玉米脱粒机的设计

毕 业 设 计

玉米脱粒机结构设计

学生姓名： 专业班级： 指导教师： 学 院：

机械电子工程2010-1班

机电工程学院

2014年6月14日

玉米脱粒机结构设计

摘要

随着社会的进步，生活中的每一个角落都有机器的参与。农业是我国的基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅使农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。如今我国北方大部分地区基本从种到收到入仓，都实现了机械化作业，更值得庆幸的是每种机械的开发和使用都有相当可观的市场，科技的创新更很好的开阔了市场。

这里仅对玉米脱粒机进行结构设计，玉米脱粒是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米粒和玉米芯分开，能完成这种动作的机器就是玉米脱粒机。为了降低农民脱粒劳动的强度、提高工作效率，所以设了计玉米脱粒机。该设计主要由入料口，筛网，钉齿滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出，在通过传动带传递到钉齿滚筒上，脱粒滚筒配合筛网将玉米脱粒，玉米粒从筛网分离并输出到机器外。最后进行相关的计算和强度校核。

关键词 玉米脱粒机；钉齿滚筒；带轮；传动系统

Corn sheller Structure Design

Abstract

Along with the progress of the society, every corner in life are machine participation. Agriculture is the basis of our country economy, is the national development the popularity of the fundamental, mechanization, not only make agriculture strengthened farming production, but also reduce the labor intensity of farmers. Now in most parts of north China from species to receive basically faithfully,realized mechanization more homework, felicitation each mechanical development and utilization has considerable market, technological innovation more good open the market.Only for a corn here is topic discussed threshers is corn peeling , over a period of time after the airing, then put corn use maize and threshers soon separate, this machine is corn threshers. In order to reduce when farmers in corn threshing labor intensity, improve work efficiency, design corn threshers. This machine mainly have enters the material mouth, grid type concave board and nail tooth threshing driving parts of rolls and etc. With motor driven by motor for power supply, output, again through the output shaft transmission gear transmission to nail on a cylinder of threshing, threshing roller cooperate grid type concave board will corn threshing, corn kernels from grid type concave board separation exhaling body outside, and soon the material from the other end of the eduction body outside.

Keywords corn sheller,tooth nail,pulley,design

目录

摘要 Abstract

目录 ............................................................................................................................................ IV 1 绪论 .......................................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及研究意义 .......................................................................................................... 1 1.2 本文研究的主要内容 .......................................................................................................... 1 1.3 玉米脱粒机的发展 .............................................................................................................. 2 2 玉米脱粒机总体设计方案 ...................................................................................................... 3 2.1 设计任务分析及功能设计 .................................................................................................. 3 2.1.1 任务分析 ........................................................................................................................... 3 2.1.2 工作原理 ........................................................................................................................... 3 2.1.3 功能确定 ........................................................................................................................... 3 2.2 总体结构设计 ...................................................................................................................... 3 3 传动机构设计 .......................................................................................................................... 5 3.1 传动电机的选择 .................................................................................................................. 5 3.1.1 电机的功率 ....................................................................................................................... 5 3.1.2 电机的转速 ....................................................................................................................... 5 3.2 带轮与传动带的设计 .......................................................................................................... 6 3.2.1 主动带轮的结构设计 ....................................................................................................... 6 3.2.2 从动带轮的结构设计 ....................................................................................................... 7 3.2.3 传动带的设计 ................................................................................................................... 8 3.3 传动轴的设计 .................................................................................................................... 10 3.3.1 传动轴设计要求 ............................................................................................................. 10 3.3.2 根据轴上零件确定主轴各段直径、长度 ..................................................................... 11 3.3.3 初步选择输出轴系 ......................................................................................................... 11 3.4 按弯扭条件校核轴的强度 ................................................................................................ 11 3.4.1 求输出轴作用力大小 ..................................................................................................... 11 3.4.2 钉齿条上的合力 ............................................................................................................. 12 3.4.3 轴上水平面内所受支反力 ............................................................................................. 12 3.4.4 轴在垂直面内所受支反力 ............................................................................................. 12 3.4.5 作弯矩图 ......................................................................................................................... 12 3.4.6 作扭矩图 ......................................................................................................................... 13 3.4.7 弯矩扭矩合成图 ............................................................................................................. 13 3.4.8 校核轴的强度 ................................................................................................................. 13 4 脱粒机构及筛选机构设计 .................................................................... 错误！未定义书签。 4.1 钉齿条的总体设计 ............................................................................ 错误！未定义书签。 4.2 钉齿的设计 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 4.3 脱粒板的设计 .................................................................................... 错误！未定义书签。 4.4 筛网的设计 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 5 玉米脱粒机的使用与维护 .................................................................... 错误！未定义书签。 5.1 调试、维护与保养 ............................................................................ 错误！未定义书签。 5.2 玉米脱粒机使用的注意事项 ............................................................ 错误！未定义书签。

5.2.1 使用注意事项 ................................................................................. 错误！未定义书签。 结论 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 .................................................................................................................................... 15 致谢 ............................................................................................................................................ 16

东北林业大学本科设计 1 绪论

1.1 研究背景及研究意义

中国是一个农业大国，但它却存在着很多问题，例如技术落后、生产结构不合理、生产规模小等。与发达国家相比，我国的农产品差距较大。随着机械化的普及，农产品的产量增加了，同时也解放了劳动力。由于农业在经济中的基础性地位，我国其他产业的发展在一定程度上也要依靠农业。所以，第一产业的机械化水平时刻影响着人民的生活水平以及国民经济和社会的发展。

玉米，从作为人类口粮，到作为畜生饲料，再到工业生产原料，经历了三个阶段的身份转变。玉米作为口粮消费占了玉米总消费量的5%左右，不过随着时代的变迁，这个比例出现了逐年下降的趋势。玉米作为三大主要粮食品种之一，在解决人类温饱问题上起到了举足轻重的作用。今天，世界各地人民仍然把玉米当做餐桌上必不可少的食品；墨西哥被称为“玉米的故乡”人们每年要消耗1200万吨的玉米饼。世界各地，任何生活水平的人都有食玉米的习惯；在经济水平相对发达的国家，人们也广泛运用玉米来补充人类所需的矿物质。而在经济水平相对落后的某些国家，廉价的玉米，甚至可以作为每日的充饥之物。

在这样的大环境下，玉米行业产生了前所未有的活力。农民和商人也对此充满热情。温家宝总理也曾经提出：要居安思危，思则有备，有备无患，储粮于田，储粮于库，都是为了维护农民利益，维护粮食市场稳定，维护国家粮食安全。因此，玉米生产的质量和效率就尤为重要。但是由于受到生产工具的限制，农民面临这现实性的难题——脱粒，目前我国大多数的玉米产地都沿用着如下脱粒方式；

（1）比较落后的脱粒方式；如连盖打、竹片撬、木棒大、胶鞋搓、两个玉米棒相互搓、螺丝刀脱粒以及一些老式手摇脱粒机脱粒等，这些落后的脱粒方式还沿用至今，严重制约着玉米生产的效率，让农民的劳动更加繁重不堪。

（2）采用大、中型玉米脱粒机；利用各种大、中型脱粒机设备脱粒。这种方式脱粒，容易将玉米粒及玉米芯打碎，影响玉米质量。在玉米的脱粒过程中往往一次脱粒脱不干净，需要第二次脱粒。同时，购置大、中型的脱粒机费用较贵，制约这农民朋友的购买热情，影响玉米农户的收入。

因此，根据玉米脱粒过程中存在的问题，本文设计了一种结构简单，制造方便，脱粒效率高的小型电动脱粒机。

1.2 本文研究的主要内容

玉米脱粒机的工作原理是钉齿高速旋转，让玉米棒在机箱中受到钉齿与栅板的冲击，从而达到脱粒的效果，通过筛网将玉米粒分离、装袋，通过风机将废弃物吸出，达到分离的目的。本设计主要考虑经济性和实用性，力求结构简单、使用方便，同时还要保证工作效率。该机器可降低农民的劳动强度，用机械取代传统的人力劳动，解放劳动力，降低用工成本，提高生产效率，促进农业产业的现代化和机械化。

该玉米脱粒机的设计是建立在多种机器的研究之上，第一步是研究玉米脱粒过程中的原理，其次是根据原理进行设计玉米脱粒机的各部分结构。

首先进行运动机构分析，进行玉米脱粒总体结构设计，再进行整体的结构设计和计算，进行电动机型号的甄选。传动机构主要包括主动、从动带轮的结构设计、传送带的选取和验算；脱粒机构主要进行钉齿滚筒的设计。对重点部件进行了受力分析和强度校核。最后对玉米脱粒机的使用提出了建议，并编写了使用指南。

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东北林业大学本科设计 1.3 玉米脱粒机的发展

玉米脱粒机是我国粮食收获的重要农业机械之一。据调查，目前脱粒机在我国农村仍然被广泛使用于对水稻、小麦和玉米等作物的脱粒作业，全国约有60%以上的水稻是用动力或人力脱粒机进行脱粒，小麦有近30%是靠脱粒机脱粒。另外，由于我国地域广阔，各地的地理、气候、农艺要求和经济状况等差异都较大，在丘陵、半山区的间作套种地区以及杂粮、水稻种植区，玉米脱粒机的使用仍十分广泛。所以随着农业的发展，玉米脱粒机具有十分广阔的市场前景。

脱粒机在我国出产使用已稀有十年的历史，将玉米籽从作物的穗头上分手下来所使用的机具，称为脱粒机具。但是目前我国所采用的都是通过打击原理设计的普通脱粒机，各种传统普通机型的主轴转速都在700r/min以上、滚筒外缘线速度均大于8m/s .是靠钉齿或窄板齿高速打击玉米穗实的，对玉米籽伤害较大。但由于普通脱粒机的个别主要性能指标偏低；玉米脱粒后的破碎率较高，致使玉米制种企业多年来受到脱粒环节损失量偏大的困扰。我国每年玉米制种量约为180万，损失量按5%计算，将造成0.9万的玉米种子损失。

目前发达国家如美国已经将以打击原理为主的玉米脱粒机淘汰，用一种挤搓技术原理的脱粒机取代，并已经得到广泛应用。这种技术符合脱净效率高、破碎率低的要求，全面客服了老式脱粒机存在的缺点。新型脱粒机的损失至少比老式机型减少5%,而且对普通玉米和种子玉米均适合。

我国对于此项技术的研究工作起步较晚，因此目前广泛使用还是以老式的脱粒机为主。但就现在的研究成果来看，进步非常快，通过参考国外的技术进行研究，并不断加以改进，我国已经初步掌握了该项技术，并且正在进行完善、深入研究、系列化及推光工作，相信在不久的将来我国将会拥有自主研制的高科技的玉米脱粒机。

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东北林业大学本科设计 2 玉米脱粒机总体设计方案

2.1 设计任务分析及功能设计

2.1.1 任务分析

本玉米脱粒机主要任务为：

（1） 对玉米进行脱粒；

（2） 对玉米粒的大小进行分开筛选； （3） 对刚脱粒下来的玉米粒进行除尘。

为完成上述任务，需要设计脱粒机构、筛选机构和除尘机构。 脱粒机构采用钉齿滚筒撞击玉米棒，迫使玉米粒与玉米芯脱离。

筛选机制，采用平面振动的方式进行筛选，根据玉米脱粒的要求，筛选分为三步，玉米粒进入第一个筛网，第一个筛网的圆孔直径15mm，进入第二筛网后玉米粒与玉米芯分开，第二网孔为6mm。最后进入第三个筛网，第三屏孔3mm，然后输出从第三个筛网到机体外。

除尘机构采用风选，鼓风机吹出玉米粒中的粉尘。

机器在220v下工作，可适应任何农家，需要10m2左右的作业空间，可用于任何尺寸的玉米棒。

2.1.2 工作原理

工作时，玉米由进料口喂入，玉米在高速旋转的转子与滚筒内受到撞击，籽粒由筛孔分离出去，玉米芯从机器尾部排出，玉米丝，皮从风口排出。进料口设在机器上盖上部，玉米棒通过进料口进入脱粒室，在脱粒室内受到高速旋转的转子撞击玉米粒脱落，通过筛孔分离出去，喂入口前下部有一块挡板，防止脱落的玉米粒飞溅伤人。

2.1.3 功能确定

（1）传动机构：完成主要运动传递，主要包括，电机，带轮，传送带，主轴。 （2）脱粒机构：该设计当中最组要的机构，用来完成脱粒任务。带钉齿的滚筒将玉米和玉米棒分离。

（3）除尘机理：通过风扇将鼓吹将玉米上尘埃颗粒吸出。 （4）筛分机构：通过三个筛子将玉米粒进行筛选。

2.2 总体结构设计

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东北林业大学本科设计 图 2-1

（1）轴承座：固定在机架上，用来固定传动主轴。 （2）上机盖：密封，防止脱落的玉米粒飞溅伤人。 （3）钉齿滚筒：主要的脱粒装置，完成脱粒工作。 （4）风扇盖：将风扇密封。

（5）风扇：将脱粒脱粒过程中的碎屑吸出。

（6）主轴：承载多种轴上零件，包括脱粒滚筒，轴承，风扇等。 （7）除尘口：将碎屑排出机器外

（8）机架：将脱粒机各个部件固定在一起，保证脱粒过程中不会晃动。 （9）筛子：将玉米粒和碎屑、杂物分离。

（10）下皮带轮：与从动轮相连，轮上有偏心轴。 （11）皮带：传动作用。

（12）从动带轮：带动主轴旋转。

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东北林业大学本科设计 3 传动机构设计

3.1 传动电机的选择

3.1.1 电机的功率

通过公式Pd?Pw?a计算出电机的功率。其中Pw是脱粒机机构所需要的功率，?a为传

动机构的总效率。

玉米脱粒机在工作时每个钉齿均匀受力35N，方可实现对玉米的脱粒。脱粒机在工作时四齿旋转，但是唯有两根齿条上的钉齿与玉米棒接触应力，两条钉齿空转，因此F?N?M?Z?35?8?2?560N，因此脱粒机构在进行脱粒工作时，切向力560N。 其中：N—钉齿所受的力

M—参与工作的钉齿个数 Z—参与工作的钉齿条数

在脱粒工作进行时，钉齿滚筒上的每个钉齿同样具有转速，根据如下公式可以计算

??N轴?D3.14?750?（200?2?20）??9.42m/s， 出钉齿的转速：V?60?100060?1000 式中：V——钉齿的转速

N轴——脱粒机主轴的转速 D——钉齿距轴心的距离 根据公式：

PW?F?V （3-1） 1000 计算出脱粒机构在工作时所需功率

560?9.42?5.2752?5.28KW。 即：pW?1000?a为脱粒机构的传动总效率，由3个运动副的效率组成，即?a??1??2??3 ，其中?1、?2、?3代表不同转动副的效率。?1一滚动轴承，?2一皮带传动，?3一传动滚筒。通过查询相关的手册：?1?0.99，?2?0.97，?3?1。 通过计算得出：?a??1??2??3?0.99?0.96?1?0.96

F?V560?9.42综合以上计算得出电动机的功率：Pd???5.495?5.5KW

1000??a1000?0.963.1.2 电机的转速

主轴的转速在 750~850r/min，查看《机械师设计手册》获得合理的传动比，V带的传动比i?2~4，电机和主轴速度能满足速度要求，所以电机转速范围：nd?i?n?（2~4)?750?1500~3000r/min。 查表得到如下三种符合转速的电动机720r/min，1440r/min，2900r/min，由《机械师设计手册》来确定三种合适的电机模型，三种不同方案。如表3-1：

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东北林业大学本科设计

表3-1

方案

电动机型

号

额定 功率 P/kW

电动机转速 同步 转速

满载 转速

效率（%）

85

基本参数 电动机

功率因

重量

数

（KG）

1 2

Y160M2-8 Y132S2-4 Y132S1-2

5.5 5.5 5.5

750 720 119

68 64

0.87 0.84 0.88

1500 3000

1440

2900

85.5 85.5

3

经过考虑电动机尺寸，传动机构的尺寸以及整体机器尺寸等多方因素，得到最终符合条件的方案是方案3。所以选定电动机型号为Y132S1?2。被选电动机的额定功率Pd?5.5kw，满载转速nm?2900r/min，总传输效率符合设计手册，传动装置具有，结构紧凑特点。如表3-2：

表3-2 其主要参数如下表

型 号

满 载 时 额定功率 KW

转速 电流效率 % 功率因

数 r/min(380V)

5.5

额 定 电 流 额 定 转 矩

最 大 转 矩

Y132S2-4

1440

11 85.5 0.84

7 2.0 2.2

表3-3 电动机尺寸列表 单位mm

中心高 H 132

外形尺寸

L?(AC?2

底脚安装尺寸 地脚螺栓孔

AD)?HD A?B 直径K

轴伸尺寸 D?E

装键部位尺

寸 电动机的输出轴尺寸

F?GD

G

475?345?315 216?140 12 38?80 10?41 33

3.2 带轮与传动带的设计

3.2.1 主动带轮的结构设计

带轮的基准直径是带轮结构设计中的紧要数据，不同的基准直径对应着不同带轮结构，要根据选定带的型号来计算轮槽的大小。

检查手册以得到主动带轮的基准直径，D1?125mm，电机在轴与主动带轮配合，电机轴的直径是d1?38mm，然后根据经验公式D1?(2.5～3)?d1?47～114mm?300mm，最终确定主动带轮采用腹板结构。

主动带轮尺寸的选择：通过查《机械设计手册》一书，可以得到主动带轮的结构有关尺寸，见下表：

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东北林业大学本科设计 表3-4 带轮的结构参数 单位（mm）

带的型号

B

ha 5

Hmin 15

e 19

f 12.5

bp 14

?min 7.5

?

b'

340 17.1

根据公式：

B?(Z?1)?e?2?f （3-2） 求出主动带轮的厚度。

即：B?(3?1)?19?2?12.5?63mm

主动带轮的结构如图3-1：

图3-1 主动带轮的结构

3.2.2 从动带轮的结构设计

从动带轮的结构要由主动带轮和传动比来确定。从动带轮直径由如下公式计算得

n1?D?1440?125。即：D?240mm，D?300mm，但是当dr?dh?100mm出：D2?n1222750时，为减轻质量，可在腹板上开孔，称为孔板式。dr?(1.8~2)ds?1.8?25?45，dh?da?2(ha?hf??)?250?2(5?10?7.5)?205，dr?dh?205?45?160?100，因此从动带轮结构采用孔板式。

从动带轮大小的选择：通过查《机械设计手册》一书，可以得到主动带轮的结构相关尺寸，见下表：

表3-5 带轮的结构参数 单位（mm）

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东北林业大学本科设计 带的型号

B

ha 5

Hmin 15

e 19

f 12.5

bp 14

?min 7.5

?

b'

340 17.1

根据公式：

B?(Z?1)?e?2?f （3-3） 求出从动带轮厚度。

即：B?(3?1)?19?2?12.5?63mm

从动带轮的结构如图3-2：

图3-2 从动带轮的结构

3.2.3 传动带的设计

（1）确定计算功率 根据公式：

Pca?KA?P （3-4） 式中：KA——工作情况系数 P——电动机的功率

查《机械设计基础》一书中的表14-7可知：KA=1.0

Pca?1.0?5.5?5.5

（2）选择V带的型号

通过计算Pca和主动轮转速，并查询教科书《机械设计》，确定V带型号为B型。 （3）计算V带的速度V： 根据公式：

v???D1?N160?1000- 8 -

m/s （3-5）

东北林业大学本科设计 3.14?100?1440?7.5

60?1000即：v?7.5在10～20m/s范围内，速度合理，满足要求。

电动机与主轴传动比i?n11440n??1.92，满足要求。 2750（4）确定传动中心距和带长

取：0.7?(D1?D2)?a?2?(D1?D2) 即：0.7?(125?240)?a0?2?(125?240)

得：255.5mm?a0?730mm

取：a0?500mm

带长：L(D2?D1)d?2?a?0?2?(D1?D2)?4a

0即：L3.14d?2?500?2?(125?240)?(240?125)4?500 得：Ld?1463mm

查询《机械设计》一书中表2-2，可查得：Ldd?1440mm， Ld?1400mm 。实际的中心距可按下列公式求出：

2a?2?Ld???(D1?D2)??2?Ld??(D1?D2)??8?(D2?D1)8也可用经验公式：a?aLdd?Ld0?2 求出： a?530mm

（5）验算主动轮上的包角 根据公式：

?0D2?D11?180?a?600 即：??240?1251?1800500?600 求出：a1?166.20?1200 满足V带传动的包角要求。 （6）确定V带的根数:

V带的根数由下列公式确定：

Z?pca(pk 0?ka?l??p0)?k查表取值：k??0.98，kl?0.93，k?0.75，p0?1.95

因此：Z?5.5(1.95?0.98?0.93?0.4176)?0.75?2.886 即：Z?2.886 取：Z?3根

(7) 确定带的初拉力 根据公式：

F500?pca2.50?v?Z?(k?1)?qv2 ?- 9 -

3-6）3-7）3-8）

（ （

（

东北林业大学本科设计 计算得到单根V带的初拉力F0

500?5.52.5?(?1)?0.10?7.5?190.32?190N 即：F0?7.5?30.98(9)求V带传动作用在轴上的压力

为了安装带轮轴和轴承，需要求出V带对轴的压力Q，他的大小等于V带两侧的初拉力，根据下列公式可以求得Q：

??即：Q?2?Z?cos?2?Z?sin1

22145.560?644.7N 求出：Q?2?3?190?sin23.3 传动轴的设计

3.3.1 传动轴设计要求

轴的强度，刚度，耐磨性要求，轴的热处理方式等，是在轴的设计中要重点考虑的因素，同时机械加工工艺要求，材料的来源价格等条件也不能忽视。

轴的材料常采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性低，35,45,50等优质碳素钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45钢应用最为广泛。通过正火或调质处理可以改善其力学性能。其余的次要传动轴，则可采用Q235，Q275等普通碳素钢。

传动轴作为玉米脱粒机的主要部件，在脱粒工作过程中受力情况复杂，而且还要承载多种零件，并且受到冲击作用很大，因此轴的设计至关重要。必须要有足够的强度，才能保证脱粒机的正常运作。

设计的主要任务就是外形结构和尺寸设计，来保证轴的强度。 其主要要求是：（1）轴上各种零件安装方便，利于加工，控制成本。（2）轴上各类零件要符合定位要求，位置精确，符合条件。（3）改善受力状况，避免发生应力集中的现象。

根据脱粒机的工作要求，确定轴材料及其力学性能的机理并通过查找表得到材料特点。

表 3-6

材料牌号 45号钢

热处理 调制

毛坯 直径硬度（HBS） (mm) ≦200 217-255

拉伸强度极限δB

650

拉伸屈服极弯曲疲劳极限δs 限δ-1

（MPa）

360

300

剪切疲劳极限ζ-1

155

备注 应用最为广泛

主传动轴的主要功用：（1）安装的回转零件，使其有确定的工作位置；（2）是传递轴上的运动和动力。玉米脱粒机的主轴在工作过程中受力情况复杂，轴上零件复杂，因此选用阶梯轴。

根据经验公式，求出轴上最小直径：

p d?A03 （3-9）

n式中：A0——轴常用的几种材料的???T的A0值 p——主轴上的功率KW

n——主轴上的转速r/min

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东北林业大学本科设计 轴上的材料已经确定，采用45号钢，调制处理，查询相关手册得到如下参数：?B?650MP，A0?118，于是得：

5.3?23mm 750 传动轴上安装从动带轮的地方要加上键槽，因此直径最小，在开键槽的同时有不能影响传动轴的设计强度，根据经验，要将传动轴的直径扩大5%，从而提高轴的工作强度。即：d?d?(1?5%)?213?(1?5%)?25mm

dmin?118?33.3.2 根据轴上零件确定主轴各段直径、长度

为了满足零件定位要求，I?II轴段右端要设计一个轴肩，故取II?III段的轴直径d?28mm ，输出轴的径向定位由普通平键来完成。选用键的型号为（GB/T 1095-2003）普通平键C型，尺寸b?h?l为8?7?35。

3.3.3 初步选择输出轴系

脱粒机构是该设计中最为重要的部分，而传动轴在脱粒机构中更是重中之重，传动轴上需要安装，轴承、带轮、钉齿滚筒等多种重要零件。其上的钉齿成直线排列，但由于受力较小，因此可以忽略不计。在根据d?28mm，根据初步选择，轴承确定为滚珠轴承支承，查询《机械设计手册》最终选定轴承型号单列向心球轴承406（GB 276-82），它的尺寸d?D?B为30?90?23，因此Ⅲ—Ⅳ段与Ⅴ—Ⅵ段的直径相同，即d?30mm。

取安装钉齿的轴Ⅳ—Ⅴ段的直径为d?40mm，此段轴上要安装脱粒滚筒的板，采用焊接方式将主轴与脱粒板相连。轴的基本结构如图3-3：

图3-3 轴的结构

为了方便加工，轴肩要有圆角，详细见图。轴端两侧的倒角均为2?450，小轴肩为1?450轴肩的作用是避免应力集中的发生，增加使用寿命和安全性。

3.4 按弯扭条件校核轴的强度

3.4.1 求输出轴作用力大小

根据公式：

T?9550000?10）

式中：p——电动机的额定功率KW

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p （3-n东北林业大学本科设计 n——主轴的转速r/min

即：T?9550000?5.5?70033N?M 7503.4.2 钉齿条上的合力

根据公式：

2T （3-11） d式中：d——输出轴的轴心到钉齿的距离

2?70033即：Ft?637N

220根据公式：

Fr?Ft?80% （3-12） Ft?即：Fr?637?80%?510N

根据公式：

Fa?Ft?tg? （3-13） 由于主轴不受轴向力。所以取Fa?0

3.4.3 轴上水平面内所受支反力

根据公式：

RH1?Ft?L3 （3-14） L2?L3式中：L2——输出轴III?IV段中心线到IV?V段距左端三分之一处的距离

L3——输出轴IV?V段距左端三分之一处到右端V?VI段中心线之间的距离

637?600?424.7?425N 即：RH1?300?600根据公式：

RH2?Ft?RH1 （3-15）

即： RH2?637?424.7?212.7?212N

3.4.4 轴在垂直面内所受支反力

根据公式：

Fa?D2 （3-16） Rv1?L2?L30?220510?600?2即：Rv1??340N

300?600根据公式 ：

Rv2?Fr?Rv1 （3-17）

Fr?L3?即：Rv2?510?340?170N

3.4.5 作弯矩图

在水平平面内，轴上B、C、D三点的弯矩为 ： 根据公式：

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东北林业大学本科设计 MCH?RH1?L2 （3-18）

即：MCH?425?300?127500N?M 水平面内弯矩图如图3-4（b）所示

在垂直面内，轴上B、C、D三点的弯矩为 ： 根据公式：

Mcv1?Rv1?L2 （3-19）

即：Mcv1?340?300?102000N?mm

根据公式：

Fa?D （3-20） 20?220102000N?mm 即：Mcv2?340?300?2垂直面内弯矩图如图3-4（c）所示 合成的弯矩为：MB?MD?0

Mcv2?Rv1?L2?22?MCV(127500)2?(102000)2?163280N?mm Mc1?MCH1?22?Mcv(127500)2?(102000)2?163280N?mm Mc2?MCH2?合成弯矩图如图3-4（d）所示。

3.4.6 作扭矩图

根据公式：

TB?TC?9550000?即：TB?TC?9550000?式中：p——电动机的额定功率KW

n——主轴转速r/min TD?0

作轴的弯矩图3-4（e）所示

p （3-21） n5.5?70033N?mm 7503.4.7 弯矩扭矩合成图

B点：MBCa???T?0.59?70033?41319.7?41320N?mm

2222?(??T)?(163280)?(0.59?70033)?168427N?mm C点左侧：Mcca?MC1D点右侧：Mcca?Mc2?163280N?mm 当量弯矩图3-4（f）所示。

3.4.8 校核轴的强度

检查，通常只检查轴上轴承最大等效抗弯强度（危险截面强度C）。由经验公式及上

面计算出的数值可求出。 根据公式：

M2?(??T)2Mca ?ca??????MPa （3-22）

WW式中：W——轴的抗弯抛面模量，mm3 ???——轴的许用应力

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东北林业大学本科设计 MPa按轴实际所受弯曲应力的循环特性，在???1?b、??0?b、???1?b中选取其相应的数

值。

Mca1168427??26.3MPa 3W0.1?40按《机械设计基础》书中查得，对于?B?600MPa的碳钢，循环应力下的需用应力

即：?ca???Ⅲ??55MPa??ca?26.3MPa

图3-4 轴的弯扭图

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东北林业大学本科设计 参考文献

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[3] 邱永兵,吴超机，张玉峰.5TG-200脱粒机的研制.《装备制造技术》2006.2 [4] 董佑福.收获机械化现状与发展趋势[S]. 收获机械论文集,2005 [5] 《5TY－550型玉米脱粒机》摘自《新疆农机化》

[6] 常建国,李国民,王春海.黑龙江省脱粒机械的现状及发展建议

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2003(02) [16] 潘庆和. 5TY－10玉米脱粒机的性能测试[J]. 现代化农业. 1994(08) [17] 刘宏新,王福林. 排种器试验研究的因素选择及分析[J]. 农机化研究. 2007(05) [18] 潘继兰. 玉米脱粒机主要参数的调整[J]. 山东农机化. 2005(10) [19] 吴多峰,许峰,袁长胜. 板齿式与钉齿式玉米脱粒机的性能比较[J]. 农机化研究.

2006(10) [20] 李宝.农业机械学.中国农业出版社.2003;155-397

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东北林业大学本科设计 致谢

经过三个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多老师和同学的帮助下予以解决。首先要感谢郭老师对我的指导和督促，在设计过程中郭老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解，同时也避免了在设计过程中走弯路，郭老师的督促使我一直把毕业设计放在心里；还要感谢同组同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能，使我能够按时完成毕业设计。

大学生活即将画上句号，在这四年中我是充实的、快乐的，这要感谢学校领导给我们提供了一个好的学习环境和丰富的课余生活，同时也要感谢所有老师对我们的辛勤培育.

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毕业设计评审意见表A

毕业设计题目 学生姓名 指导教师评语: 专业班级 建议成绩： 指导教师（签字）： 年 月 日 毕业设计评审意见表B

毕业设计题目 学生姓名 评阅人评语: 专业班级 建议成绩： 评阅人（姓名、职称）: 年 月 日 毕业设计评审意见表B

毕业设计题目 学生姓名 评阅人评语: 专业班级 建议成绩： 评阅人（姓名、职称）: 年 月 日 答辩委员会意见:

答辩委员会(教师姓名、职称)：

毕业设计成绩：

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