(fā)出新的玉米脫粒裝置。三十年之后美國(guó)開發(fā)出世界上第一臺(tái)專用于玉米脫粒的手工操作玉米脫粒機(jī)。該機(jī)的脫粒部分主要由裝有釘子的盤型脫粒裝置構(gòu)成，通過(guò)手搖曲柄來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)安裝有釘子的盤片。脫粒時(shí)，操作員一邊搖動(dòng)曲柄來(lái)旋轉(zhuǎn)盤片，一邊使盤片緊壓玉米穗，這個(gè)盤片就從玉米芯上把籽粒脫落下來(lái)。加拿大的一家公司研制了用于單穗種子玉米脫粒的SCS-2型玉米脫粒機(jī)，它由3個(gè)包有橡膠的并以相同方向不同速度旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)咏M成，在三個(gè)差速旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)铀a(chǎn)生的摩擦力作用下，玉米籽粒被脫落下來(lái)。該機(jī)不傷胚芽、不斷玉米芯，具有破碎率低、未脫凈率低及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。美國(guó)的AEC group公司生產(chǎn)的HS-48型擠搓式種子玉米脫粒機(jī)，脫粒性能好、對(duì)不同類型種子玉米的適應(yīng)性強(qiáng)、種子破碎率相對(duì)打擊式種子玉米脫粒機(jī)小，在歐洲及美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用普遍。該機(jī)生產(chǎn)率高(10～12t/h)，破碎率0.8%左右，但體積龐大，價(jià)格昂貴。我國(guó)自上個(gè)世紀(jì)七十年代初期自行研制了沖擊式原理玉米脫粒機(jī)，并且得到了普及應(yīng)用,當(dāng)時(shí)以大、中型脫粒機(jī)為主。進(jìn)入八十年代后，農(nóng)村開始實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，我國(guó)又相繼研發(fā)了沖擊式原理的一系列中、小型玉米脫粒機(jī)，以適應(yīng)農(nóng)戶的生產(chǎn)需要八十年代初期，我國(guó)開始推行實(shí)現(xiàn)種子生產(chǎn)專業(yè)化、種子加工機(jī)械化、種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、品種布局區(qū)域化和以縣為單位組織統(tǒng)一供種“四化一供”的種子體系，政府撥款從國(guó)外引進(jìn)一批種子加工成套設(shè)備。1996年重慶市農(nóng)機(jī)研究所陳宮西開發(fā)采用搓擦式原理5TY-0.2型玉米脫粒機(jī)。2001年農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院何曉鵬在消化吸收美國(guó)引進(jìn)設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)的新型擠搓式玉米脫粒機(jī)，由北京西達(dá)農(nóng)業(yè)工程科技發(fā)展中心、甘肅酒泉奧凱種子機(jī)械有限公司和北京市豐田種子機(jī)械廠在進(jìn)一步改進(jìn)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了各種系列擠搓式玉米脫粒機(jī)。2007年沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)李心平研制出了差速式玉米脫粒機(jī)。 我國(guó)玉米剝粒過(guò)程與國(guó)外存在著很大的差異，國(guó)外農(nóng)田的玉米穗收獲后先經(jīng)過(guò)烘干室將玉米穗烘干后，再進(jìn)行脫粒。而國(guó)內(nèi)玉米剝粒公司的規(guī)模一般比較小，沒有足夠的資金建立果穗烘干室，基本上沒有果穗烘干工藝過(guò)程。國(guó)內(nèi)種子公司通常采用的辦法是將玉米穗場(chǎng)上晾干后，然后再進(jìn)行脫粒。由于國(guó)內(nèi)玉米穗脫粒時(shí)水分高，籽粒與芯軸聯(lián)接強(qiáng)度大，致使脫離質(zhì)量下降，脫粒損失提高。了解國(guó)內(nèi)外玉米脫粒機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，研制出滿足我國(guó)脫粒市場(chǎng)需要的高脫凈率、低損傷率玉米脫粒機(jī)，是我國(guó)種子加工中迫切需要解決的一個(gè)實(shí)際問題。 3. 研究目標(biāo)和內(nèi)容 理想的玉米剝粒機(jī)是一種既省力又省勁，操作方便，安全可靠，噪音小，能源消耗低，工作效率高的實(shí)用型機(jī)器。本設(shè)計(jì)就以上要求為目的，讓農(nóng)民從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)的一種新型農(nóng)業(yè)機(jī)器，用于對(duì)晾干后的玉米穗進(jìn)行脫粒（據(jù)試驗(yàn)測(cè)量，玉米穗最理想的剝粒水分范圍是11%～15%）。 該玉米剝粒機(jī)主要由入料口、凹板和釘齒滾筒及傳動(dòng)部件等組成。平板齒滾筒上的板齒通常按螺旋線排列，成排的固定在滾筒上。板齒形狀有冠狀形板齒、平板齒。滾筒外緣線的速度一般為3～4m/s，滾筒直徑一般為190—250mm。凹板有沖孔式和柵格式兩種。 綜上所述，本設(shè)計(jì)主要由方形入料口、柵格式凹板、冠狀平板齒滾筒及傳動(dòng)部件等組成。以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出，再通過(guò)傳動(dòng)帶傳遞到冠狀平板齒的脫筒上，冠狀平板齒滾筒配合柵格式凹板將玉米脫粒，玉米粒從柵格式凹板分離并排出機(jī)體外，而玉米芯從入料的另一端排出機(jī)體之外。 3.設(shè)計(jì)方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)： 本設(shè)計(jì)基于各種玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要研究脫粒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其脫粒裝置、喂料和出料裝置設(shè)計(jì)并在此依據(jù)基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計(jì)，并利用機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)繪圖軟件來(lái)完成零部件的設(shè)計(jì)。本著從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的角度出發(fā)，針對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率更高的玉米脫粒機(jī)。 研究的主要內(nèi)容基本包括玉米脫粒機(jī)構(gòu)、電機(jī)的選擇、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，通常多從總體方案開始，在總體方案中首先從機(jī)構(gòu)的分析開始，確定方案后再進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后以完整的設(shè)備圖紙及設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書作為整個(gè)設(shè)計(jì)的成果。對(duì)于玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)，首先對(duì)玉米穗的物料特性、機(jī)械材料的選擇等進(jìn)行相應(yīng)的了解和研究，其次，根據(jù)已有的脫粒機(jī)，對(duì)其進(jìn)行分析，確定整體結(jié)構(gòu)；從經(jīng)濟(jì)性和效率考慮，脫粒機(jī)動(dòng)力來(lái)源取自電動(dòng)機(jī)，根據(jù)所學(xué)知識(shí)確定傳動(dòng)系統(tǒng)；本玉米脫粒機(jī)的主要功能是對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，輔助功能是對(duì)脫下來(lái)的玉米粒進(jìn)行除塵，根據(jù)脫粒的需求，玉米粒從側(cè)邊下滑板輸出機(jī)體外。 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)）： 課題滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，能體現(xiàn)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生得到比較全面的訓(xùn)練，選題來(lái)自實(shí)際，工作量飽滿，開題準(zhǔn)備充分，經(jīng)努力能完成任務(wù)。 指導(dǎo)教師：___________ 年 月 日 系意見： 主 任：___________ 年 月 日 CY574玉米脫粒機(jī),,內(nèi)容,1.玉米脫粒機(jī)開發(fā)的目的意義 2.玉米脫粒機(jī)原理方案的確定 3.脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架圖 4.脫粒板齒有限元分析 5.玉米脫粒機(jī)應(yīng)用前景,,,1.玉米脫粒機(jī)的的背景 1.1市場(chǎng)背景,,,,安全系數(shù)不高,,,,,,,,,脫凈率低、碎芯,,效率低,不足之處,,皮帶松緊不易調(diào)節(jié),1.1市場(chǎng)背景,,適用于平地,,,,大型玉米 脫粒機(jī)的 局限性,育種廠,種植大戶,這種10t/h大型玉米脫粒機(jī)， 不適用于山區(qū)丘陵的小種植用戶。,適用于平地,育種廠,種植大戶,適用于平地,育種廠,,,1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的,實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)玉米脫粒 機(jī)多樣化的需求與機(jī) 械生產(chǎn)供應(yīng)間的平衡,解決工作量大、勞動(dòng) 強(qiáng)度高等問題，提高 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,為廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)戶 “今天和明天”的幸 福生活貢獻(xiàn)力量,目的,,,,2.玉米脫粒機(jī)原理方案的確定 2.1兩類型玉米脫粒機(jī)的比較,,所以設(shè)計(jì)一款小型擠搓板齒板齒式玉米脫粒機(jī)有利于適應(yīng)市場(chǎng)的需求,傳統(tǒng)玉米脫粒機(jī)主 要采用擊打式脫粒,螺旋擠搓板齒式 玉米脫粒機(jī),,,,,,,,,轉(zhuǎn)速低、不碎芯、高脫凈率、 低破損率和低耗能,轉(zhuǎn)速高、碎芯、脫凈率低、破損 率高和高耗能,含水量較高的玉米損失率大,含水量較高的玉米損失率相對(duì)較小,2.2擠搓板齒式玉米脫粒機(jī)工作方式,玉米果穗由進(jìn)料口切向進(jìn)入進(jìn)料區(qū)，經(jīng)過(guò)螺旋葉片的螺旋旋轉(zhuǎn)， 將果穗推送到脫粒區(qū)內(nèi)，果穗沿著軸向做螺旋滾動(dòng)與滑動(dòng)，板齒與 果穗之間、果穗與果穗之間、果穗與柵格凹板之間進(jìn)行擠搓，被脫 下的籽粒穿過(guò)柵格凹板排出，玉米芯被推送到排芯區(qū)排出。,1.脫粒滾筒 2.進(jìn)料螺旋葉 3.進(jìn)料口 4.脫粒板齒 5.柵格凹板,3.脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架圖,擠搓式玉 米粒脫粒機(jī),機(jī)架,進(jìn)料 部分,脫粒 部分,傳動(dòng)脫 粒軸,篩選 部分,出料和 排芯 部分,框架圖,,,,,,,,,3.1 螺旋擠搓板齒式玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)圖,機(jī)架,皮帶輪,帶輪,進(jìn)料口,電動(dòng)機(jī),排芯口,制動(dòng)閥,脫粒軸,柵格凹板,下料口,進(jìn)料區(qū),脫粒區(qū),排芯區(qū),擠搓板齒式玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)圖,3.2玉米脫粒機(jī)工作流程,玉米果穗,,入料口,脫粒裝置,,,,,玉米粒含少量雜質(zhì),,篩選機(jī)構(gòu),,,,,干凈玉米粒,雜物,,,,下料口,玉米芯和雜物,,,排芯口,玉米脫粒機(jī)基本工藝路線線框圖,原動(dòng)部分,,電動(dòng)機(jī),,Y132M2--6,電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù),3.3電動(dòng)機(jī)參數(shù),3.4玉米脫粒機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn),螺旋板齒和轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì),,排芯口的設(shè)計(jì),,,脫粒倉(cāng)和機(jī)架的設(shè)計(jì),螺旋板齒和轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì),,在脫粒滾筒上焊接16個(gè)板齒，成雙螺旋安裝，螺旋角度為 ?，板齒由 低到高成一定的錐度，有利于玉米脫凈率，其中包括6個(gè)平板齒和6個(gè)冠狀平 板齒冠狀平板齒模仿人用手扣掉一部分的籽粒，有利于后面平板齒繼續(xù)擠搓 脫粒，軸由三部分組成，中間為空心軸有利于節(jié)約材料，還有利于減輕機(jī)器 的自重，通過(guò)圓柱銷與兩端軸連接。,,,排芯口的設(shè)計(jì),制動(dòng)閥,當(dāng)脫粒區(qū)的玉米芯推送到排 芯區(qū)，制動(dòng)閥將玉米果穗和玉米 芯壓在排芯區(qū)，滾筒上的大平板 齒對(duì)其再次進(jìn)行擠壓脫粒，當(dāng)聚 集一定量的玉米芯產(chǎn)生足夠的壓 力將制動(dòng)閥頂起來(lái)，將玉米芯排 出機(jī)外。 制動(dòng)閥也可以根據(jù)脫粒的效果 來(lái)調(diào)節(jié)力度。,,脫粒倉(cāng)和機(jī)架的設(shè)計(jì),,脫粒倉(cāng)與機(jī)架,,脫粒倉(cāng)采用5毫米厚的隔板、為 直徑12毫米的圓鋼，角鋼、鋼板焊 接而成，其中隔板起加強(qiáng)和固定作 用。脫粒倉(cāng)的底部用M10的螺栓旋 緊在機(jī)架上，這樣有利于降低脫粒 倉(cāng)的重心和緩沖瞬時(shí)撞擊力。,4.脫粒板齒有限元分析,創(chuàng)建、導(dǎo)入 幾何體,后處理結(jié)果,處理幾何體,網(wǎng)格劃分,,,,,三維建模,,設(shè)置材料屬性,,添加材料屬性,,網(wǎng)格劃分方式,,網(wǎng)格尺寸大小,,約束與載荷,,求解選項(xiàng),ANSYS Workbench14.0的工作流程,,4.1三維建模與導(dǎo)入,使用Pro/E 三維建模,,導(dǎo)入Workbench,4.2材料屬性設(shè)置與添加,45號(hào)鋼材料 屬性設(shè)置,,模型材料 的添加,4.3網(wǎng)格的尺寸設(shè)置與劃分,使用Hex Dominant Method方式劃分，網(wǎng)格尺 寸為2.e-003m,,網(wǎng)格劃分結(jié)果,4.4約束與載荷,,模型底面約束 與面的實(shí)施載荷,,選擇求解項(xiàng)目--- Equivalent（von-Mises）,4.5后處理的結(jié)果,Equivalent stress結(jié)果云圖,4.5不同角度的應(yīng)力曲線圖,（°）,4.6不同角度的應(yīng)力曲線圖,(°）,4.6脫粒板齒分析結(jié)果,,通過(guò)ANSYS Workbench有限元分析，不同角 度的分析，可知當(dāng)安裝的傾斜角度為9°的時(shí) 候，受到的應(yīng)力最小，既能有效的脫粒，又 能避免對(duì)脫粒機(jī)的損壞 。,5.玉米脫粒機(jī)應(yīng)用前景,一種小型農(nóng)用玉米脫粒機(jī)售價(jià)低，玉米脫粒成本低，而 且大大提高了工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力資源。,,6.致 謝,感謝我的導(dǎo)師余羅兼老師，對(duì)我悉心指導(dǎo)，在我不 懂的時(shí)候，討論論文的的時(shí)候，老師打電話、QQ上提 醒、指導(dǎo)我，給我提出問題，讓我及時(shí)改正。老師誨人 不倦的精神，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，讓我學(xué)到了很多的知識(shí) 。使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 來(lái)工程兩年，也感謝機(jī)械學(xué)院的老師，謝謝你們讓 我在學(xué)到知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)到了如何做人，你們的言傳 身教讓我一生受用。 最后，衷心的感謝在百忙之中抽出時(shí)間參與答辯的 老師們！O(∩_∩)O~,致謝,感謝我的導(dǎo)師余羅兼老師，余老師平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)，與我討論論文設(shè)計(jì)的思路，提出修改意見，給予我極大的幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利的完成任務(wù)。老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，使我深受啟發(fā)，再今后的工作中，都要保持一顆積極進(jìn)取的心，樂觀向上的態(tài)度。其次向所有在我設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我?guī)椭c關(guān)懷的朋友表示深深的感謝！,謝謝觀賞！ 請(qǐng)多指教！,摘要 長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)玉米脫粒機(jī)主要是以擊打原理對(duì)玉米進(jìn)行脫粒，導(dǎo)致玉米脫粒過(guò)程中玉米的破碎率偏高，不僅降低了其價(jià)值，也對(duì)其生產(chǎn)效率與農(nóng)民朋友的收入造成很大的影響。針對(duì)我國(guó)玉米脫?，F(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有玉米脫粒機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)很有必要。為了降低農(nóng)民在玉米脫粒時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率,因設(shè)計(jì)一款新型的玉米脫粒機(jī)，提高玉米脫粒生產(chǎn)效果，具有很大的意義。擠搓式得玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是由圓鋼與幅板組成篩選結(jié)構(gòu)，兩圓鋼的間隙大于玉米顆粒，主軸為螺旋葉與脫粒板齒組成結(jié)構(gòu)，工作時(shí)，主軸上的螺旋葉帶動(dòng)玉米做向前的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入脫粒區(qū)域，玉米與板齒之間接觸、玉米與玉米之間接觸、玉米與柵格結(jié)構(gòu)接觸，經(jīng)過(guò)相互之間的擠搓，從而將玉米粒脫粒下來(lái)，從而達(dá)到玉米脫粒的效果，采取擠搓式的方式，不但對(duì)玉米的沖擊力較小，而且能夠使玉米粒的減少損害，因此這種脫粒效果是非?？捎^的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)脫粒方式。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要用Pro/E進(jìn)行三維建模、利用ANSYS軟件對(duì)玉米脫粒的主軸上的板齒不同角度受力分析，從而設(shè)計(jì)出一款新型的玉米脫粒機(jī)。 關(guān)鍵詞：玉米、 脫粒機(jī) 、設(shè)計(jì)、ANSYS The Design of Corns Threshers ?Abstract: For a long time our corn sheller mainly hitting the principle of maize threshing , corn threshing process leading to high rates of broken corn , not only reduces its value, but also caused great friend to their productivity and farmers' income impact. The status quo of China's corn threshing , corn sheller to improve the existing design is necessary. Corn farmers in order to reduce labor intensity threshing time , improve efficiency, and therefore to design a new type of corn sheller , corn threshing improve production results , has great significance. ?? Corn sheller squeeze rub style structure was mainly composed by a round plate with pieces of screening structure , the gap is greater than two- round corn kernels , spindle spiral leaves and threshing board composed tooth structure , work , spiral leaf spindle drive maize forward motion made into the threshing zone and the contact between the lugs corn , corn contact between corn , corn with a lattice structure in contact with each other through squeezing between the pickup , thereby down threshing the corn grains to achieve corn threshing effect, taken way squeeze rub style , only a small impact on corn and corn kernels can protect damaged , so this effect is much larger than the traditional threshing threshing way . In the design process, mainly used Pro / E for three-dimensional modeling , using ANSYS software to board spindle corn threshing teeth on stress analysis , thus Design a new type of corn sheller . ??? Keywords : corn, thresher , design , ANSYS 目 錄 摘要 ……………………………………………………………………………………………1 Abstract ………………………………………………………………………………………2 第一章引言 …………………………………………………………………………………6 1.1課題的背景…………………………………………………………………………… 6 1.1.1前 言…………………………………………………………………………………6 1.2國(guó)內(nèi)外玉米脫粒機(jī)的概況 ……………………………………………………………6 1.2.1國(guó)內(nèi)玉米脫粒機(jī)研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………6 1.2.2國(guó)外玉米脫粒機(jī)研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………8 1.2.3板齒式與釘齒式脫粒機(jī)性能比較 …………………………………………………9 1.3設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容…………………………………………………………………10 1.3.1研究報(bào)告……………………………………………………………………………10 1.3.2研究方法……………………………………………………………………………10 1.3.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容……………………………………………………………………10 第二章玉米脫粒機(jī)工作原理分析………………………………………………………… 11 2.1玉米果穗的基本物理特性……………………………………………………………11 2.2各種類型的玉米脫粒機(jī)的特點(diǎn)分析…………………………………………………11 2.2.1打擊式玉米脫粒機(jī)的分析…………………………………………………………11 2.2.2搓擦式玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析………………………………………………12 2.2.3差速式玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析………………………………………………13 2.3擠搓式玉米脫粒機(jī)的工作原理………………………………………………………14 第三章擠搓式玉米脫粒機(jī)總體方案的確定…………………………………………………16 3.1機(jī)構(gòu)的組成部分………………………………………………………………………16 3.2脫粒機(jī)各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………16 3.2.1集料口的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………16 3.2.2脫粒部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………17 3.2.3篩選部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………18 3.3排芯口的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20 3.4下料口和排芯口的設(shè)計(jì)………………………………………………………………21 3.5脫粒滾筒的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………21 3.6機(jī)架部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………22 第四章玉米脫粒機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定…………………………………………………………24 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………………………………24 4.2脫粒軸上板齒的轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………24 4.3脫粒機(jī)軸的功率………………………………………………………………………25 4.4電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………………25 第五章帶及帶輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………26 5.1 V帶傳動(dòng)的計(jì)算功率…………………………………………………………………26 5.2選定V帶的型號(hào)………………………………………………………………………26 5.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速……………………………………………………26 5.4確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng)………………………………………………………………27 5.5校核小帶輪包角………………………………………………………………………28 5.6計(jì)算帶的根數(shù)Z……………………………………………………………………… 28 5.7確定初拉力……………………………………………………………………………28 5.8傳動(dòng)輪作用在軸上的壓力……………………………………………………………29 第六章V帶輪的選擇…………………………………………………………………………30 6.1帶輪的材料選擇………………………………………………………………………30 6.2主帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………30 6.3從動(dòng)輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………31 第七章 脫粒主軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………33 7.1軸端的最小直徑………………………………………………………………………33 7.2圓柱銷的校核…………………………………………………………………………35 7.3軸上鍵的校核…………………………………………………………………………35 7.4脫粒軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算……………………………………………………………………36 7.5脫粒軸的校核…………………………………………………………………………37 第八章玉米脫粒機(jī)的有限元分析……………………………………………………………39 8.1有限元分析的簡(jiǎn)介……………………………………………………………………39 8.2 ANSYS的特色功能……………………………………………………………………39 8.3結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析………………………………………………………………………41 8.4結(jié)構(gòu)靜力分析流程……………………………………………………………………41 8.5脫粒板齒靜力分析……………………………………………………………………42 8.6脫粒機(jī)板齒的建?！?2 8.7 Workbench創(chuàng)建幾何體………………………………………………………………42 8.8添加材料庫(kù)……………………………………………………………………………45 8.9添加模型材料屬性……………………………………………………………………46 8.10劃分網(wǎng)格 ……………………………………………………………………………48 8.11施加載荷與約束 ……………………………………………………………………50 8.12結(jié)果后處理 …………………………………………………………………………52 8.13不同安裝傾斜角度的板齒分析 ……………………………………………………54 第九章玉米脫粒機(jī)的維護(hù)與結(jié)論……………………………………………………………60 9.1玉米脫粒機(jī)的維護(hù)……………………………………………………………………60 9.2結(jié) 論 …………………………………………………………………………………61 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………62 致謝……………………………………………………………………………………………63 第一章 引 言 1.1 課題的背景 1.1.1 前言 傳統(tǒng)玉米脫粒機(jī)是在主軸上安裝釘齒條,在脫粒的過(guò)程中，依靠主軸高速帶動(dòng)幅盤上的釘齒條高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)玉米進(jìn)行攪合和碰撞,從而進(jìn)行脫粒，但脫粒的效果不好，對(duì)玉米顆粒的表面造成傷害，破損率較大。傳統(tǒng)脫粒機(jī)的脫粒破損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)5%。 近些年，農(nóng)業(yè)種植政策的改革與玉米品種的改善，南方的一些地方也開始大面積種植玉米，種植玉米主要以家庭經(jīng)營(yíng)為主。隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和提高，機(jī)械化的普及化，小型機(jī)械進(jìn)入農(nóng)村，從而農(nóng)業(yè)種植大體也采取了機(jī)械化，從而加強(qiáng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)也降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，據(jù)2013年農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)報(bào)道，我國(guó)北方地區(qū)，小麥和玉米等農(nóng)作物占全國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的43.5%，同時(shí)出口量占全國(guó)的32%左右，從一顆種子種植到進(jìn)入包裝袋這個(gè)過(guò)程都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，從而促進(jìn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更值得一提的是，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展促進(jìn)機(jī)械研制和推廣，特別是對(duì)玉米脫粒機(jī)的研發(fā)，不管是在玉米脫粒機(jī)的使用還是推廣都有著相當(dāng)可觀的市場(chǎng)，科技的創(chuàng)新開闊了市場(chǎng)。 本次設(shè)計(jì)介紹一種新型玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)和研究，玉米經(jīng)過(guò)剝皮晾干，水分在15%以下的玉米，容易脫粒，玉米經(jīng)過(guò)脫粒機(jī)將玉米粒和玉米粒分開，它的工作原理是，玉米通過(guò)集料口進(jìn)入推料區(qū)通過(guò)軸上的螺旋葉向前螺旋將玉米移送到脫粒區(qū)域，玉米在板齒與篩板之間擠搓，玉米螺旋的在脫粒區(qū)域旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)區(qū)域的脫粒，將玉米芯移送到排芯的區(qū)域在排芯板的螺旋攪合，在排芯口安裝了一個(gè)制動(dòng)閥門，當(dāng)玉米芯沒有一定的量的時(shí)候，玉米繼續(xù)呆著排芯區(qū)域進(jìn)行脫粒，從而達(dá)到脫粒完整的效果。當(dāng)達(dá)到一定量的玉米芯的時(shí)候，制動(dòng)閥門就會(huì)自動(dòng)打開排出玉米芯，觀察玉米脫粒的效果，效果不好，調(diào)整制動(dòng)閥門的力度。擠搓式脫粒對(duì)玉米的沖擊力較小，對(duì)玉米表面的損傷不高，從而提高脫粒的完整性。 1.2國(guó)內(nèi)外玉米脫粒機(jī)的概況 1.2.1國(guó)內(nèi)玉米脫粒機(jī)研究現(xiàn)狀 根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械研究報(bào)告，我國(guó)農(nóng)作物脫粒機(jī)脫粒裝置按照農(nóng)作物脫粒裝置分類，分為全喂入和半喂入脫粒裝置兩種類型；全喂入的脫粒機(jī)的滾筒主要有：糧食秸稈鼓、 尖刺的鼓型、雙鼓、鼓和軸流風(fēng)機(jī)葉輪；半喂入脫粒裝置主要是以弓齒滾筒式，工作的時(shí)候，將作物的莖稈基部夾住，蕙頭的上部進(jìn)入脫離裝置，這種脫粒裝置一般用于脫水稻。根據(jù)結(jié)構(gòu)被劃分成長(zhǎng)短，半雙工和全雙工的三種形式，軸向流類型玉米脫粒機(jī)按滾筒的形式分為水平和垂直的軸向流。 玉米脫粒機(jī)的主要工作種類原理有：沖擊原理、梳刷原理、揉搓原理、輾壓原理；目前，我國(guó)常用的脫粒方式是沖擊脫粒，由一定的速度脫粒軸對(duì)谷物進(jìn)行脫粒。例如使用農(nóng)業(yè)打谷釘齒式滾筒的脫粒機(jī)，主要就是利用沖擊式的原理來(lái)進(jìn)行脫粒的，此外還有擠搓式脫粒就是利用玉米果穗與脫粒滾筒相互之間的摩擦，以及果穗與果穗之間的摩擦，從而達(dá)到脫粒的效果。例如，手搖旋轉(zhuǎn)式玉米脫粒機(jī)以及玉米脫粒機(jī)螺紋桿式的玉米脫粒機(jī)如圖（2-1），主要是利用摩擦原理來(lái)脫粒的。 圖2—1紋桿式玉米脫粒裝置 1 紋桿滾筒 2 柵格凹板 目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，受到最多消費(fèi)者青睞的機(jī)型是沖擊式的玉米脫粒機(jī)。以3TC-5型號(hào)玉米脫粒機(jī)為例。工作原理采用釘齒對(duì)玉米穗和顆粒慣性損失與玉米棒連接是玉米脫粒的影響。釘齒滾筒在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，玉米脫粒機(jī)滾筒的釘齒頂部與玉米果穗接觸，玉米果穗與凹板相互接觸產(chǎn)生擠壓摩擦，從而實(shí)現(xiàn)脫粒。 脫粒結(jié)構(gòu)：沖擊式玉米脫粒機(jī)主要是由釘齒滾筒和凹板組成的。滾筒上的釘齒按照螺旋排列成排固定在釘齒條上，用螺母旋緊再用焊接的方式加以固定可靠。根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知滾筒上的釘齒的外緣速度一般為6~12m/s,滾筒的直徑一般為240~500之間，凹板有孔洞和柵格條兩種方式，凹板的包角一般為120度到180度之間，一般凹版上裝有導(dǎo)向板，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)。 工作過(guò)程：果穗進(jìn)入集料口后，被滾筒上的釘齒沖擊，果穗與凹板的接觸摩擦，從而實(shí)現(xiàn)脫粒；使用凹版過(guò)濾出玉米雜質(zhì)和玉米粒的玉米，玉米芯利用軸向力排出。 如圖2-2所示 圖2—2釘齒式玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1.2.2.國(guó)外玉米脫粒機(jī)研究現(xiàn)狀 擠搓式玉米脫粒機(jī)：常用的是國(guó)外在玉米脫粒機(jī)、應(yīng)用了一種模仿人動(dòng)作的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人工的一項(xiàng)原則軋制玉米。其特點(diǎn)如下：一是為了保證機(jī)器的運(yùn)行時(shí)對(duì)玉米粒產(chǎn)生較小的傷害，因?yàn)闄C(jī)器所運(yùn)行時(shí)滾筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)計(jì)得較慢；二是該機(jī)器是被使用的范圍較廣，它能對(duì)含水率范圍在16%~27%的玉米進(jìn)行較好的脫粒。三是脫粒機(jī)可以通過(guò)篩選機(jī)構(gòu)篩選玉米粒，玉米芯則推送到排芯區(qū)排出分離，玉米須，皮從風(fēng)口排出，脫凈率高，潔凈率高，但玉米粒損失少。 板齒式玉米脫粒機(jī)：是盛行于歐美地區(qū)，由美國(guó)AEC group公司研發(fā)最普遍被應(yīng)用的一種玉米脫粒機(jī)。 以TY-17型的玉米脫粒機(jī)為例子。 （1）工作原理：板齒式玉米脫粒機(jī)運(yùn)用了計(jì)搓脫粒的原理，運(yùn)用仿生的手段，模仿手搓玉米使玉米與玉米棒棰分離的方法進(jìn)行脫粒，在脫粒區(qū)域間，因?yàn)榘妪X焊接在空心軸上形成適合脫粒的夾角，所以玉米果穗可以向上下和前方運(yùn)動(dòng)，兩側(cè)和底部的柵板來(lái)回摩擦，從而實(shí)現(xiàn)玉米脫粒效果 （2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：板齒式脫粒機(jī)機(jī)構(gòu)中脫粒效果的機(jī)構(gòu)主要由板齒式滾筒和柵格凹板組成。平板齒比較寬，焊接在滾筒上成一定的角度。板齒的種類分為平板齒和冠狀板齒兩種類型，在滾筒上按照螺旋排列，脫粒機(jī)脫粒軸上的板齒線速度≤4m/s；凹板為柵格圓鋼，分布于左、右、下，在三個(gè)方向，包角為90°，在脫粒機(jī)中起到擠搓和拍板的作用。 （3）玉米果穗通過(guò)集料口進(jìn)入進(jìn)料區(qū)，在滾筒的作用下，進(jìn)行螺旋推送運(yùn)動(dòng)，與滾筒上的板齒相互旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)，箱體內(nèi)的果穗通過(guò)板齒旋轉(zhuǎn)無(wú)規(guī)則的攪動(dòng)，攪動(dòng)的期間與板齒相互接觸，同時(shí)也和柵格凹板相互接觸，果穗與果穗之間的接觸玉米果穗在箱體內(nèi)做螺旋推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，被板齒脫落下來(lái)的玉米顆粒順著傾斜滑板排出機(jī)外，未脫粒完成的玉米芯繼續(xù)脫粒，最后排出機(jī)外。 圖2-2擠搓式玉米脫粒機(jī) 1.2.3板齒式與釘齒式脫粒機(jī)性能比較 1) 釘齒式玉米脫粒機(jī)的滾筒速度運(yùn)行在為7~10m/s，如果超過(guò)10m/s速度值，對(duì)玉米果穗的損耗直接超過(guò)平板齒的脫粒效率，直接影響玉米市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。。 2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的分析，玉米含水率在13~20%范圍內(nèi)，如果使用板齒式與釘齒式的脫粒機(jī)，兩者的脫粒效果不分上下，當(dāng)玉米的水分含量達(dá)到20 ％ ，并且釘齒式脫粒機(jī)脫粒，顯著降低了很多，但板齒式脫粒機(jī)脫粒的效果略有減少。 3) 板齒式脫粒機(jī)與釘齒式脫粒機(jī)相對(duì)比結(jié)構(gòu)上緊湊，但生產(chǎn)脫粒的效果比釘齒式的好。 4) 板齒式脫粒機(jī)具有高凈率低破碎率和低功耗的優(yōu)勢(shì)，將通過(guò)種子企業(yè)的認(rèn)可越來(lái)越多，有很大的市場(chǎng)需求。 1.3設(shè)計(jì)主要研究方法 1.3.1研究報(bào)告 設(shè)計(jì)一款新型的玉米脫粒機(jī)，主要是提升脫凈率，降低破碎率來(lái)改善傳統(tǒng)玉米脫粒機(jī)的性能，拋棄舊式的釘齒滾筒的使用，采用國(guó)外普遍使用的板齒式脫粒機(jī)，由于板齒與脫粒軸形成一定的角度，在脫粒箱體內(nèi)既可以向上、向下運(yùn)動(dòng)，還有軸向排出玉米芯的功能，在脫粒的過(guò)程中玉米與板齒接觸，玉米跟凹板相互接觸摩擦，從而實(shí)現(xiàn)玉米脫粒，再經(jīng)過(guò)凹板篩選，玉米芯和玉米粒從不同的出口排出。 技術(shù)要求： 生產(chǎn)率：2000~3000千克/小時(shí)； 脫凈率＞98％； 破碎率＜5%； 1.3.2研究方法 查閱各種相關(guān)的脫粒資料，對(duì)各種脫粒原理進(jìn)行比較分析，最終決定采用板齒式的脫粒裝置，玉米經(jīng)過(guò)柵格凹版進(jìn)行篩選，玉米芯受到板齒傳動(dòng)排出機(jī)外，經(jīng)過(guò)這個(gè)工作過(guò)程來(lái)確定大體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，對(duì)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析最后確定最佳的設(shè)計(jì)方案， 1.3.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 對(duì)玉米脫粒機(jī)整體的設(shè)計(jì)，確定機(jī)構(gòu)的總體布局及結(jié)構(gòu)方案。編寫說(shuō)明書對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、繪制零件圖、修改圖紙及論文等。 第2章 玉米脫粒機(jī)工作原理分析 2.1玉米果穗的基本物理特性 玉米中含有大量的營(yíng)養(yǎng)保健物質(zhì)，在德國(guó)營(yíng)養(yǎng)保健協(xié)會(huì)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究的數(shù)據(jù)表明，玉米所含的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在其他的食品當(dāng)中含量最高，對(duì)人類保健效果最好，玉米果穗形狀為圓錐狀的，屬于規(guī)則的物理形式，根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知玉米粒的物體流動(dòng)力學(xué)特性可以知道玉米的修正系數(shù)為2.11臨界速度為9.8-14m/s,玉米屬于散裝式物料，在鋼板上滑動(dòng)摩擦角為20度在木板上22度，休止角為29度到35度，其綜合特性系數(shù)為0.0558，玉米的容積質(zhì)量為0.65-0.78,充滿系數(shù)為0.2-0.4結(jié)構(gòu)如圖2-1 圖2-1玉米結(jié)構(gòu)圖 2.2各種類型的玉米脫粒機(jī)的特點(diǎn)分析 2.2.1打擊式玉米脫粒機(jī)裝置機(jī)構(gòu)的分析 打擊式原理的玉米脫粒機(jī)設(shè)計(jì)，主要是由釘齒或者螺紋桿對(duì)玉米果穗進(jìn)行反復(fù)的擊打，玉米受到釘齒的擊打，產(chǎn)生震動(dòng)和受到慣性的力致使從玉米芯失去連接，經(jīng)過(guò)釘齒打擊玉米粒就脫落下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)脫粒的效果，這種原理主要是利用打擊的方式和擊打的方式，玉米表面受到傷害較大，玉米脫凈率高、生產(chǎn)的效率高。打擊原理與普通的脫粒機(jī)相比較，沒有特別的區(qū)別，按照滾筒的機(jī)型的類別可以分為紋稈式脫粒機(jī)，釘齒式脫粒機(jī)，據(jù)農(nóng)業(yè)報(bào)告可知，紋稈式玉米脫粒機(jī)受到國(guó)內(nèi)外大企業(yè)的青睞，因?yàn)槊摿５男Ч?，與釘齒式的玉米脫粒機(jī)脫粒效果相對(duì)比紋稈式玉米脫粒機(jī)對(duì)玉米顆粒的損傷小，紋稈式的脫粒裝置大體和釘齒式得裝置差不多，但紋稈式一般采用臥式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式比較單一，與釘齒式的裝置主要區(qū)別在紋稈上的螺紋有兩種類型，螺紋的主要目的是增加摩擦力高脫粒的效果，使玉米果穗與其有更好的接觸。與釘齒式脫粒機(jī)相對(duì)比，紋稈式脫粒機(jī)雖然脫粒的效果好，生產(chǎn)率高，分離果穗的能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)形式相對(duì)單一，消耗的功率高，對(duì)于水分含量較高的玉米果穗脫粒效果差，在我國(guó)廣大的農(nóng)村和中小型企業(yè)應(yīng)用相對(duì)小。 2.2.2搓擦式玉米脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)裝置分析 搓擦式原理的脫粒機(jī)，主要是通過(guò)玉米果穗與脫粒機(jī)構(gòu)裝置所產(chǎn)生的摩擦，還有果穗與果穗自己的摩擦，果穗的脫粒效果跟摩擦力的大小有很大的影響。摩擦力的增大致使玉米脫粒的效果好，但超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)造成玉米粒的表面擦傷，或者脫殼，脫粒機(jī)構(gòu)的表面粗糙程度與兩者之間的間隙直接影響著摩擦力的大小，這樣原理的脫粒機(jī)，脫粒效果好，玉米芯斷比較少，潔凈率高，其與打擊式脫粒機(jī)脫粒的效果的相比較，擠擦式得破碎率低，但排芯口的所排出的玉米顆粒比較多。 該裝置結(jié)構(gòu)圖為2-2主要是由錐齒輪、小齒輪、頂搓齒、離凈盤組成的。脫粒工作區(qū)域主要由螺旋錐齒輪和凸邊緣的角度支持，包括與釘齒和頂搓齒。在使用該機(jī)構(gòu)裝置可以調(diào)節(jié)頂搓齒背后的彈簧來(lái)調(diào)整脫粒區(qū)域的大小，離凈盤自動(dòng)拉動(dòng)玉米果穗，玉米穗脫粒按從上到下進(jìn)行脫粒。?脫粒、 錐齒輪和從該點(diǎn)的不同方向的大小進(jìn)行摩擦，玉米果穗脫粒生產(chǎn)中產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，錐齒輪、支撐舌和脫離盤上之間也對(duì)玉米果穗產(chǎn)生的摩擦力，玉米果穗從上往下依次進(jìn)行脫粒從而達(dá)到脫粒的效果，脫下來(lái)的玉米粒經(jīng)過(guò)脫離盤旋轉(zhuǎn)排出機(jī)外，夾帶的雜質(zhì)通過(guò)風(fēng)機(jī)清選，從機(jī)架的底部收集干凈的玉米粒。本機(jī)是破碎的玉米芯比較小，破碎率低，凈關(guān)率高，操作簡(jiǎn)單方便，性能穩(wěn)定可靠，脫粒機(jī)的內(nèi)部裝置緊湊，但緊固耐磨，使用比較方便，但生產(chǎn)效率低不大適合大型企業(yè)所使用。該機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2-3 圖2—2 搓擦式脫粒機(jī)構(gòu) 1 錐齒輪 2 小齒輪 3 頂搓齒 4 皮帶輪 5 離凈盤 2.2.3差速式玉米脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)分析 差速式玉米脫粒機(jī)主要是利用是橡膠制成的輥?zhàn)樱滢D(zhuǎn)速方向一樣，但之間存在速度差所組成的脫粒機(jī)。它可以采取了的撕掉玉米皮、 玉米籽粒仿照被手擦掉、 可以脫粒容納 含有25%水分或更少玉米粒，不受水分的影響，玉米穗的破碎率很低，脫粒機(jī)的脫凈率很高，但生產(chǎn)的效率很低，第一個(gè)輥?zhàn)咏袎毫?，它的功能?）是可以脫粒，2）可以對(duì)不同規(guī)格的玉米果穗進(jìn)行調(diào)節(jié)，它的表面帶有橡膠的螺紋條，致使其與玉米之間產(chǎn)生摩擦力，另外一個(gè)協(xié)助輥，起到協(xié)助支撐的作用，三個(gè)輥形成一個(gè)錐形狀空間，協(xié)助另外兩個(gè)輥將玉米果穗脫粒。第三輥稱為脫粒滾筒輥、 表面和其他兩個(gè)卷不是相同的它的表面由組成幾個(gè)深錐花的圖案主要用來(lái)提高玉米脫粒機(jī)的能力，三個(gè)輥相互之間形成一定的角度，在三個(gè)差速輥上對(duì)玉米產(chǎn)生摩擦力上，圍繞旋轉(zhuǎn)軸玉米的動(dòng)作，依靠自身重力從底部依次脫粒頂部，依靠對(duì)玉米的切向力脫粒滾筒，脫粒輥在相互擠搓的摩擦下將玉米粒脫下來(lái)，將玉米芯推送到機(jī)外，這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，脫凈率高，但生產(chǎn)效率低，不適合企業(yè)使用，只適合單個(gè)果穗脫粒的使用。2-3其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖2—3 差速式脫粒機(jī)構(gòu)圖 1 玉米果穗 2 脫粒元件 2.3玉米脫粒機(jī)的工作原理 擠搓式玉米脫粒機(jī)凹板主要由圓鋼管與機(jī)體內(nèi)的薄板焊接而成的，兩圓鋼之間的間隙大于玉米粒的寬度，主軸利用采用實(shí)心軸并在軸面上依次螺旋焊接板齒，脫粒的板齒分為帶冠板齒和平板齒，兩板齒相互之間組合脫粒，在工作時(shí)主軸上的速度通過(guò)主軸上的從動(dòng)輪減速，帶動(dòng)著滾筒旋轉(zhuǎn)，在主軸的開頭端焊接雙向螺旋葉片，在工作在狀況下，玉米果穗進(jìn)入進(jìn)料區(qū)，既受到向前、向上、下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中玉米果穗與左右兩邊的柵格，還有底部的柵格相互之間揉搓，并使果穗上的玉米粒脫落掉，玉米果穗在受到板齒的撞擊不是很大，對(duì)玉米籽粒損傷軟、 小損害。 在脫粒機(jī)的箱體內(nèi)的脫粒區(qū)，脫粒軸上板齒效仿人用手?jǐn)D扣玉米果穗，被扣掉一點(diǎn)的玉米果穗繼續(xù)在脫粒區(qū)受到脫粒滾筒的不斷旋轉(zhuǎn)沖擊，由于板齒與傳動(dòng)軸之間形成一個(gè)角度，致使玉米果穗朝著排芯口推動(dòng)，把板齒頂部設(shè)計(jì)三個(gè)凸起的齒，在脫粒的過(guò)程中就像就竹簽扣頭部玉米粒擠掉。致使玉米果穗順利脫粒。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2-3 圖2-3擠磋式玉米脫粒機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖 第三章 擠搓式玉米脫粒機(jī)設(shè)計(jì)的確定 3.1機(jī)構(gòu)的組成部分 擠搓式玉米脫粒機(jī)主要組成的機(jī)構(gòu)有：集料口、從動(dòng)帶輪、主動(dòng)輪、電動(dòng)機(jī)、下料口、柵格板、軸承座、排芯口、下料口、脫粒軸、脫粒倉(cāng)等部分組成。如圖3-1所示。 3-1整體結(jié)構(gòu)圖 3.2脫粒機(jī)各個(gè)部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1集料口的設(shè)計(jì) 集料口位于上箱體頂部與其相焊接，采用2mm厚，材料為Q235的鋼板焊接而成的，晾干剝好皮的玉米果穗就從集料口進(jìn)入推料區(qū)域，在集料區(qū)的玉米果穗受到螺旋葉的推送，螺旋推送到脫粒區(qū)進(jìn)行脫粒。結(jié)構(gòu)如圖3-2 圖3-2進(jìn)料口 玉米果穗通過(guò)集料口被裝進(jìn)去，通過(guò)集料口玉米果穗直接進(jìn)入箱體,是脫粒機(jī)重要的部件。它的功能就是把玉米集中起來(lái)將玉米放入機(jī)體內(nèi)，在放玉米的同時(shí)也保證了人身的安全避免造成事故的發(fā)生，在工作的旋轉(zhuǎn)時(shí)，玉米芯或者玉米粒不會(huì)飛濺出來(lái)對(duì)工作人員的傷害，也保證了脫粒的質(zhì)量，如果放入的方式不對(duì)，不利于主軸的運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生副作用，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，從動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，有時(shí)會(huì)瞬間增加負(fù)載增加時(shí)，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，還造成加速的上齒板的磨損和疲勞老化。集料口的設(shè)計(jì)的不但就造成箱體內(nèi)的玉米果穗過(guò)多，造成脫粒軸的卡死，直接影響電動(dòng)機(jī)的使用。對(duì)于造成玉米脫粒機(jī)的損壞。經(jīng)過(guò)周全的考慮，在脫粒軸的開頭端，設(shè)計(jì)螺旋機(jī)構(gòu)，致使玉米果穗順利進(jìn)入脫粒區(qū)。降低箱體內(nèi)玉米芯的堵塞，造成脫粒軸和電動(dòng)機(jī)的損害。 3.2.2脫粒部分的設(shè)計(jì) 脫粒部分主要是玉米果穗經(jīng)過(guò)集料口，掉入脫粒滾筒內(nèi)，脫粒軸通過(guò)從動(dòng)輪帶動(dòng)，玉米果穗經(jīng)過(guò)螺旋機(jī)構(gòu)的推進(jìn)，致使玉米果穗進(jìn)入脫粒區(qū)域，經(jīng)過(guò)平板齒和冠齒進(jìn)行脫粒，脫粒下來(lái)的玉米粒通過(guò)下料口排出，玉米芯通過(guò)脫粒軸推進(jìn)排芯區(qū)，排芯區(qū)上的制動(dòng)閥，當(dāng)擠滿很多的玉米芯時(shí)候才可以排出。 2-3脫粒部分整體結(jié)構(gòu)圖 脫粒部分使用2mm厚，材料為Q235的鋼板、5mm厚，材料為Q235的鋼板等焊接而成的。 脫粒部分主要由：脫粒軸、柵格凹板、制動(dòng)閥、下箱體、左右支板組成，其結(jié)構(gòu)尺寸為L(zhǎng)×B×H=1139×550×565mm如圖2-3 3.2.3篩選部分的設(shè)計(jì) 在脫粒機(jī)內(nèi)，玉米果穗通過(guò)脫粒軸上的板齒、冠齒和焊接在下箱體的凹板之間進(jìn)行脫粒，將脫粒下來(lái)的玉米粒通過(guò)柵格凹板下滑到下料口，通過(guò)下料口的傾斜滑板將玉米粒排出機(jī)外，在箱體內(nèi)的玉米芯經(jīng)過(guò)焊接在脫粒軸上的板齒產(chǎn)生螺旋推力將玉米芯推送到排芯的區(qū)域，通過(guò)排芯口排出機(jī)子外。如圖所示3-2 3-2篩選部分結(jié)構(gòu)圖 在玉米脫粒的過(guò)程中，脫粒軸與柵格凹板緊密的配合，直接關(guān)系玉米脫粒的質(zhì)量，是脫粒機(jī)中重要的組合部件。脫粒機(jī)機(jī)中的柵格凹板具有兩個(gè)重要的功能：第一：玉米脫粒后，玉米粒通過(guò)凹板縫隙漏到下料斗，玉米芯經(jīng)過(guò)脫粒軸旋轉(zhuǎn)力把玉米芯排出機(jī)外，第二：柵格式凹板主要使用兩根圓鋼直徑為12mm，相互之間形成一定的間隙，間隙為13.5mm，縫隙的作用可以把玉米卡在這個(gè)縫隙之間上，從而使脫粒板齒與玉米迅速接觸、從而達(dá)到脫粒的效果。 脫粒機(jī)中柵格凹板主要有48根圓鋼直徑為12mm，其中圓鋼的長(zhǎng)度分別為238mm、868mm、1108mm，根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)手冊(cè)》得知滾筒與凹板之間的距離在90~120mm之間，所以柵格凹板的直徑為290mm，柵格板利用三個(gè)厚2mm、直徑為498mm幅盤組成，之后焊接固定在下箱體上，脫粒機(jī)中柵格板整體結(jié)構(gòu)主要有兩種類型：O型和U型如圖所示3-3 O型柵格凹板 U型柵格凹板 3.3排芯口的設(shè)計(jì) 脫粒滾筒把脫粒未脫完整的玉米芯和完全脫粒完成的玉米果穗推送到排芯區(qū)，當(dāng)排芯區(qū)未脫完整的而玉米果穗，被制動(dòng)閥壓住無(wú)法排出，當(dāng)排芯區(qū)積累一定量的玉米芯的時(shí)候，制動(dòng)閥才可以打開，這樣的好處是：使玉米脫粒機(jī)的脫凈率得到保證，但脫凈率不夠的時(shí)候，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)制動(dòng)閥的力度以保證玉米脫粒的效果。如圖3-3所示 圖3-3制動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)圖 3.4脫粒機(jī)下料口和排芯口的設(shè)計(jì) 排芯口采用2mm厚的鋼板焊接而成，主要作用是把排出的玉米芯排放在一起，主要的作用是把的清理玉米芯、雜質(zhì)與玉米粒分開的作用，與脫粒機(jī)的上箱體焊接在一起，其結(jié)構(gòu)如圖3-4 下料口主要是脫粒下來(lái)的玉米粒有利于集中排出機(jī)外，采用的是2mm厚的鋼板焊接而成，下箱體與其焊接其結(jié)構(gòu)如圖3-4 圖 3-4 排芯口 下料口 3.5脫粒滾筒的設(shè)計(jì) 脫粒滾筒是玉米脫粒機(jī)當(dāng)中最重要的機(jī)構(gòu)，它決定著玉米脫粒的好壞，在脫粒軸的表面螺旋焊接著帶冠的平板齒和平板齒，它們相互之間交替成一定的角度焊接在脫粒軸上，致使玉米果穗在玉米滾筒的作用下可以向前螺旋運(yùn)動(dòng)，達(dá)到脫粒效果。 玉米脫粒機(jī)的脫粒軸總長(zhǎng)度為1310mm，滾筒的直徑為190mm。箱體中玉米脫粒區(qū)總長(zhǎng)度為640mm，排芯區(qū)總長(zhǎng)為230mm，推料區(qū)總長(zhǎng)為230mm。脫粒軸主要采用空心軸與兩個(gè)軸頭利用圓柱銷相連接在一起，空心軸的好處：減少材料，增大空間，當(dāng)傳動(dòng)軸傳遞扭矩時(shí)，從徑向截面?zhèn)鬟f到看到外面的有效彎矩較大的地方。當(dāng)尋找所需傳遞大扭矩轉(zhuǎn)矩需要與軸徑相比較。由于在軸心部位傳遞力矩的作用較小，所以一般采用空心的，以減少轉(zhuǎn)軸的自重。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3-6 圖3-6脫粒滾筒結(jié)構(gòu)圖 3.6機(jī)架部分設(shè)計(jì) 機(jī)架是玉米脫機(jī)的支撐部件，規(guī)格為L(zhǎng)×B×H分別為：1480×500×550；是安裝動(dòng)力源的機(jī)構(gòu)，機(jī)架的作用是承受著脫粒機(jī)施加的重力，動(dòng)力，震動(dòng)和箱體與凹板之間的沖擊力，機(jī)架在脫粒機(jī)中起到定位安裝、支撐的作用，選擇5毫米厚的角鋼焊接制成，防止在工作運(yùn)行中由于機(jī)器產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)工作人員的人身傷害。其結(jié)構(gòu)圖3-5 圖3-6機(jī)架 第四章 玉米脫粒機(jī)構(gòu)件相關(guān)參數(shù)的確定 玉米脫粒機(jī)主軸上有八個(gè)平板齒和八個(gè)冠狀平板齒，它們均為螺旋排列成一定的角度均勻的排列在空心軸上，將已脫粒完的玉米芯排出機(jī)外，脫粒滾筒板齒的直徑為190mm，脫粒軸上滾筒板齒平均均為寬為80mm，高為45mm、厚為10mm。如圖4-1板齒 圖4-1脫粒板齒 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 參考HT-6擠搓式玉米脫粒機(jī)，其板齒寬度為110mm，受均布載荷138N；這次設(shè)計(jì)擠搓式玉米脫粒機(jī)滾筒上的平板齒寬度為80mm，所以由參考的型號(hào)可以知道每個(gè)板齒受到玉米沖擊大約為98N，脫粒軸上焊接著24個(gè)平板齒，平均每個(gè)平板齒對(duì)玉米受力98N，當(dāng)玉米脫粒機(jī)正常工作時(shí)，主軸上的平板齒在快速旋轉(zhuǎn)。因此在玉米脫粒機(jī)正常運(yùn)行所產(chǎn)生的切向力為98×8×2=1568N,也就是玉米脫粒機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，脫粒滾筒所產(chǎn)生的切向力為1568N。 其中： N--為冠狀平板齒所受到的力 M—參與脫粒滾筒上的平板數(shù) Z--工作時(shí)參與的齒條數(shù) 4.2脫粒軸上平板齒的轉(zhuǎn)速 根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中提到可知，玉米脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速一般為，當(dāng)玉米脫粒機(jī)的脫粒軸在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，板齒隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)也參數(shù)相應(yīng)的速度。 即， 其中：—板齒滾筒的轉(zhuǎn)速 —脫粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速 —滾筒的直徑 故該機(jī)符合要求 4.3脫粒機(jī)主軸的功率 玉米脫粒機(jī)運(yùn)行中脫粒軸所需要的功率為，脫粒機(jī)中的脫粒軸受到工作阻力和旋轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行求解，即：， 通過(guò)電動(dòng)機(jī)功率的公式可知并計(jì)算，脫粒機(jī)總體傳動(dòng)裝置的總效率為，及每個(gè)部分運(yùn)動(dòng)副之間效率的乘積所確定的，即 ，其中每個(gè)傳動(dòng)副的效率分別為、、，選擇脫粒機(jī)部件之間傳動(dòng)副的效率值如下： 滾動(dòng)軸承（每對(duì)）0.98～0.995 即取 =0.99 V帶傳動(dòng) 0.94～0.97 即取 =0.97 脫粒滾筒（板齒焊接在脫粒軸上） 即取 =1 則 由此可得電動(dòng)機(jī)的功率： 4.4電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 通過(guò)《脫粒機(jī)》書中的相關(guān)數(shù)據(jù)得知，玉米脫粒軸的轉(zhuǎn)速一般在270～420之間，按照《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》書中推薦參考傳動(dòng)比例， V帶的傳動(dòng)比范圍在2～5之間，就可以符合電動(dòng)機(jī)與脫粒軸之間的轉(zhuǎn)速適當(dāng)配合，所以選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍，可以選擇符合這個(gè)條件的有Y132M1-6型號(hào)電機(jī)。 第五章 帶及帶輪的設(shè)計(jì) 在玉米脫粒機(jī)工作旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)與主軸采用帶輪與V帶之間的傳動(dòng)，從而達(dá)到傳動(dòng)效果 玉米脫粒機(jī)在旋轉(zhuǎn)的操作中，傳動(dòng)皮帶 V 是靈活、 彈性，可以減輕影響，吸收震動(dòng)，從而讓玉米脫粒機(jī)運(yùn)行中平穩(wěn)，噪聲小，過(guò)載時(shí)將引起打滑，保護(hù)機(jī)器等優(yōu)點(diǎn)，雖然會(huì)有過(guò)程中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間的一些摩擦，使二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)相對(duì)不精確，但不影響玉米脫粒機(jī)的傳動(dòng)，傳送帶的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定減輕震動(dòng)的能力，能在大軸距間和多軸間傳動(dòng)，成本低，不需要潤(rùn)滑，維護(hù)簡(jiǎn)單，便于安裝。因此，V帶與帶輪相互配合的傳動(dòng)是在電機(jī)與玉米脫粒之間選擇是比較合理的。 傳動(dòng)參數(shù)是用來(lái)確定帶輪與V帶選擇的，然后確定V帶的類型、長(zhǎng)度和根數(shù)，確定帶輪使用的材料，結(jié)構(gòu)和輪子大?。ㄝ唽挾群椭睆剑酆筒鄣某叽?，數(shù)量等）兩輪之間的中心距，在軸上承受帶輪所施加的壓力。 5.1 V帶傳動(dòng)的計(jì)算功率 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中相關(guān)圖表9-7得知， 機(jī)器運(yùn)行的工作情況系數(shù)： 其中：一計(jì)算功率（) —工作情況系數(shù) —傳遞的額定功率（) 5.2選定V帶的型號(hào) 據(jù)計(jì)算功率5.5kw和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=340r/min，通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中的圖9-8的普通V帶選型圖，初步可以得知V帶的大體型號(hào)選擇普通的B型V帶。 5.3帶輪基準(zhǔn)直徑的確定以及帶速的驗(yàn)算 （1）初步選擇主動(dòng)輪相關(guān)參數(shù)，其基準(zhǔn)直徑：通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》書中相關(guān)參數(shù)圖表，可知選擇V帶的型號(hào)相當(dāng)合適，參考表9—6，選取。 （2）計(jì)算V帶的速度V： 介于～的范圍內(nèi)，所以選合適。 傳動(dòng)比的計(jì)算 （3）計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)數(shù)據(jù)圖表可以知道帶輪的具體參數(shù)要取整，所以取=355mm 5.4確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng) 取 即： 得： ?。? 計(jì)算帶長(zhǎng) ： 即： 得： 通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》當(dāng)中表9-2的相關(guān)參數(shù)可以得知，選取帶的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為=1800mm 實(shí)際的中心距按公式得 求得 ： 中心距的變動(dòng)范圍為mm。故中心距符合要求。 5.5脫粒機(jī)帶輪包角的校核 =180°-(D2-D1)*57.3°/ =180°-（355-125）*57.3°/524 =157.1°＞120° 滿足V帶傳動(dòng)的包角 5.6計(jì)算帶的根數(shù)Z 計(jì)算單根V帶的具體額定功率 分別查表9-5及9-2可得Ka=1，KL=0.75 故有(1.67+0.25)×1×0.75KW=1.44kw 計(jì)算V帶根數(shù)Z 取4根 5.7確定初拉力 確定初拉力F0查表9-1得B型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.17kg/m故 其中q---傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，單位： 即 5.8 傳動(dòng)輪作用在軸上的壓力 即 求得： 第6章 V帶輪的選擇 6.1 帶輪的材料選擇 帶輪的轉(zhuǎn)速 v=6.28 m/s ，即 v＜20 m/s ，轉(zhuǎn)速較低，材料可選 HT200 6.2主帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主動(dòng)輪的設(shè)計(jì)主要依據(jù)從動(dòng)輪的直徑及相關(guān)參數(shù)的確定，來(lái)確定帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從三角帶的型號(hào)來(lái)確定帶輪槽的參數(shù)，具體設(shè)計(jì)如下： 主動(dòng)帶輪的選擇：根據(jù)主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)直徑已經(jīng)確定為，電動(dòng)機(jī)軸與主動(dòng)帶輪相配合的直徑為，依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式～，確定主動(dòng)帶輪采用實(shí)心式。帶輪其它參數(shù)的選擇：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可知，主動(dòng)輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體的參數(shù)見表所示，由經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算出其他的相關(guān)參數(shù)。 　 主帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm） 帶的型號(hào) bd f h e lp DP a B 14 11.5 16 19 14 125 38 17.4 主動(dòng)輪的厚度由計(jì)算公式 厚度B為：B=(Z-1)e+2f=3×19+2×11.5=80mm 主動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)如圖6-2 圖6-2主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)圖 6.3從動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 從動(dòng)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇，主要依據(jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑，以及傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比來(lái)確定，即 ，，所以從動(dòng)帶輪同樣采用腹板式。 從動(dòng)帶輪的參數(shù)選擇：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》查詢，由表可知帶輪具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)式可以計(jì)算出其他相關(guān)參數(shù)與尺寸。 從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm） 帶的型號(hào) bd f h e lp DP a B 14 11.5 16 19 14 250 38 17.4 從動(dòng)帶輪的厚度B B=(Z-1)e+2f=3×19+2×11.5=80mm 從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖6-4 圖6-4從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu) 第7章 脫粒主軸的設(shè)計(jì) 在玉米脫粒機(jī)構(gòu)中最為核心部位的部件為脫粒軸，在工作運(yùn)行中脫粒軸主要承擔(dān)著彎矩、轉(zhuǎn)矩、和支撐軸上的旋轉(zhuǎn)零件。在工作時(shí)，脫粒軸瞬間受到很大的沖擊力，由于頻繁的沖擊，對(duì)脫粒軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)很關(guān)鍵的一步，軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列幾方面的要求：在結(jié)構(gòu)中必須合理受力，盡量避免或減少應(yīng)力集中，足夠的強(qiáng)度 (靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度)，必須的剛度，特殊情況下的耐腐蝕性和耐高溫性，高速軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的加工工藝性，有利于軸上零件的相互定位，可靠，適當(dāng)裝配與裝拆的方便等。 軸的主要作用是：1）安裝在軸上的回轉(zhuǎn)零件，能準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)其軸向定位；2）承接傳遞軸上所產(chǎn)生的作用力，根據(jù)玉米脫粒機(jī)的工作形式與工作的狀態(tài)和裝配特點(diǎn)。根據(jù)玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)要求和環(huán)境、 玉米脫粒軸傳遞的直梯軸軸的窗體中的使用，由于滾筒的直徑要求比較大，中間部門采用空心軸與兩端的實(shí)心軸直徑用圓柱銷相互配合，再焊接牢固可靠，使用的空心軸的好處：減少材料，增大空間，當(dāng)傳動(dòng)軸傳遞扭矩時(shí)，從徑向截面?zhèn)鬟f到看到外面的有效彎矩較大的地方。當(dāng)尋找所需傳遞大扭矩轉(zhuǎn)矩需要與軸徑相比較。由于在軸心部位傳遞力矩的作用較小，所以一般采用空心的，以減少轉(zhuǎn)軸的自重。 7.1軸端的最小直徑 軸抗扭強(qiáng)度計(jì)算確定軸端的軸的直徑，由經(jīng)驗(yàn)公式： 其中：—軸常用的幾種材料的的值 —主軸上的傳遞功率 —主軸上的轉(zhuǎn)速 軸上使用的材料可以在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可以查得，選取45號(hào)鋼來(lái)調(diào)質(zhì)處理，，取，可得 軸的開端安裝帶輪，初步估算軸的直徑，將計(jì)算值圓取整后做軸的最小直徑，當(dāng)截面上有鍵槽時(shí)，有一個(gè)鍵槽軸徑增大5%~7%,從而增加軸的直徑尺寸，提高軸的工作強(qiáng)度。 即 將其取整： 軸的輸出端的直徑主要為了帶輪相互配合，所以用輸出端的軸徑為40mm,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得從帶輪的的直徑為63mm那么這段軸的直徑為40mm，長(zhǎng)度為58mm，為了在使用的過(guò)程中帶輪與軸相互配合在軸一端增加螺紋，以便使用大螺母把它們旋緊其結(jié)構(gòu)如圖7-1： 如圖7-1端軸頭的 圖7-2 軸的整體設(shè)計(jì) 7.2圓柱銷的校核 為了使實(shí)心軸與空心軸相互配合鏈接，采用直徑為10mm的圓柱銷與其鏈接在一起。 計(jì)算圓柱銷的工作剪力： 剪切面面積為： 銷軸的工作應(yīng)力為： 所以圓柱銷符合剪切強(qiáng)度要求，故安全。 7.3軸上鍵的校核 由于軸的開端段長(zhǎng)為58mm選用圓頭普通平鍵（A型） 按軸的直徑d=40mm,及帶輪寬，據(jù)文獻(xiàn)得鍵的鍵寬b鍵高h(yuǎn)為，長(zhǎng)度的鍵。 強(qiáng)度校核 鍵的使用材料為45鋼，V帶輪使用材料為鑄鐵，根據(jù)查表可知鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力 鍵的工作長(zhǎng)度 擠壓應(yīng)力： 7.4脫粒軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 1）求脫粒軸轉(zhuǎn)矩 根據(jù)公式： 求得 其中：—電動(dòng)機(jī)的額定功率 —主軸的轉(zhuǎn)速 即： 軸頭的載荷 由靜力方程 解得支反力為 1699.618N 軸的載荷分析圖 7.5脫粒軸的校核 通過(guò)校核，正常情況下只有承擔(dān)最大的彎矩的強(qiáng)度需要校核，也就是A危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。下表的數(shù)值結(jié)果是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出的。 載荷 垂直面V 支反力F =1699.618 =-114.21 剪力 =1681 彎矩 M M=1.311 扭矩T T=1.429 公式 ： 式中 ： —軸的抗彎拋面模量， —軸的許用應(yīng)力，。按軸實(shí)際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出。 按《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》書中查得，對(duì)于的碳鋼，所以 ， 故安全。 第八章 玉米脫粒機(jī)的有限元分析 ANSYS作為全球知名的大型CAE分析軟件，ANSYS自20世紀(jì)70年代誕生以來(lái)，隨著世界信息技術(shù)和有限元理論的高速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域得到了高度的評(píng)價(jià)和廣泛的應(yīng)用。與迅猛發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，到各種工程軟件也已廣泛應(yīng)用。ANSYS軟件軟件對(duì)其多物理場(chǎng)耦合分析能力成為主流軟件的應(yīng)用，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工程分析。 8.1有限元分析的簡(jiǎn)介 在任何場(chǎng)合，ANSYS為這些場(chǎng)合提供了廣泛的仿真解決方案，這些方案對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中提供了虛擬的仿真環(huán)境。全球的諸多組織都相信ANSYS為它們的工程仿真軟件投資帶來(lái)最好的價(jià)值。ANSYS 軟件是大型通用有限元分析軟件、 金融結(jié)構(gòu)、 流體、 電場(chǎng)、 磁場(chǎng)、 聲場(chǎng)分析于一體。它的組成是由全球最大仿真有限分析軟件之一的美國(guó)ANSYS公司開發(fā)，能與多種建模軟件兼容，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享化與替代。 軟件主要包括3個(gè)部分：預(yù)處理區(qū)域，分析計(jì)算區(qū)域和后處理區(qū)域。 （1） 預(yù)處理模塊提供了功能強(qiáng)大的建模和網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。 （2） 分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析，（線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力 （3） 后處理模塊可以使用顏色來(lái)計(jì)算輪廓顯示、 顯示、 顯示、 粒子梯度矢量流可視化顯示、立體部分顯示器，透明和半透明顯示（見圖表顯示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)），可以通過(guò)圖表、曲線表示計(jì)算結(jié)果的輸出。 8.2 ANSYS的特色功能 ANSYS 的特色功能如下 （1） 前后處理。 1）雙向參數(shù)互動(dòng)的CAD接口： 2）智能網(wǎng)格生成器； 3）各種結(jié)果的數(shù)據(jù)處理： 4） 各種結(jié)果的圖形及動(dòng)畫顯示； 5） 全自動(dòng)生成計(jì)算報(bào)告。 （2） 線性、非線性靜力分析 1)非線性分析; 2） 幾何非線性分析能力；(大變形、 高應(yīng)力的壓力淬火、 軟化、 旋轉(zhuǎn)壓力增強(qiáng)的負(fù)載）； 3） 材料非線性 （近 70 種非線性材料本構(gòu)模型，包括彈性塑料、 超彈性、 非彈性、 巖石和混凝土、 擴(kuò)大材料、 密封材料、 鑄鐵等）； 4） 非線性單元稱為邊界/狀態(tài)； 5） 高級(jí)聯(lián)系單位 (點(diǎn)接觸點(diǎn)跨接觸，只撫觸上所有東西軟，軟對(duì)軟表面接觸、 線性接觸 (MPC) 等支持大滑移和摩擦模型，多場(chǎng)耦合接觸) （3） 其它非線性單元（旋轉(zhuǎn)鉸接單元，彈簧阻尼器單元，殼單元） （4） 動(dòng)態(tài)分析能力屈曲分析 （線性屈曲、 非線性屈曲，圓對(duì)稱屈曲分析） （5）高對(duì)稱性分析（模態(tài)循環(huán)對(duì)稱分析，環(huán)狀對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，軸對(duì)稱，平面對(duì)稱和反對(duì)稱的靜態(tài)分析）。 （6） 斷裂力學(xué)分析 (應(yīng)力強(qiáng)度因子、 J 積分、 裂縫提示能量釋放率)通用疲勞分析 （7） 結(jié)構(gòu)熱分析 1）熱傳導(dǎo)的穩(wěn)定溫度場(chǎng)，熱對(duì)流，熱輻射 2） 瞬態(tài)溫度場(chǎng)（熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射、相變）； 3） 管流熱耦合； 4） 支持復(fù)雜熱載荷和邊界條件； 5） 非線性特性（接觸傳熱、非線性材料） （11） 耦合場(chǎng)分析部分及其他功能。 1） ?靜態(tài)流體 （液固耦合分析的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析）。 2） 聲學(xué)分析（聲波在各種聲學(xué)介質(zhì)中的傳播、聲波的反射和吸收（遠(yuǎn)場(chǎng)） 3） 耦合場(chǎng)分析 （12） 設(shè)計(jì)優(yōu)化算法 （13） 擴(kuò)普優(yōu)化：擴(kuò)普形狀優(yōu)化、擴(kuò)普頻率優(yōu)化。 （14