玉米脱粒机设计

2013届本科毕业设计（论文）

目录

1引言 ................................................................................................................................................................... 3 2玉米脱粒机总体结构 ....................................................................................................................................... 3

2.1入料部分 ............................................................................................................................................... 3 2.2脱粒部分 ............................................................................................................................................... 3 2.3筛选部分 ............................................................................................................................................... 3 2.4机架部分 ............................................................................................................................................... 3 2.5玉米脱粒机的总体设计 ....................................................................................................................... 3 3 玉米脱粒机的设计 .......................................................................................................................................... 4

3.1 电动机的选择 ...................................................................................................................................... 4 3.2 钉齿条上的钉齿转速 .......................................................................................................................... 4 3.3 钉齿滚筒的转速 .................................................................................................................................. 4 3.4 电动机的功率 ...................................................................................................................................... 5 3.5 电动机的转速 ...................................................................................................................................... 5 4带及带轮的设计 ............................................................................................................................................... 6

4.1传动带的设计 ....................................................................................................................................... 6

4.1.1 确定计算功率 .......................................................................................................................... 6 4.1.2 选择V带的型号 ...................................................................................................................... 6 4.1.3确定带轮的基准直径 ............................................................................................................... 7 4.1.4 确定传动中心距和带长 .......................................................................................................... 7 4.1.5 验算主动轮上的包角 .............................................................................................................. 8 4.1.6 确定V带的根数 ...................................................................................................................... 8 4.1.7 确定带的初拉力 ...................................................................................................................... 8 4.1.8求V带传动作用在轴上的压力 ............................................................................................... 9

5 V 带带轮的设计 .............................................................................................................................................. 9

5.1带轮的材料选择 ................................................................................................................................... 9 5.2结构设计 ............................................................................................................................................... 9 5.3 从动带轮的设计 ................................................................................................................................ 10 6 传动轴的设计 .................................................................................................................................................11

6.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ..............................................................................11 6.2 初步选择输出轴系 .............................................................................................................................11 6.3确定输出轴上的圆角半径r值 .......................................................................................................... 12 6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度 ........................................................................................................ 12

6.4.1 作轴的简图 ............................................................................................................................ 12 6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小 ........................................................................................ 12 6.4.3钉齿条上的合力 ..................................................................................................................... 12 6.4.4轴上水平面内所受支反力如图 ............................................................................................. 13 6.4.5轴在垂直面内所受的支反力 ................................................................................................. 13 6.4.6 作弯矩图 ................................................................................................................................ 13 6.4.7作弯矩图 ................................................................................................................................. 14 6.4.8作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图） ................................................................................. 14 6.5 校核轴的强度 .................................................................................................................................... 14

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7 钉齿条的设计 ................................................................................................................................................ 15

7.1 钉齿条的总体结构设计 .................................................................................................................... 15 7.2 钉齿条及钉齿的设计 ........................................................................................................................ 16 7.3 钉齿的设计 ........................................................................................................................................ 16 7.4 圆盘的设计 ........................................................................................................................................ 16 8 栅格式凹板的设计 ........................................................................................................................................ 17 9入料口及脱粒机上盖的设计 ......................................................................................................................... 18 10机架的设计 ................................................................................................................................................... 19 11轴承座的设计 ............................................................................................................................................... 20 12玉米脱粒机上的标准件的选择 ................................................................................................................... 20

12.1玉米脱粒机上的螺栓的选择 ........................................................................................................... 20 12.2钩头楔键的选择 ............................................................................................................................... 20 13玉米脱粒机的安全操作 ............................................................................................................................... 21

13.1超速运转,机械“爆炸” ................................................................................................................. 21 13.2禁止过疲劳或酒后操作 ................................................................................................................... 21 14 玉米脱粒机的维护 ...................................................................................................................................... 22

14.1玉米脱粒机的技术保养 ................................................................................................................... 22 14.2玉米脱粒机的保管 ........................................................................................................................... 22 结论 .................................................................................................................................................................... 23 致谢 .................................................................................................................................................................... 24 参考文献： ........................................................................................................................................................ 25

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玉米脱粒机的设计

摘要：

为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率,设计玉米脱粒机。该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。

关键词：玉米；脱粒机；结构；设计

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Abstract:

In order to reduce the farmers in the corn threshing labor intensity, improve work efficiency, design of corn thresher. The machine is mainly a feeding port, a grid type concave plate and screw tooth threshing drum and transmission parts. In a motor as the power source, the power from the motor output shaft output, and then transmitted to the nail tooth threshing drum through the drive belt, nail tooth threshing cylinder with a grid type concave plate will threshing of corn, corn grain from the grid type concave plate separation and is discharged in vitro, and corn cob from the other end into the material discharging machine body.

Keywords: corn threshing machine; structure; design;

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1引言

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。据不完全统计，我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的45%以上，同年出口量北方地区占全国达20%左右。因此我国北方地区更需要实现农业机械化生产，从而提高农业的劳动生产率。如今我国北方大部分地区基本上从种到收到入仓，实现了机械化作业，更值得庆幸的是每种机械的开发和利用都有相当可观的市场，科技的创新更很好的开阔了市场。这里仅对一种玉米脱粒机是课题讨论研究，玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用脱粒机使玉米和玉米芯分开，这种机械就是玉米脱粒机。它的工作原理是：玉米脱粒机在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合，使玉米粒拖下（钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入---脱粒---排出机体。

2玉米脱粒机总体结构

玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。整体组成如图1所示： 2.1入料部分

入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一厘米厚的铁板制成，入料部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。 2.2脱粒部分

脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出机体之外。

2.3筛选部分

筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。 2.4机架部分

机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成，机架是玉米脱粒机的主要支撑，他承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此玉米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成。 2.5玉米脱粒机的总体设计

为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计，此玉米脱粒机采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在玉米脱粒机的下部，与脱粒机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。玉米脱粒机的从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯，最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外，是玉米脱粒机一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此玉米脱粒机有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。

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图1总体结构

3 玉米脱粒机的设计

根据《脱粒机》一书的介绍，有关玉米脱粒机TY—4.5型的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750～850rmin，栅格式凹板的直径为320mm，其凹板的长度为710mm，在主轴上设有四条钉齿条，

每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿，总共28个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为，滚筒上的钉齿长度为33.5mm。 3.1 电动机的选择

根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为40N，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，

F?N*M*Z?40?7?2?560N，即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为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

3.2 钉齿条上的钉齿转速

当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径，即：V? 其中：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 3.3 钉齿滚筒的转速

玉米脱粒机所需功率为PW，应由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：PW?得：

??N轴?D60?1000?3.14?750?（200?2?20）?9.42m，

s60?1000F?V，计算求10002013届本科毕业设计（论文）

pW?560?9.42?5.2752?5.28KW。

10003.4 电动机的功率

电动机功率由公式Pd?Pw?aKW来计算，脱粒机传动装置的总效率?a，应由组成传动装置的各个

部分运动副的效率只积，即?a??1??2??3 ，其中?1、?2、?3 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下：

滚动轴承（每对）0.98～0.995 即取 ?1=0.99 V带传动 0.94～0.97 即取 ?2=0.97

滚筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 ?3=1

则 ?a??1??2??3?0.99?0.96?1?0.96 由此可得电动机的功率：Pd?3.5 电动机的转速

根据资料《脱粒机》一书可查得主轴的转速在 750～850rF?V560?9.42??5.495?5.5KW

1000??a1000?0.96min，按《机械设计指导书》中表一所

推荐的传动比合理取值范围，取V带的传动比i?2～4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，

?750?1500～3000r故电动机转速范围可选为：nd?i?n?（2～4） 符合这一范围的同步电动机转速的有720rmin。

，根据容量和相关转

min，1440rmin，2900rmin速，由《机械设计通用手册》查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表1：

表1 电动机的型号和技术参数及传动比

额定 方案 电动机型号 功率 P/kW 5.5 5.5 5.5 电动机转速 同步 转速 750 1500 3000 满载 转速 720 1440 2900 效率（%） 85 85.5 85.5 基本参数 电动机重量（KG） 119 68 64 功率因数 0.74 0.84 0.88 1 2 3 Y160M2-8 Y132S2-4 Y132S1-2 综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y132S1-2。所选电动机的额定功率Pd＝5.5kw，满载转速nm=2900r／min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：

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表2 其主要参数如下表

型 号

满 载 时

功率因数

额定功率 流效 转速r电

KW

率 ／min （380V）

%

额 定 电 流 额 定 转 矩 最 大 转 矩

Y132S2-4 5.5 1440

11 85.5 0.84 7 2.0 2.2

表３ 电动机尺寸列表

单位mm

中心高 H 132

外形尺寸 底脚安装尺寸 A?B 地脚螺栓轴伸尺寸 装键部位尺 电动机的寸 G L?(AC?AD)?HD 2 孔直径 D?E 寸 输出轴尺K F?GD 38?80 10?41 475?345?315 216?140 12 33 4带及带轮的设计

根据玉米脱粒机的具体传动要求，可选取电动机和主轴之间用V带和带轮的传动方式传动，因为在脱粒机的工作过程中，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使玉米脱粒机工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响玉米脱粒机的传动，因为玉米脱粒机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，而且V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有V带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以，在电动机与玉米脱粒机之间选用V带与带轮的传动配合是很合理的。

选择V带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定V带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴的压力（为设计轴承作好准备）。 4.1传动带的设计 4.1.1 确定计算功率

Pca?KA?P

其中：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

4.1.2 选择V带的型号

根据计算得知的功率Pca和电动机上带轮（小带轮）的转速n1（与电动机一样的速度），查《机械设计基础》一书图14—12，可以选择V带的型号为B型。

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4.1.3确定带轮的基准直径

（1）初选主动带轮的基准直径D1：根据《机械设计基础》一书，可选择V带的型号参考表14—2，选取D1?125mm。

（2）计算V带的速度V： v?

V带在10～20m的范围内，速度V符合要求。

??D1?N160?1000?3.14?100?1440?7.5m

s60?1000s电动机与主轴传动比的计算 i?（3）计算从动轮的直径D2 D2?n1n2?1440750?1.92

n1n2?D1?1440750?125?240mm

4.1.4 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 Ld?2?a0?

?2?(D1?D2)?(D2?D1)

4a0即：Ld?2?500?得：Ld?1463mm

3.14(240?125)?(125?240)? 24?500 按《机械设计基础》一书中查表14—5，选择想近的基本长度Ldd和 Ldd相对应的公称长度（内周长Li）可查得：Ldd?1440mm， Li?1400mm 。 实际的中心距可按下列公式求得：

a?2?Ld???(D1?D2)??2?Ld??(D1?D2)?2?8?(D2?D1)8

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也可用经验公式：a?a0? 求得 ： a?530mm

4.1.5 验算主动轮上的包角

Ldd?Ld 2D2?D1?600 a240?1250?600 即：?1?180?500?1?1800?求得 ： a1?166.20?1200 满足V带传动的包角要求。

4.1.6 确定V带的根数

V带的根数由下列公式确定：Z?pca

(p0?ka?kl??p0)?k 其中 ：p0 —单根普通V带的许用功率值 p0(kw) k?—考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数

kl—考虑的材质情况系数，简称材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的胶带，取

k?0.75，对于化学线绳结构的胶带，取 k?1.0。

?p0—计入传动比的影响时，单根普通V带所能传递的功率的增量，其计算公式如下： ?p?0.0001??T?n1 KW

式中：?T—单根普通V带所能传递的转矩修正值 n?m，从《机械设计基础》可

以查表14—10

n1—主动轮的转速 rmin

查得：?T?2.9n?m n1?1440rminkw 则： ?p?0.0001?2.9?1440?0.4176 查表取值： k??0.98 kl?0.93 k?0.75

p0由 v?15.2m D1?100mm 查得： p0?1.95

s 所以： Z?5.5?2.886

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

4.1.7 确定带的初拉力

单根V带适当的初拉力F0 由下列公式求得

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