玉米脱粒机毕业设计说明书

目录

引言 ................................................................................... 1 初步拟定设计过程 ....................................................................... 2 1 设计方案 ............................................................................. 2

1.1 总体方案设计 ......................................................................................................................................... 2 1.2 传动装置的总体设计 ............................................................................................................................. 2 2 玉米脱粒机的设计 .................................................................... 2

2.1 选择电动机 ............................................................................................................................................. 2

2.1.1 确定电机转速 .............................................................................................................................. 2 2.1.2 确定电机工作效率 ...................................................................................................................... 3 2.1.3 确定电机的型号 .......................................................................................................................... 3

3 V带及带轮的传动设计 ................................................................. 3

3.1 带轮材料的选择 ..................................................................................................................................... 3 3.2 V带的设计与计算 .................................................................................................................................. 3 3.3 带轮的结构设计 ..................................................................................................................................... 4 4 链传动设计与计算 .................................................................... 5

4.1 链轮材料的选择 ..................................................................................................................................... 5 4.2 链轮的基本传动方案 ............................................................................................................................. 5 4.3 对链轮的基本要求 ................................................................................................................................. 5 4.4 滚子链传动的设计 ................................................................................................................................. 6 4.5 链轮3的传动与设计： ......................................................................................................................... 7 4.6 链轮4的传动与设计 ............................................................................................................................. 8 4.7 链轮1的设计 ......................................................................................................................................... 9

4.7.1 链轮1的计算 .............................................................................................................................. 9 4.7.2 滚子链链轮1齿槽形状参数 .................................................................................................... 10 4.7.3 整体式小链轮Z1主要结构尺寸 .............................................................................................. 10 4.8 链轮2的设计 ....................................................................................................................................... 11

4.8.1 链轮2的计算 .......................................................................................................................... 11 4.8.2 滚子链链轮2齿槽形状参数 .................................................................................................... 12 4.8.3 整体式小链轮Z2主要结构尺寸 .............................................................................................. 12 4.9 链轮3的设计 ....................................................................................................................................... 13

4.9.1 链轮3的计算 ............................................................................................................................ 13 4.9.2 滚子链链轮3齿槽形状参数 .................................................................................................... 14 4.9.3 整体式钢制小链轮Z3主要结构尺寸 ...................................................................................... 14 4.10 链轮4的设计 ..................................................................................................................................... 15

4.10.1 链轮3的计算 .......................................................................................................................... 15 4.10.2 滚子链链轮4齿槽形状参数 .................................................................................................. 16 4.10.3 整体式钢制小链轮Z4主要结构尺寸 .................................................................................... 16 4.11 链传动的失效形式 ............................................................................................................................. 16

4.11.1 链条铰链的磨损 ...................................................................................................................... 16 4.11.2 链的疲劳破坏 .......................................................................................................................... 17 4.11.3 多次冲击破断 .......................................................................................................................... 17

1

4.11.4 链条的胶合 .............................................................................................................................. 17 4.11.5 载拉断 ...................................................................................................................................... 17

5 轴的结构设计 ....................................................................... 17

5.1 轴材料的选择 ....................................................................................................................................... 17 5.2 轴结构的基本要求 ............................................................................................................................... 17 5.3 初步确定轴1的各段直径和长度 ....................................................................................................... 18

5.3.1 估算轴的最小直径 .................................................................................................................... 18 5.3.2 拟定轴上零件的装配方案 ........................................................................................................ 18 5.3.3 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 18 5.4 初步确定轴2的各段直径和长度 ....................................................................................................... 19

5.4.1 估算轴的最小直径 .................................................................................................................... 19 5.4.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 19 5.4.3 轴的左端对腰轮进行结构设计 ................................................................................................ 19 5.5 轴三的结构设计 ................................................................................................................................... 19

5.5.1 估算轴的直径 ............................................................................................................................ 19 5.5.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 19 5.5.3 对鼓轮轴的结构设计 ................................................................................................................ 20 5.6 轴四的结构设计 ................................................................................................................................... 20

5.6.1 估算轴的最小值径 .................................................................................................................... 20 5.6.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 20 5.7 轴端倒角 ............................................................................................................................................... 21 6 机架材料的选择 .................................................................................................................................. 21 7 结束语 ...................................................................................................................................................... 21 8 致谢 .......................................................................................................................................................... 22 参考文献： .................................................................................................................................................. 22

2

玉米脱粒机的设计

王磊

（河北科技师范学院 机械电子系 机制0305班 学号：0411030119）

指导教师：陈芳

摘要：本设计基于各种脱粒机的结构，主要研究玉米脱粒的方式、方法、玉米脱粒机的结构、工作原理，进行整体结构设计，并在此依据基础上完成零部件的设计，并依据相关机械设计软件来完成零部件的设计。本着从经济性和实用性的角度出发，针对农业发展的需要设计出一种结构简单，工作效率高的玉米脱粒机。首先应该根据玉米盘的自身形状来展开初步设计，从而展开总体方案的传动设计。

研究的主要内容基本包括玉米脱粒机构、装置、电机的选择、链轮的结构设计。一般机械设计方法，通常多从总体方案开始，在总体方案中又首先从机构的分析开始，确定方案后再进行必要的设计计算和结构设计，最后以完成的设备图纸和设计计算书作为整个设计计算的成果。为了减轻农民的劳动强度，提高农业作业的机械化程度，填补农业机械的一项空白，针对玉米盘本身特征进行设计，在脱粒时鼓轮和腰轮同时反向转动做啮合状，对玉米盘进行挤压，使玉米籽之间的间隙有所增大，又由于鼓轮与腰轮的转速不同，腰轮是鼓轮的1倍，使得玉米籽与玉米盘之间发生相互撮动，以达到籽盘分离。该设计巧妙的利用腰轮与鼓轮相互转动、撮动，使玉米盘在挤压、撮动力的作用下，瓜籽之间间隙变大的瞬间，进行撮动脱粒，然后净粒，完成脱粒。

关键词：玉米脱粒机；腰轮；鼓轮传动装置；链轮；机体构造

引言

脱粒机是用于对小麦、水稻、玉米、高粱、大豆及其它杂粮等作物进行脱粒作业的重要收获机械，在我国广大农村使用十分广泛。脱粒机在我国生产使用已有数十年的历史，将玉米籽（谷物）从作物的穗头上分离下来所使用的机具，称为脱粒机具。质量合格的脱粒机，应该是坚固耐用的、故障少、使用保养方便、结构简单可靠。同时，还应满足以下的农业技术要求：玉米籽应当从玉米盘上脱下来，脱粒要干净。脱下的玉米籽不要破碎、情洁、不混其它玉米盘、杂物等脱粒时应尽量减少玉米盘的损坏，以保证玉米籽的完整。脱粒机在一定程度上应有一定的通用性，尽可能适用于托多种农作物，从而以提高机具的利用率。所设计的脱粒机应有较高的生产率，功率消耗少，即其造价低。脱粒系统是联合收割机的核心，它决定着其他各部分的工作性能。研究脱粒空间内谷物的运动规律是联合收割机脱粒机理研究的关键内容之一。

脱粒机生产在我国虽已有数十年历史，但不少企业仍延袭十几年以前的生产方式进行生产和管理，企业管理水平相对落后。全国２００多家企业中，至今只有１家企业进行了质量保证体系认证就足以说明这一问题。此外，产品品种单一，产品更新换代适应不了市场的需求，一些产品多年存在的性能问题，如风扇型脱粒机存在的对作物干湿度适应性差的问题一直得不到解决，原因就是多数企业经济效益欠佳，拿不出更多的资金和技术力量用于科研和开发新产品；也有的是由于企业领导急功近利，对开发新产品的重要性认识不足。然而产品更新换代的越慢，越难占领市场，企业效益越差，从而使不少企业的生产陷入了恶性循坏。

目前脱粒机生产企业产量最大的为３万多台，最少的仅几十台，不少企业的生产未能形成适度的规模。这主要是因为脱粒机是季节性很强的产品，产品销售往往仅在１个月或者十几天的时间，资金周转时间长，不少企业明知进行技术改造形成适度规模生产能降低成本，提高经济效益，但苦于流动资金不足或贷款困难，无力进行适度规模生产，再加上近几年脱粒机行业活动和信息交流不畅，不能根据市场

1

?5?变化及时调整生产结构、产品品种及生产数量，从而导致经济效益不理想。

因此我们可以看出脱粒机目前仍有较大的存在空间,对脱粒机的改进设计,使其价格低廉、工作可靠、性能优良、尽可能同时完成多项作业是时代的需要.

?4?

初步拟定设计过程

查阅相关资料进行调查研究、进行方案设计（是否合理）、进行整体结构相关零件的设计、进行并不断优化设计、试制完成设计内容。

1 设计方案

1.1 总体方案设计

包括传动装置的总体设计，传动件与支撑零件的设计计算。一般机械设计方法，通常多从总体方案开始，在总体方案中又首先从机构的分析开始，确定方案后再进行必要的设计计算和结构设计，最后以完成的设备图纸和设计计算书作为整个设计计算的成果。 1.2总体结构设计

确定传动方案，选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数从而去确定总传动比和分配各级传动比，计算各轴功率、转速转矩。

图1 玉米脱粒机简图

2 玉米脱粒机的设计

2.1 选择电动机

2.1.1 确定电机转速 脱粒机最大功率的确定根据公式：P=Tn/9550 （KW） 可以算出轴的计算功率Pa。其中 T—为轴的工作转矩；n—为工作轴的转速。根据资料结合实际可以知道腰轮和鼓轮的搓动力的大小F≧500N,大概估计 F=600N，可以确定工作轴的计算转矩 Ta 。根据资料估计腰轮的转速为700 r/min

2

根据公式 Ta=FD 其中D 为切削力作用点到轴的距离，Dmax=0.125m。故可以得到最大转矩Tmax=F Dmax=600×0.125=75（Nm）。 最大计算功率根据公式：Pamax=Tn/9550=(75×700)/9550=5.4973822≈5.5 （KW）。根据工作负载的大小和性质、速度以及工作环境来选择电动机的类型、结构型式、功率转速，确定电动机的型号。根据玉米脱粒机结构特点，传动装置的体积、重量小；所以速度不要太高。因此确定电动机转速时要综合考虑，分析电动机及传动装置的性能，尺寸、重量和价格因素。通常选用同步电动机。

2.1.2 确定电机工作效率 电机所需功率按式 ：Pd = Pw/ηa （KW）、 Pw = FV/1000 （KW） 所以 Pd= FV/1000ηa （KW）由电动机至链轮的传动总效率为：按设计要求可以知道从电动机到工作轴的传动总效率ηa=η1·η2·η3 其中η1—为带的传动效率、η2—为轴承的传动效率、η3—为链的传动效

42率。 根据机械设计手册查出η1=0.96，η2=0.98，η3=0.98。所以可知ηa=η1·η2·η3=0.96

42×0.98×0.98= 0.85。通常情况下链传动的链速V≦12-15m/s 符合链传动的实际工作要求。根据资料选择链轮的转速为3 m/s；选用链轮2与链轮3之间所需的搓动力为420N 、链轮传动的转速为 200 r /minPd= FV/1000ηa =（420×3）/（1000×0.85）=1.4823529≈1.5 （KW）根据推荐传动比的合理范围，取V带传动的传动比 i1′=2-4；链轮传动的传动比i2′=3-4；则总传动比合理范围为 ia′= 6—16，故电动机转速的可选范围为 nd′= ia′·n=（6--16）×200 =1200—3200 r /min符合这一范围的同步转速有 1400、1500 r /min，根据容量和转速，由机械设计手册查出适用的电动机型号，因此选定电动机型号为 Y90L-4。

根据资料和《机械设计手册-蔡春源》设计电动机的外形及安装尺寸。

?2?

2.1.3 确定电机的型号 初步确定采用Y系列电动机采用Y90L-4型号的电动机。额定功率Ped=1.5KW、同步转速1500rmin、满载时(满载转速1400rmin、电流3.65A、效率79%、功率因数ＣｏФ＝0.79）堵转电流/额定电流=6.5A、堵转转矩/额定转矩=2.2、最大转矩/额定转矩=2.2、转动惯量=0.0027Kg.m2、噪声67 db(A)、电动机重量27kg、总传动比12。参照表11-3各级传动的传动比常用

?2?值，可以知道i带=2-4；i链=3-4。

3 V带及带轮的传动设计

3.1 带轮材料的选择

带轮是带传动中的重要零件，它必须满足下列要求：质量分布均匀；安装时对中性好，转速高时要经过动平衡；铸造和焊接时的内应力小；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为Ra=3.2）,以减轻带的磨损；各槽尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲击后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。根据电动机的已知参数额定功率Ped=1.5KW、转速1500rmin、传动比i0=2、一天运转时间小余10小时。1.）工作情况系数Ka由表14-7选取经表查出=1.1。 2.）确定计算功率Pca：按所传递的功率P、载荷性质和每天运转时间等因素来确定计算功率。Pca=KAP (KW) 式中; KA——— 工

?2?作情况系数 , Pca =KAP=1.1?1.5=1.65(KW)。 3.2 V带的设计与计算

表1 V带的设计与计算

设计计算项目 工作情况系数KA 确定计算功率Pca 选取V带型号 初选小带轮直径D1 大带轮直径D2

依据

?1?机械设计基础下册 由表14-7 Pca=KA .P=1.1×1.5=1.65(KW) 机械设计基础下册 图14-12 机械设计基础下册 表14-2 D2=i× D1=2×140=280

结果 1.1 1.65 (KW) A型 140 mm 280 mm

说明条件

可选大值考虑装置问题

3

滚 子

图4 链链轮的基本参数和主要尺寸

图5 链轮1 4.7 链轮1的设计

4.7.1链轮1的计算 见表5

表5 链轮1的计算 名称 链轮齿数 配用链条的节距 分度圆直

径

符号 Z1 P d

计算公式 Z1=17 节距：P=12.7 滚子外径：d1=7.95

d=P/[sin(180/Z1)]=12.7/[sin(180

/17)]= 69.12≈70

说明条件 由以上条件可知 A系列查表8-2-2 可知

9

齿顶圆直

径

da

齿根圆直

径 分度圆弦齿高 齿侧凸缘（或排间槽）直径

df ha

damax= d + 1.25·P- d1 =69.12+1.25×

12.7- 7.95= 77.05≈77

damin=d+(1-1.6/z)P-d1=69.12+(1-1.6/1

7) ×12.7-7.95 =72.67≈73 df =d- d1=70-7.95=62.05≈62 hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5d1=4.56 hamin=0.5(P-d1)=0.5 ·(12.7-7.95)=

2.375

dg < P·cot(180/z)-1.04·h2-0.76

=54.6322≈55

可在damax和damin 范围内选取，但当选用时，应

注意用展成法加工时有可能发生顶切

Ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助设计尺寸，hamax相应于damax; hamin相应于damin

h2-----内链板高度 h2=12.07

A 系列查表 8-2-2

dg

注意：da、dg 值取整数，其它尺寸精确到 0.01 mm 。 4.7.2 滚子链链轮1

表6 齿槽形状参数

名称

符号

单位

最大齿槽形状

齿面圆弧半

径 齿沟圆弧半

径 齿沟角

re ri ɑ

mm mm ˙

remin=0.008d1(Z12+180)=0.008×7.95×(172

+180) =29.8284≈30

rimax=0.505d1+0.069˙ 3d1=0.505×7.95+0.069×1.996=4.152474≈4.2 ɑmin=120-90/Z1=120-90/17 =114.7059=115

计算公式

最小齿槽形状

remax=0.12 d1(z+2)=0.12×

7.95×19=18.126

rimin=0.505·d1=4.01475=4

ɑmax=140-90/z=134.7059=135

4.7.3整体式小链轮Z1主要结构尺寸

表7 小链轮结构尺寸

名称 轮毂厚度

符号 h

结构尺寸及（参考）

h =K + dk/6 + 0.01d =3.2+35/6+0.01×70≈9

常数k; 式中dkmax为链轮轮毂孔的最大许用直径，查表8-2-13；由节距P查出（当Z1=17、dk≦dkmax =34，dk为轴孔直径按轴的尺寸确定，dk取35；） （P 966）.（当

Z2=19、dk≦dkmax =41）

d K

轮毂长度 轮毂直径

l dh

<50 3.2

50-100 4.8

100-150 6.4

>150 9.5

l =3.3h=3.3×9=29.7≈30;lmin=2.6·h=2.6×9=23.4≈23

dh = dk+2 h=35+2×9=48 dhmax< dg , dg 见表8-2-19

齿宽 bf 齿宽 单排

p≦12.7 0.93 b1

计算公式

p>12.7 0.95 b1

当p>12.7时，经制造厂同意，亦可使用p≦12.7时的齿宽 b1----内链节内宽见表8-2-2 ——表8-2-4 查得 b1=7.85

齿宽 倒角宽

bf1 ba

bf1=0.93×7.85=7.3005≈7.3 ba=(0.1-0.15) p=0.15×12.7=1.905≈2

10

倒角半径rx rx rx≧P rx≧P=12.7

齿侧凸缘（圆角半

径） 腹板厚度

R R=0.04·p=0.04×12.7=0.508≈0.5

t 由表8-2-24查得当P=12.7时，t=9.5 （P973）

图6 链轮2

4.8 链轮2的设计

4.8.1 链轮2的计算

表8 链轮2的计算

名称 链轮齿数 配用链条的

节距 分度圆直径 齿顶圆直径

符号 Z2 P d da

计算公式 Z2=19 节距：P=12.7 滚子外径：d1=7.95

d=P/[sin(180/Z2)]=12.7/[sin(180/19)]=

77.15928≈77 damax= d + 1.25·P-d1=77+1.25×12.7-

7.95= 84.925≈85

damin=d+(1-1.6/Z2)P-d1=77+(1-1.6/19)

×12.7-7.95 =80.680526≈81 df =d- d1=77-7.95=69.05≈69 hamax=(0.625+0.8/ Z2)P-0.5d1=4.5 hamin=0.5(P-d1)=0.5 ·(12.7-7.95)=

2.375

dg < P·cot(180/ Z2)-1.04·h2-0.76

=62.826289=63

说明条件 由以上条件可知 A系列查表8-2-2 可知

可在damax和damin 范围内选取，但当选用时，

应注意用展成法加工时有可能发生顶切

齿根圆直径 分度圆弦齿

高 齿侧凸缘（或排间槽）直径

df ha

Ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助设计尺寸，hamax相应于damax; hamin相应于

damin

h2-----内链板高度 h2=12.07

A 系列查表 8-2-2

dg

11

注意：da、dg 值取整数，其它尺寸精确到 0.01 mm 。 4.8.2 滚子链链轮2齿槽形状参数

表9 链链轮2齿槽形状参数

名称

符号

单位

最大齿槽形状

齿面圆弧半

径 齿沟圆弧半

径 齿沟角

re ri

mm mm

remin=0.008d1(Z22+180)=0.008×7.95×(192+180) =34.4076≈34

rimax=0.505d1+0.069 ˙

3d1=0.505×7.95+0.069×

计算公式

最小齿槽形状

remax=0.12 d1(Z2+2)=0.12×7.95×21=

20.034

rimin=0.505·d1=4.01475=4

ɑmax=140-90/Z2=135.26316=135.3

ɑ ˙

1.996=4.152474≈4.2 ɑmin=120-90/Z2=120-90/19

=115.26316=115

4.8.3 整体式小链轮Z2主要结构尺寸

表10 小链轮Z2结构尺寸

名称

轮毂厚度

符号 h

结构尺寸及（参考）

h =K + dk/6 + 0.01d =3.2+35/6+0.01×77=9.08≈9

常数k; 式中dkmax为链轮轮毂孔的最大许用直径，查表8-2-13；由节距P查出（当Z1=17、dk≦dkmax =34，dk为轴孔直径按轴的尺寸确定，dk取35；） （P 966）

（当Z2=19、dk≦dkmax =41）

d K

轮毂长度

l

<50 3.2

50-100 4.8

100-150 6.4

>150 9.5

l =3.3h=3.3×9=29.7≈30 lmin=2.6·h=2.6×9=23.4≈23

轮毂直径 dh dh = dk+2 h=35+2×9=53 dhmax< dg , dg 见表8-2-19

齿宽 bf

齿宽 单排

见表8-2-22 （P972）

计算公式

p≦12.7 0.93 b1

p>12.7 0.95 b1

当p>12.7时，经制造厂同意，亦可使用p≦12.7时的齿宽 b1----内链节内宽见表8-2-2 ——表8-2-4 查得 b1=7.85

齿宽 倒角宽 倒角半径rx

bf1 ba rx

bf1=0.93×7.85=7.3005≈7.3 ba=(0.1-0.15) p =0.15×12.7=1.905≈2

rx≧P rx≧P=12.7

12

齿侧凸缘（圆角半

径） 腹板厚度

R R=0.04·p=0.04×12.7=0.508≈0.5

t 由表8-2-24查得当P=12.7时，t=9.5 （P973）

图7 链轮3

4.9 链轮3的设计

4.9.1链轮3的计算

表11 链轮3的计算

名称 链轮齿数 配用链条的

节距 分度圆直径 齿顶圆直径

符号 Z3 P d da

计算公式 Z3=38 节距：P=12.7 滚子外径：d1=7.95

d=P/[sin(180/Z3)]=12.7/[sin(180 /38)]=

153.79148≈154

说明条件 由以上条件可知 A系列查表8-2-2 可知

齿根圆直径 分度圆弦齿

高

df ha

damax= d + 1.25·P- d1 =154+1.25×12.7- 可在damax和damin 范围内选取，但当选用时，

7.95= 161.925≈162 应注意用展成法加工时有可能发生顶切

damin=d+(1-1.6/Z2)P-d1=154+(1-1.6/38)

×12.7-7.95 =158.21526≈158 df =d- d1=154-7.95=146.05≈146 hamax=(0.625+0.8/ Z2)P-0.5d1=4.2 hamin=0.5(P-d1)=0.5 ·(12.7-7.95)=

2.375

Ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助设计尺寸，hamax相应于damax; hamin相应于damin

13

齿侧凸缘（或排间槽）直径

dg

dg < P·cot(180/ Z3)-1.04·h2-0.76

=62.826289=140.0651≈140

h2-----内链板高度 h2=12.07

A 系列查表 8-2-2

注意：da、dg 值取整数，其它尺寸精确到 0.01 mm 。 4.9.2滚子链链轮3齿槽形状参数

表12 链轮3齿槽形状参数 名称 齿面圆弧半径 齿沟圆弧半径 齿沟角

符号

单位

计算公式

最大齿槽形状

remin=0.008d1(Z32+180)=0.008×7.95×

(382+180) =103.2864≈103 rimax=0.505d1+0.069 ˙3d1=0.505×7.95+0.069×1.996=4.152474≈4.2

ɑmin=120-90/Z3=120-90/38

=117.63158=118

最小齿槽形状

remax=0.12 d1(Z3+2)=0.12×7.95×40=

38.16=38

rimin=0.505·d1=4.01475=4

ɑ

max=140-90//Z3=134.7059=137.63158=1

38

re mm

ri mm

ɑ （˙）

4.9.3整体式钢制小链轮Z3主要结构尺寸

表13 小链轮Z3主要结构尺寸

名称 轮毂厚度

符号 h

结构尺寸及（参考）

h =K + dk/6 + 0.01d =3.2+35/6+0.01×70≈9

常数k; 式中dkmax为链轮轮毂孔的最大许用直径，查表8-2-13；由节距P查出（当Z1=17、dk≦dkmax =34，dk为轴孔直径按轴的尺寸确定，dk取35；） （P 966），

（当Z2=19、dk≦dkmax =41）

d K

轮毂长度

l

<50 3.2

50-100 4.8

100-150 6.4

>150 9.5

l =3.3h=3.3×9=29.7≈30 lmin=2.6·h=2.6×9=23.4≈23

轮毂直径 dh dh = dk+2 h=35+2×9=53 dhmax< dg , dg 见表8-2-19

齿宽 bf

齿宽 单排

见表8-2-22 （P972）

计算公式

p≦12.7 0.93 b1

p>12.7 0.95 b1

当p>12.7时，经制造厂同意，亦可使用p≦12.7时的齿宽 b1----内链节内宽见表8-2-2 ——表8-2-4 查得 b1=7.85

齿宽 倒角宽 倒角半径rx

bf1 ba rx

bf1=0.93×7.85=7.3005≈7.3 ba=(0.1-0.15) p =0.15×12.7=1.905≈2

rx≧P rx≧P=12.7

圆角半径

R R=0.04·p=0.04×12.7=0.508≈0.5

14

腹板厚度 t 由表8-2-24查得当P=12.7时，t=9.5 （P973）

图8 链轮4

4.10 链轮4的设计

4.10.1 链轮4的计算

表14 链轮4的计算

名称 链轮齿数 配用链条的节距 分度圆直

径 齿顶圆直

径

符号 Z4 P d da

计算公式 Z4=17 节距：P=12.7 滚子外径：d1=7.95

d=P/[sin(180/Z4)]=12.7/[sin(180

/17)]= 69.12≈70 damax= d + 1.25·P- d1 =69.12+1.25×

12.7- 7.95= 77.05≈77

damin=d+(1-1.6/Z4)P-d1=69.12+(1-1.6/

17) ×12.7-7.95 =72.67≈73 df =d- d1=70-7.95=62.05≈62 hamax=(0.625+0.8/Z4)P-0.5d1=4.56 hamin=0.5(P-d1)=0.5 ·(12.7-7.95)=

2.375

dg < P·cot(180/ Z4)-1.04·h2-0.76

=54.6322≈55

说明条件 由以上条件可知 A系列查表8-2-2 可知

可在damax和damin 范围内选取，但当选用时，应

注意用展成法加工时有可能发生顶切

齿根圆直

径 分度圆弦齿高 齿侧凸缘（或排间槽）直径

df ha

Ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助设计尺寸，hamax相应于damax; hamin相应于damin

h2-----内链板高度 h2=12.07

A 系列查表 8-2-2

dg

注意：da、dg 值取整数，其它尺寸精确到 0.01 mm 。

15

4.10.2 滚子链链轮4齿槽形状参数

表15 链轮4齿槽形状参数

名称

符号

单位

最大齿槽形状

齿面圆弧半

径 齿沟圆弧半

径 齿沟角

ɑ

˙

ri

mm

re

mm

remin=0.008d1(Z42+180)=0.008×7.95×(172

+180) =29.8284≈30

rimax=0.505d1+0.069 ˙3d1=0.505×7.95+0.069×1.996=4.152474≈4.2 ɑmin=120-90/Z4=120-90/17 =114.7059=115

计算公式

最小齿槽形状

remax=0.12 d1(Z4+2)=0.12×

7.95×19=18.126 rimin=0.505·d1=4.01475=4

ɑmax=140-90/Z4=134.7059=135

4.10.3整体式钢制小链轮Z4主要结构尺寸

表16 小链轮Z4结构尺寸

名称 轮毂厚度

符号 h

结构尺寸及（参考）

h =K + dk/6 + 0.01d =3.2+35/6+0.01×70≈9

常数k; 式中dkmax为链轮轮毂孔的最大许用直径，查表8-2-13；由节距P查出（当Z1=17、dk≦dkmax =34，dk为轴孔直径按轴的尺寸确定，dk取35；） （P 966）（当

Z2=19、dk≦dkmax =41）

d K

轮毂长度

l

<50 3.2

50-100 4.8

100-150 6.4

>150 9.5

l =3.3h=3.3×9=29.7≈30 lmin=2.6·h=2.6×9=23.4≈23

轮毂直径 dh dh = dk+2 h=30+2×9=48 dhmax< dg , dg 见表8-2-19

齿宽 bf

齿宽 单排

见表8-2-22 （P972）

计算公式

p≦12.7 0.93 b1

p>12.7 0.95 b1

当p>12.7时，经制造厂同意，亦可使用p≦12.7时的齿宽 b1----内链节内宽见表8-2-2 ——表8-2-4 查得 b1=7.85

齿宽 倒角宽 倒角半径rx

bf1 ba rx

bf1=0.93×7.85=7.3005≈7.3 ba=(0.1-0.15) p =0.15×12.7=1.905≈2

rx≧P rx≧P=12.7

圆角半径 腹板厚度

R t

R=0.04·p=0.04×12.7=0.508≈0.5 由表8-2-24查得当P=12.7时，t=9.5 （P973）

4.11 链传动的失效形式

4.11.1 链条铰链的磨损 链轮与链条进入啮合和脱离啮合过程中，由于铰链的销轴与套筒间承受较大

16

的压力和有相对转动，因而导致承压面发生磨损，使链的实际节距变长，啮合点沿齿高外移，最终产生跳齿和脱链现象 。它是开式齿轮传动的主要形式。

4.11.2 链的疲劳破坏 链在传动过程中，紧边和松边的拉力是不相等的，再加上传动中的动载荷，使得它的各元件都是在变应力的作用下工作，在中、低速时，经过一定循环次数后，链板首先产生疲劳破坏；高速时由于滚子进入啮合时的冲击载荷剧增，套筒或滚子先于链板产生冲击疲劳破坏。

4.11.3 多次冲击破断 链条在反复启动、反转、制动时所产生的巨大惯性冲击作用下，销轴、套筒、滚子等元件不到疲劳时就产生破断。它的载荷较疲劳破坏允许的载荷要大，但较一次冲击破断载荷要小。它的应力总循环次数一般在104以内。

4.11.4 链条的胶合 高速和润滑不良的传动，销轴、套筒的工作面会因温度过高而发生胶合。 4.11.5 过载拉断 链条所受载荷超过了链条静强度而被拉断。

?1?5 轴的结构设计

5.1 轴材料的选择

轴的材料主要采用碳钢和合金钢，也可采用球墨铸铁。碳钢有足够的强度，对应力集中不太敏感，便于进行机械加工和热处理，价格低廉，应用广泛。一般机器的轴，可用30、40、50等牌号的优质中碳钢，其中最常用的为45号钢。为了改善机械性能，应进行正火或调制处理。对于轻载或不重要的轴，一般不需要进行热处理，可采用A3、A4、A5等普通碳素钢。合金钢的机械性能（强度、耐磨性、硬度）更高，多用于制造高速重载及受力大而又要求尺寸小、重量轻的轴。对于在高温、低温、或由腐蚀介质条件下工作的轴，则更宜用合金钢来制造。轴的材料应根据轴的工作状况、重要性和结构复杂程度、生产批量、材料供应情况、加工可能性以及经济性等因素，综合考虑、合理选取。 5.2 轴结构的基本要求

设计轴的基本要求是保证轴具有：1.足够的强度和刚度。即所要求设计的轴具有足够的承载能力，以保证轴在预期寿命内能正常的工作。2.合理的结构。即要求所设计的轴便于加工，疲劳强度高，轴上的零件便于拆装，并且相对于轴有可靠的固定方式。

轴的结构设计应满足的要求：1）轴及轴上的零件要有确定的工作位置；2）轴上零件应便于拆装和调整；3）轴具有良好的制造及装配工艺性；4）有利于提高轴的强度、刚度，有利于节约材料和减轻重量。 根据脱粒机的工作要求和机构特性查表确定轴的材料及其机械性能：

表17 轴的材料及其机械性能 材料牌号

热处理

毛坯直径(mm)

45号钢

调制

≦200

217-255

650

360

（MPa）

300

155

应用最为广泛

硬度（HBS）

拉伸强度极限δB

拉伸屈服极限δs

弯曲疲劳极限δ-1

剪切疲劳极限ζ-1

备注

17

5.3 初步确定轴1的各段直径和长度

根据以上的计算数据来计算轴的传递功率P： V=ЛDn/60×1000(3.14×280×750)/(60×1000) =10.99 有效圆周力F=500 P=FV/1000=(500×10.99)/1000=5.495kw。估算轴端直径按表 18-2 轴常用的几种材料的[τ]T及A0 值： 当轴的材料为 45 号钢时[τ]T=30-40、A0=118-107，（因轴端受弯矩，A0去平均值）所以 A0=110，轴的转速为750 r/min。

5.3.1 估算轴的最小直径 从而可以计算出轴的最小直径为：d ≧A0 3Pn=110×35.495750=21.36mm。为了保证安装强度与安装尺寸，根据表18-3 标准直径系列 选择轴的最小直径dmin=35mm。

图9 轴1结构

5.3.2 拟定轴上零件的装配方案 从右到左的顺序为带轮2、套筒、链轮1、套筒、滚动轴承和轴承支座；轴的右端直径为35，根据带轮2的宽度B，从而确定装带轮的端轴长为36 ，为了使带轮2能够很好的定位需在带轮2的左端设计成一个套筒，套筒长度为10mm,厚度为5mm，套筒直径为45mm。在套筒的左端需安装链轮1，链轮1与带轮2一起安装在同一根轴上。根据以上整体式小链轮Z1主要结构尺寸的计算：轮毂长度 L=23，所以安装在链轮1的轴长为23mm，轴径为35mm，链轮1 的左端的定位依靠套筒来实现，套筒厚度5mm，套筒处的轴径为45mm，长度为10mm。左端设计成一段长轴轴径为40mm，长度为360mm。左端设计成轴径为35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。为了使轴承很好的固定左端用开口的止推弹簧圈来固定，以保证止推弹簧圈与轴承的紧密配合。装配止推弹簧圈的那段轴设计为宽为5mm,深度为5mm,根据轴的结构设计将止推弹簧圈的厚度设计成10mm,宽度设计为5mm，厚度为10mm. 左端轴长为10mm.

5.3.3 轴上零件的轴向定位 带轮2与轴的周向定位采用楔键联接，根据带轮轴的直径d6-7=35mm,《机械设计手册》GB 1054-79；（P291）查的楔键的剖面尺寸为:b×h×l=10×8×22，键槽用铣刀加工。链轮1与轴的周向定位联接用普通平键联接。根据轴的直径d4-5=38 《机械设计手册》GB 1096-79；（P286）查的普通平键的剖面尺寸为:b×h×l=10×8×18。同时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选从动带轮与轴的配合为

H7H7。角接触球轴承与轴的周向定位也是借配合来保证的，此处初选。 t6s6

图10 轴2结构

18

5.4初步确定轴2的各段直径和长度：

5.4.1估算轴的最小直径 根据以上的计算公式来对第二个链轮的轴进行设计链轮2 安装在腰轮轴上，通过计算链轮2的转速n2=671 r/min；P=FV/1000=（656×3）/1000=1.968（kw）估算轴的直径从而可以计算出轴的最小直径为：d ≧A0 3Pn=110×31.968671=15.75mm ，同上为了保证安装强度与安装尺寸，根据表18-3 标准直径系列，选择轴的最小直径dmin=30mm，轴的最右端装有套筒以此来固定链轮，根据结构要求取套筒长度为20mm，厚度取6mm，装套筒轴套筒的直径42mm ；初步确定有套筒的轴端长为20mm。

5.4.2 轴上零件的轴向定位 链轮2与轴的固定采用普通平键联结，根据轴的直径d=35mm，《机械设计手册》GB 1096-79；（P286）查的普通平键的剖面尺寸为:b×h×l=10×8×18，键槽用铣刀加工。链轮2处的轴径35mm，根据链轮2的轮毂长度l=23,可以确定链轮2处的轴长为23mm。（需要强调指出，为了保证轴向定位可靠，与齿轮、联轴器等相配合部分的轴段长度一段应比毂长约短2-3mm） （P117），所以确定链轮2处的轴长为21mm。有套筒的轴端长为22mm，套筒与轴端的固定用圆锥销轴固定。根据轴的直径依据表7-19圆锥销 （GB117-86）(P299) 查得圆锥销的尺寸值：L=50mm,锥度为：1：12.5。 d=0.2×D=0.2×30=6mm.为了使链轮2有个较好的固定，左端设计成一段套筒厚度为5mm，长度为20mm,套筒直径为45mm。左端设计成装有轴承的一段轴，为了使设计结构合理轴径35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307C。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。左端设计成一段轴肩以使轴承能够轴向固定轴径为40mm.长度为20mm。

5.4.3 轴的左端对腰轮进行结构设计 初步确定腰轮的直径根据公式计算V=?dn60；d=V?60??n=（3×60）/（3.14×671）=0.08543m，根据玉米脱粒机的结构要求腰轮的最大直径选择120mm；根据玉米盘的自身形状确定腰轮的长度为320mm， 左端设计成轴径为40mm，长度为20mm，左端设计成轴径为35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。为了使轴承很好的固定左端用开口的止推弹簧圈来固定，以保证止推弹簧圈与轴承的紧密配合。左端那段轴设计为宽为5mm,高度为5mm, 左端轴长为10mm.腰轮由辐盘、滚筒轴、腰轮滚齿、中间支撑圈。滚齿之间的间隙直接影响玉米脱粒的质量。间隙小脱粒质量高，但玉米籽破损率高和机器功率消耗增加。间歇大玉米籽脱净率低，损失增加。工作中应根据玉米盘基本特征来设计腰轮与鼓轮之间的滚齿间隙。这样既能保证脱离质量和提高生产率减少功耗。一般情况下玉米籽的平均大小为13-23mm左右。腰轮和鼓轮的脱离间隙定位10mm。 5.5 轴三的结构设计

5.5.1 估算轴的直径 根据以上条件计算出：Z3/Z2=2，n3=335.5 r/min，p=FV/1000= 1.968，估算轴的直径从而可以计算出轴的最小直径为：d ≧A03Pn=110×31.968335.5=19.838mm ，为了保证安装强度与安装尺寸，根据表18-3 标准直径系列，选择轴的最小直径dmin=30mm，轴的最右端装有套筒以此来固定链轮，根据结构要求取套筒长度为20mm，厚度取6mm，装套筒轴套筒的直径42mm ；初步确定有套筒的轴端长为20mm。

5.5.2 轴上零件的轴向定位 链轮3与轴的固定采用普通平键联结，根据轴的直径d=35mm，《机械设计手册》GB 1096-79；（P286）查的普通平键的剖面尺寸为:b×h×l=10×8×18，键槽用铣刀加工。 链轮3处的轴径35mm，根据链轮3的轮毂长度l=23,可以确定链轮3处的轴长为23mm。（需要强调指出，为了保证轴向定位可靠，与齿轮、联轴器等相配合部分的轴段长度一段应比毂长约短2-3mm） （P117），所以确定链轮3处的轴长为21mm。有套筒的轴端长为22mm，套筒与轴端的固定用圆锥销轴固定。根据轴的直径依据表7-19圆锥销 （GB117-86）(P299) 查得圆锥销的尺寸值：L=50mm,锥度为：1：12.5。 d=0.2×D=0.2×30=6mm.为了使链轮3有个较好的固定，左端设计成一段套筒根据结构要求厚度

19

取5mm，长度为10mm,套筒直径为45mm,左端设计成装有轴承的一段轴，为了使加工方便和设计结构合理轴径仍取为35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承

7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。左端设计成一段轴肩以使轴承能够轴向固定轴径为40mm.长度为20mm。

图11 轴3结构

5.5.3 对鼓轮轴的结构设计 初步确定鼓轮的直径根据公式计算；d=v?60??n=（3×60）/（3.14×335.5）=0.170m；根据玉米脱粒机的结构要求鼓轮的最小直径选择170mm；鼓轮的弧度根据腰轮的弧度选择16°，由上已知根据玉米盘的自身形状确定鼓轮的长度为320mm， 左端设计成轴径为40mm，长度为20mm，左端设计成轴径为35mm，辐盘的宽度根据结构要求选择20mm。根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。为了使轴承很好的固定左端用开口的止推弹簧圈来固定，以保证止推弹簧圈与轴承的紧密配合。装配止推弹簧圈的那段轴设计为宽为5mm,深度为5mm,根据轴的结构设计将止推弹簧圈的厚度设计成10mm,宽度设计为5mm，厚度为10mm. 左端轴长为10mm. 轮毂处直径40mm，辐圈处的键槽尺寸为b×h×l=12×8×28，键槽用铣刀加工。

图12 轴4结构

5.6轴四的结构设计

5.6.1、估算轴的最小值径

由以上条件可以知道链轮1与链轮4的齿数相同，链1与链轮4 的转速相同，P=FV/1000=(500×3)/1000=1.5kw。从而可以计算出轴的最小直径为：d ≧A0 3Pn=110×31.5750=14mm。为了保证安装强度与安装尺寸，根据表18-3 标准直径系列，选择轴的最小直径dmin=30mm，轴的最右端装有套筒以此来固定链轮，根据结构要求取套筒长度为10mm，厚度取6mm，装套筒轴套筒的直径42mm ；初步确定有套筒的轴端长为20mm。 5.6.2轴上零件的轴向定位：

根据链轮轮毂孔的孔径，确定链轮4处的轴径35mm，链轮4与轴的固定采用普通平键联结，根据轴的直径d=35mm，《机械设计手册》GB 1096-79；（P286）查的普通平键的剖面尺寸为:b×h×l=10×8×18，键槽用铣刀加工。

20

根据链轮4的轮毂长度l=23,可以确定链轮4处的轴长为23mm。（需要强调指出，为了保证轴向定位可靠，与齿轮、联轴器等相配合部分的轴段长度一段应比毂长约短2-3mm） （P117），所以确定链轮4处的轴长为21mm。有套筒的轴端长为22mm，套筒与轴端的固定用圆锥销轴固定。根据轴的直径依据表7-19圆锥销 （GB117-86）(P299) 查得圆锥销的尺寸值：L=50mm,锥度为：1：12.5。 d=0.2×D=0.2×30=6mm.为了使链轮4有个较好的固定，左端设计成一段套筒，厚度为5mm,长度为20mm,套筒直径为45mm。左端设计成装有轴承的一段轴，为了使设计结构合理轴径35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。左端设计成一段轴肩以使轴承能够轴向固定轴径为40mm，根据结构要求长度为360mm。左端设计成轴径为35mm，根据机械设计手册查得轴径为35mm 时的轴承型号，初步选择角接触球轴承7307。（P711—GB292--83）D=80、D1=66.1、B=21、d=35mm、d1=49.9；所以轴承长度为21mm。为了使轴承很好的固定左端用开口的止推弹簧圈来固定，以保证止推弹簧圈与轴承的紧密配合。装配止推弹簧圈的那段轴设计为宽为5mm,深度为5mm,根据轴的结构设计将止推弹簧圈的厚度设计成10mm,宽度设计为5mm，厚度为10mm. 左端轴长为10mm. 5.7轴端倒角：

确定圆角半径r值，定出轴肩处的圆角半径r=1.5mm，轴端倒角，在轴的两端均为2?45。轴的圆角半径取为1.5 mm；轴环处的圆角半径取为2 mm。（详见GB6403-86）。 6.机架材料的选择：

根据结构要求机架选择热轧等边角钢 （GB9787--88）；角钢号数：50，边宽：b=50mm；边厚：d=5mm；内圆弧半径：r=5.5mm；理论质量为：3.77 Kg/m；边端内圆弧半径r1=手册》蔡春源）如下图：

01d=1.7mm；（P157—《机械设计3

图13 机架材料

钢板的选择根据：冷轧钢板和钢带的规格，（《机械设计手册》P168）结合经济性选择钢板厚度2mm。根据腰轮的基本形状，腰轮处的钢板制成一段弧度，喂入兜与机架成15°的夹角。钢板与机架用铆钉联接或焊接而成。根据轴的俩轴承之间的距离确定机架的宽度，机架宽度设计为402mm。长度为660mm,高度定为800。 7 结束语

通过查阅资料和网络查询资料，对各种脱粒机的性能作了分析和比较，根据当前生产的需要和潜在

21

的市场发展前景，所设计的玉米脱粒机机体积小、价格低、使用方便、效率高、成本低。但由于设计条件有限，没有通过实际操作验证本机的实际性能，许多数据都是通过查阅参考资料或做实验得到的，没有作定量的分析，在诸多方面还有待改进。 8 致谢

在设计过程中，系里的领导和老师给我们提供了良好的环境以及经济的援助，特别是指导教师陈芳老师，给予我极大的帮助，设计过程中陈老师提出了许多启发性、预料性和指导性建议，包括搜集资料，设计方案的提出，设计过程中的指导，设计结果的审核等，在此对各位老师致以衷心的感谢。

参考文献：

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Design on Colored Thresher

Feng Wen-bin

(Hebei science and technology normal school Mechanical electronic department)

Instructs the teacher: Chen Fang

Abstract: This design acts according to each kind of thresher the structure and the principle of work, in line with and the usable angle embarks from the efficiency, needs to design one kind of structure in view of theagricultural development to be simple, working efficiency high sun flower thresher. First should launch the preliminary design according to the sunflower plate own shape, thus launches the overall plan the transmission design.

In order to reduce farmer's labor intensity, enhances the agricul tural work the mechanized degree, a fill farm machinery blank, carries on the design in view of the sunflower plate itself

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characteristic,during seed extraction the drum wheel and a waist turn of reverse rotation does meshes the shape, carries on the extrusion to the sun flower plate, enable between the sunflower seed the gap to have increases, also because the drum wheel and a waist turn of rotational speed are different, the waist wheel is drum wheel 1 time, causes between the sunflower seed and the sunflower plate occurs mutually scoops up moves, achieved the seed plate separates. This design ingenious use waist turn and the drum wheel mutually rotates, the pinch moves, causes the sunflower plate at the extrusion, under the pinch of power function, between the melon seed the gap changes in a big way instantaneous, carries on scoops up moves the seed extraction, then only the grain, completes the entire design request task. The manufacture principle by the rack, the waist wheel, the drum wheel, the transmission device, the electrical machinery bearing and so on is composed. Turn and the drum wheel outline shape forces the sun flower plate using the waist to have the distortion along its own shape, between the melon seed the gap changes in a big way instantaneous, carries on scoops up moves the seed extraction, uses the ventilator only grain, this design structure reasonable, the usability is strong. Cost inexpensive, the market prospect is broad, does not lose is one kind of sunflower seed extraction best choice.

Key word: Sunflower threshers, waist wheel, drum wheel transmission device, chain wheel, organism structure;

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