小型玉米脱粒机的设计

编号:

毕业论文(设计)

题 目 小型玉米脱粒机的设计

指导教师 门立山 学生姓名

学 号

专 业 机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院机电工程系 （盖章）

二O一三年0一月十三日

德州学院毕业论文（设计）开题报告书

2013年01月13日 院（系） 姓 名 论文（设计）题目 机电工程系 专 业 学 号 自动化 小型玉米脱粒机的设计 一、选题目的和意义 随着社会经济的不断发展，在农村，人们的生活水平得到了很大的提高，生活中的常用农业机具也都向机械化，自动化发展，玉米脱粒机就是其中一个很典型的实例，随着人们的玉米产量的不断增加，玉米脱粒就成为了一个摆在人们面前的一个问题，人工脱粒太慢，费时间，而且需要的人很多，很不方便，玉米脱粒机的出现，解决了一起问题，需要的人工少，而且主要是工作效率有大大的提高，3到4个人一上午就能完成4万斤玉米的脱粒。所以玉米脱粒机是农家不可缺少的必备农机。农业是我国基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅是农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。根据不完全统计，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大20%左右。如今我国北方大部分地区从种到收到入仓，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，科技的创新更好的开国了市场。这里仅对一种玉米脱粒机的课题研究，玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用玉米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：玉米脱粒机在脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与罗底之间的间隙配合，使玉米粒脱下。 选择这一课题，正好是对我大学知识的一个检验也是对大学所学知识的一个系统的总结与归纳，有利于对知识的掌握和学习，有利于对机械方面更进一步的学习和研讨。 二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势 从历年来脱粒机产品国家监督抽查情况来看，从1992年开始，连续6年抽样合格率百分数分别为50、66.7、71.4、77.8、66.7、76.5。从总的发展趋势看，通过监督抽查，促使企业产品抽样合格率有所提高。一些企业，如河北邱县机械厂、山东高密农机厂、河南郑州嵩岳机电有限公司、河南临颖机械厂、河北高阳五金厂、望都农具制造厂等生产的脱粒机质量比较好，产品在市场有较强的竞争力，但从整体来说质量水平不高，抽样合格率在偏低水平徘徊。造成产品质量不高和低水平徘徊的主要原因. 产品结构多年来没有明显变化，技术改造缓慢;有相当数量的乡镇和集体小型企业，缺乏必要的检验手段，检验把关不严，企业质量管理流于形式，导致重要零部件制造质量和装配质量不合格;是有的企业对标准不熟悉或安全意识不强，不按国家强制标准要求加防护装置和警告标志，或用普通螺栓代替高强度螺栓，导致产品抽查不合格。 国家监督抽查虽连年进行，但仅仅覆盖了大部分正规生产企业，还有一些既不领生产许可证和推广许可证又无生产设备和检验手段的个体生产者，盲目仿制正规企业的产品，偷工减料，粗制滥造，产品质量最差，这类企业由于无正规生产场地，监督抽查抽不到，但鉴于其产品价格较低，所在在市场上仍占有一定的份额。 三、课题设计方案 对玉米脱粒机进行设计，确定总体布局及结构方案。对传动系统，机身结构，零件图绘制等。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。使总体布局及结构更合理，更微型化，高效率化。查阅相关书籍资料，关注相关报道，网上查阅资料及咨询相应的专业人士和指导老师。 四、计划进度安排 2013.1.13----2013.1.14 确定设计（论文）题目及撰写开题报告。 2013.1.15----2013.3.30 查询相关资料、进行课题研究，在已完成研究的基础上，撰写毕业设计（论文），完成设计（论文）初稿。 2013.4.1----2013.4.15 提交期中检查表。 2013.4.16----2013.4.30 根据指导教师的修改意见进行设计（论文）修改，并最终定稿。 2013.5.4----2013.5.10 将设计（论文）交于评阅教师进行评阅，根据评阅教师意见，进一步修改设计（论文），准备答辩。 五、主要参考文献 [1]刘长荣,郑玉才.机械设计基础上下册[M].北京:中国农业科技出版社,2009.45-60. [2]张成堂,商立今.脱粒机[M]. 北京:中国农业机械出版社出版,1985.25-31. [3]邱永兵,吴超机,张玉峰.5TG-200脱粒机的研制[M].湖南：湘阅出版社,2006.89-93. [4]董佑福.收获机械化现状与发展趋势[M].陕西:收获机械论文集,2005.12-15. [5]王泽正.新疆农机化[M],新疆：新疆农业出版社,2010.37-40. [6] 常建国,李国民,[M].脱粒机的现状及发展, 北京:高等教育出版社，2013.46-47. 指导教师意见及建议： 签名：

年 月 日 教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日

德州学院毕业论文（设计）中期检查表

院(系)：机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 2013 年04月 15日

毕业论文（设计）题目：小型玉米脱粒机的设计 学生姓名 指导教师 门立山 学 号 职 称 副教授 计划完成时间：2013年5月10日 毕业论文（设计）的进度计划： 2013.1.13----2013.1.14 确定设计（论文）题目及撰写开题报告。 2 2013.1.15----2013.3.30 查询相关资料、进行课题研究，在已完成研的基础上，撰写毕业设计（论文），完成设计（论文）初稿。 2013.4.1----2013.4.15 提交期中检查表。 2 2013.4.16----2013.4.30 根据指导教师的修改意见进行设计（论文）修改，并最终定稿。 2 2013.5.4----2013.5.10 将设计（论文）交于评阅教师进行评阅，根据评阅教师意见，进一步修改设计（论文），准备答辩。 完成情况： 到现在为止，我通过查阅资料知道了玉米脱粒机主要功能对玉米进行脱粒，对玉米粒的大小进行筛选，辅助功能为对刚脱粒下来的玉米粒进行除尘。 根据脱粒的需求，对玉米脱粒机进行设计，确定总体布局及结构方案。对传动系统，机身结构，零件图绘制等。已经基本完成初稿。 指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页） 签 名：

年 月 日 备 注： 目录

1引言 ...................................................................... 1 2玉米脱粒机总体结构 ........................................................ 2 2.1入料部分 ................................................................ 2 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 .......................................................... 3 3.1 电动机的选择 ............................................................ 4 3.2传动装置的设计 .......................................................... 5 3.3 传动轴的设计 ........................................................... 10 3.4钉齿条的设计 ........................................................... 16 3.5 栅格式凹板的设计 ....................................................... 17 3.6入料口及脱粒机上盖的设计 ............................................... 18 3.7机架的设计 ............................................................. 19 3.8轴承座的设计 ........................................................... 19 4玉米脱粒机的注意事项 ..................................................... 20 5玉米脱粒机的技术保养保管 ................................................. 20 6 结论 ..................................................................... 20 致 谢 .................................................................... 24

德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文）

小型玉米脱粒机的设计

（德州学院机电系，山东德州 253023）

摘要：该文对电机选型、传动装置、主轴结构等各参数进行设计和选型，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

1引言

我国现有的玉米脱粒机种类很多，脱粒机是用于玉米、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。基本上都是二十世纪五、六十年代定型的产品，或者是在其基础上稍加改进的产品。机型原理上存在着不足直至现在已显现出来，如：滚筒转速高，钉齿打击玉米穗实现脱粒，造成籽粒破损严重，所以不能满足玉米脱粒的需要。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。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。就我国整个农机行业来说，玉米脱粒装备相对国外水平差距最大，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。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[1]。

因此，迫切需要一种新型玉米脱粒机来取代老式机型。在设计和制造中对主要部件又进行了改进完善，使其结构更加趋于合理，性能又得到进一步的提升。现已初步掌握了该项技术的系列设计及确定基本技术参数的方法，目前正进行此项技术的完善、深入研究、系列化及推广工作。该新型机具有破碎率低、对玉米籽粒损伤小、脱净率高、清机方便、使用方便，脱粒后的玉米芯可在此利用，破损率非常低。使用结果表明，该机性能良好，适于在农村大量使用。

发展玉米收获机械化的意义：

（1）解决粮食自给，是加快种植玉米的一项国策。我国有13亿人口，耕地每年减少，

1

德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 形势十分严峻。

（2）对玉米价值认识的不断提高，是推动玉米收获机械化发展的动力。玉米是高产之王。其增产潜力极大。我国玉米产量居世界排名第二，但单产比美国低５６％，是粮食增产希望之所在。

（3）发展玉米收获机械化是农业生产的必然，也是农机化发展的客观要求。解决玉米收获的机械化问题是目前的迫切要求，是农业生产的急需，玉米生产机械化水平低已成为制约实现农业机械化的瓶颈。

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，使玉米粒拖下排出机体。

2玉米脱粒机总体结构

玉米脱粒机主要组成结构部分：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：

图1总体结构

2.1入料部分

入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一毫米厚的铁板制成，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，进行脱粒工作。

2

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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四毫米厚的角铁制成。

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。

3 玉米脱粒机的设计

根据玉米脱粒机TS—54型的设计参数：脱粒机主轴为750到850rmin，栅格式凹板

直径为320mm，长度为735mm，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个钉齿呈螺旋均匀焊接安装，在滚筒外缘分布细轴，成180度分布，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出脱粒机之外。

3

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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，当玉米脱粒机正常工作时滚筒上细轴的快速旋转，其中只能有一根细轴受到玉米所给的切向力。根据试验测得知在工作的时候细轴所受切向力为560N。即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为560N

[2]

。

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

s60?1000 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

根据工作负载的大小速度等来选择电动机的类型、功率转速。根据玉米脱粒机结构特点，传动装置的体积、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，工作环境和工作载荷等因素。通常选用同步电动机。 3.1.1 电动机的功率

电机所需功率按式 ：Pd = Pw/ηa （KW）、 Pw = FV/1000 （KW） 所以 Pd= FV/1000ηa （KW）由电动机至带轮的传动总效率为：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、Pd-工作效率； η2—为轴承的传动效率、Pw-有效功率； η3—为带的传动效率。

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·η24·η32=0.96×0.984×0.982= 0.96。 由此可得电动机的功率：

Pd?F?V560?9.42??5.495?5.5KW

1000??a1000?0.963.1.2电动机的型号

主轴的转速在 750～850r

min，取V带的传动比i1′=2～4，即可满足电动机的转速

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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 与主轴的转速相匹配，根据推荐传动比的合理范围，取V带传动的传动比 i1′=2-4；带轮传动的传动比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电动机转速的有720rmin，1440rmin，2900rmin，根据容量和相关转速，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

电动机转速

电动机型

方案

号

P/kW

转速

1 2 3

Y160M2-8 Y132S2-4 Y132S1-2

5.5 5.5 5.5

750 1500 3000

转速 720 1440 2900

85 85.5 85.5

同步

满载

效率（%）

量（KG） 119 68 64

0.74 0.84 0.88

电动机重

功率因数

功率

基本参数

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[3]。所选电动机的额定功率Pd＝5.5kw，满载转速nm=1440r／min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：

表2 电动机尺寸列表 单位mm

中心高 H

外形尺寸

底脚安装尺寸A*B

地脚螺栓孔直径K

轴伸尺寸 D*E

装键部位尺寸F*GD

电动机的输出轴尺寸G

L?(AC?AD)?HD

2

475X345X315

132

216X140

12

38X80

10X41

33

3.2传动装置的设计

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，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，因而使玉米脱粒机工作平稳，等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在弹性滑动，使传动比不精确，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、

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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 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。 3.2.1传动带的设计

(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》一书中的表8—7 可知：

KA=1.0

Pca?1.0?5.5?5.5

(2) 选择V带的型号

根据计算得知的功率Pca和电动机上带轮的转速n1（与电动机一样的速度），查《机械设计》一书图8—11，可以选择V带的型号为A型。 (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》一书，可选择V带的型号参考表8—6和8-8，选取D1 ?80mm。

②计算V带的速度V

??D1?N13.14?95?1440v???7.2m

s60?100060?1000

V带在5～25m的范围内，速度V符合要求

s电动机与主轴传动比的计算

i?③计算从动轮的直径D2

n1n2?1440750?1.92

D2?n1n2?D1?1440750?95?182mm

(4) 确定传动中心距和带长

0.7?(D1?D2)?a?2?(D1?D2)

0.7?(95?182)?a0?2?(95?182)

194mm?a0?554mm

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Ld0?2?a0?Ld0?2?500??2?(D1?D2)?(D2?D1)?(D2?D1)4a03.14(182?95)?(95?182)??(182?95) 24?500Ld0?1729mm

其中：ao —为中心距；

Ldo—为相应带长。

按《机械设计基础》一书中查表8—2，选择相近的基本长度Ldd和 Ldd相对应的公称长度（内周长Li）可查得：Ldd?1800mm。

实际的中心距也可用经验公式：

a?a0?Ldd?Ld 2a?536mm

(5)验算主动轮上的包角

?1?1800??1?1800?D2?D1?57.30 a182?95?57.30 500a1?1700?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?pc

(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。 查表取值： k??0.98 kl?0.93 k?0.75

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RH1?Ft?L3

L2?L3 L2—是输出轴上Ⅲ—Ⅳ段的中心线到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一处的距离，mm； L3—是输出轴上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mm。

R600H1?637?300?600?424.7?425N

RH2?Ft?RH1

RH2?637?424.7?212.7?212N

(4)轴在垂直面内所受的支反力

根据公式：

Fa?0

RFr?L3v1?L

2?L3其中 ：D—钉齿的顶端到主轴轴心的距离，mm。

R510?600v1?300?600?340N

根据公式 ：

Rv2?Fr?Rv1 Rv2?510?340?170N

(5)作弯矩图

在水平面内，轴上B、C、D三点的弯矩为 ： 根据公式 ：

MBH?MDH?0

MCH?RH1?L2

MCH?425?300?127500N?M

作水平面内弯矩图如图6（b）所示。

在垂直面内，轴上B、C、D三点的弯矩为 ： 根据公式 ：

MBV?MDV?0

Mcv1?Rv1?L2

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Mcv1?340?300?102000N?mm

根据公式 ：

MFa?Dcv2?Rv1?L2?2 Mcv2?340?300?0?2202?102000N?mm 作垂直面内弯矩图如图6（c）所示。 合成的弯矩为 ：

MB?MD?0

M?M2222c1CH?MCV1?(127500)?(102000)?163280N?mm M?M22c2CH?Mcv2?(127500)2?(102000)2?163280N?mm 作轴的合成弯矩图如图6（d）所示。 (6)作扭矩图 根据公式 ：

TpB?TC?9550000?n T5.5B?TC?9550000?750?70033N?mm 其中 ：p—电动机的额定功率，kw； n—主轴转速，rmin。

作轴的弯矩图如图6（e）所示。 (7)作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图）

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

C点左侧 ：M22cca?MC1?(??T)?(163280)2?(0.59?70033)2?168427N?mmD点右侧 ：Mcca?Mc2?163280N?mm 作轴的当量弯矩图如图6（f）所示。

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图6弯矩图

3.3.5 校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面c的强度）。由经验公式及上面计算出的数值可得出。

?caM?ca?WM2?(??T)2????MPa

W其中 ： W—轴的抗弯抛面模量，mm3；

???—轴的许用应力，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，从《机械设计基础》可以查出。

?ca?Mca1168427??26.3MPa W0.1?403 按《机械设计基础》书中查得，对于?B?600MPa的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力??Ⅲ??55MPa??ca?26.3MPa。

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3.4钉齿条的设计

钉齿条是玉米脱粒机的主要脱离部件，它的设计直接关系到玉米脱粒机正常的脱粒效果以及脱粒后将玉米粒和玉米芯分离的情况，它的功能是采用脱离滚筒上的四条钉齿，均匀快速的转动，钉齿的顶端以一定的速度去对玉米脱粒（将玉米进行强行脱粒）。玉米在经过四条钉齿条的快速旋转下脱粒，四条钉齿条上的钉齿承螺旋排列，以便将玉米芯顺着钉齿的螺旋排列排出机体之外，同时，每一条钉齿条上的钉齿同样在进行脱粒，这样会有较高的脱粒率。玉米脱粒机的主要功能是脱粒，而钉齿条在脱粒工作中起到了重要作用，因此，钉齿条的设计是脱粒机的设计的主要部件[6]。 3.4.1 钉齿条的总体结构设计

从钉齿条的功用和工作原理可知钉齿的工作强度很大，玉米脱粒机的钉齿滚筒上安装有四条钉齿条，相互之间相互垂直，而且每条钉齿条上安装钉齿的个数有7～10个钉齿，钉齿的 d?12mm，四条钉齿条均匀安装在钉齿滚筒上，钉齿在钉齿条上均匀的承螺旋排列方式安装，两相邻的钉齿条之间的钉齿横向距离为50mm，在钉齿条的一端分别用一个厚度是5mm，直径是d?230mm的圆盘固定，在两个圆盘上均匀开有钉齿条宽厚的方孔，四个方通孔均匀承900分布，然后将四条钉齿条从四个方孔中穿过，同样，在钉齿条的另一端也用厚度一样但直径为d?220mm的圆盘固定，是钉齿条穿过方孔而且在圆盘的表面漏出2～3mm，因为连接时是采用焊接完成，方便焊接[7]。这样结构更加坚固、稳定、可靠。

圆盘将钉齿条固定，但由于钉齿条过长（即L?735mm），因此，在主轴的三分之一处，采用直径是d?10mm的铁柱使钉齿条与主轴相连，它们的连接方式采用焊接式，使钉齿条的扭转刚度和弯曲刚度增加，这样可以使钉齿滚筒的整体刚度和强度极大增加，主轴和钉齿滚筒之间的固定性好，稳定性高。 3.4.2 钉齿条及钉齿的设计

钉齿条的功用是固定钉齿的相对位置，使钉齿在正常工作过程中能够持续的正常工作，钉齿所受的脱粒力直接传递到钉齿条上，钉齿条所承受着钉齿的切向力，所以钉齿条应该采用足够强度和刚度的材料制成，材料选为45钢，宗上所述，设计的钉齿条的长×宽×高 为735?40?9，其上分布着钉齿，每个钉齿条上均匀分布着7个钉齿，每个钉齿均穿过钉齿条，然后用螺母拧紧，其中钉齿条上的通孔设计为圆柱型，它的直径为d?10mm，而且，在钉齿条上通孔的上端开有长为1mm，高为2mm，宽为2mm的小槽，目的是为了在钉齿安装在钉齿条上时，这个小槽可以和钉齿上的凸楞相配合，这样可以使钉齿在钉齿条

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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 上周向固定，而且在钉齿正常工作时，也同样使钉齿相对钉齿条固定，不宜使工作时钉齿和钉齿条脱落[8]。 3.4.3 钉齿的设计

钉齿是玉米脱粒机的主要工作部件，它在工作时直接与玉米相接触，而且接触频率很高，尤其是在入料口的部位，这个部位的钉齿摩擦的相当的频繁，因此，在设计钉齿时应当考虑到钉齿的工作强度等问题，材料选为45钢，为了使钉齿在钉齿条上的相对固定，在钉齿上增加一个小凸楞，于钉齿条上的小凹槽相配合，使钉齿和钉齿条固定。其直径

d?12mm，长度为20mm。

3.5 栅格式凹板的设计

在玉米脱粒机中，栅格式凹板是与钉齿滚筒相配合的重要部件，栅格式凹板有两种功能，其一，筛选功能，玉米脱粒，使玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出，而玉米芯被钉齿滚筒上的钉齿螺旋排列排出机之外，从而达到玉米脱粒清选的作用，其二，脱粒功能，栅格式凹板是利用钢筋横向焊接而成，钢筋之间有一定的缝隙，这个缝隙可以将玉米卡在两根钢筋的缝隙之间（因为玉米为圆柱型），以便于钉齿对玉米进行快速、稳定的脱粒。

栅格式凹板是由25根直径d?10mm，长为L?735mm的钢筋，凹板的直径

d?320mm，凹板两边由两个直径为d?315mm，厚度为m?8mm，高度为h?25mm的铁

条固定，由于栅格式凹板是半圆桶型，所以钢筋的两端固定是采用半圆式的铁条制成，而且，在凹板的三分之一处和三分之二处都有很薄的铁条相连加固，相应的铁条选为厚度为

m?2mm，宽度为L?15mm。栅格式凹板与机架相连接，同样采用焊接的形式来连接用圆

柱钢筋围成的凹板，因为栅格式凹板要安装在机架上，所以将栅格式凹板两端的铁条和中间的铁条都焊接到机架上，这样，可以加固机体与栅格式凹板的连接质量，在正常工作时，由于有机架的固定支撑，可以使栅格式凹板的工作稳定性更高，更加可靠、稳定。从整体来将，也达到了脱粒机的一体化的设计，提高整体刚度。

图7栅格式凹板图

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3.6入料口及脱粒机上盖的设计

入料口是将玉米填入玉米脱粒机机体内的一个途径，它是玉米脱粒机上的一个部件，它的作用在于通过入料口可以将玉米顺利的填入机体内，而且在填入的过程中或是填入后的工作过程中，脱粒机能安全的工作，而且不会将玉米玉米粒或是玉米芯从入料口飞溅出来，造成人员伤害等事故发生，因此，玉米脱粒机的入料口的设计，即关系到玉米脱粒机的工作质量（即脱粒不干净或是不完全等）。因为在将玉米添入脱粒机时，电动机在高速的旋转，连同它的主轴一起旋转，如果入料口的填料方式不利于主轴的工作，此时，这种填料方式对主轴、对机体都有很大的副作用，有可能瞬时加大主轴的承担负载，即同时加大主轴的弯曲应力、扭转应力等，同时也加大了钉齿条上的钉齿的磨损和老化等[9]。如果入料口的设计不当，会造成主轴的瞬时被卡死，电动机闷车等现象发生，这些现象对电动机和玉米脱粒机的主轴有及大的破坏性。因此，在设计玉米脱粒机入料口时应当考虑到设计不当可能发生的危害，精心的设计其结构。

玉米脱粒机的入料口与脱粒机的上盖相连接为一体，即入料口安装在玉米脱粒机的上盖上，两者均采用1mm的薄铁板制成，玉米脱粒机的上盖承半圆形状，直径为d?335mm，长为 900mm，（入料口的一侧与脱粒机的上盖边缘相切），这样可以是玉米在进入脱粒机机体时，能够很好的被钉齿滚筒上的钉齿打削（脱粒），因此，上盖上的入料口设计很重要。其上入料口的最小口径长为252mm，宽为180mm，其上的最大口径（为了方便填料可以设计大一些）长为400mm，宽为400mm，玉米脱粒机的上盖的两端部位、入料口的两侧及中间部位，均采用铁条加固，其连接的方式采用焊接，这样可以提高玉米脱粒机的上盖的刚度，不宜变形，同样也有支撑作用。脱粒机的上盖整体焊接两个角铁上，目的是便于与脱粒机的下半部分安装，将脱粒机上盖的缘地脚与角铁焊接相连，角铁采用的厚度为

h?3mm，长度为900mm，起加固作用的铁条同样焊接在两个角铁上，以加坚固。在玉米

脱粒机上盖的两端设有两个半圆形状的铁板，其采用的材料是一样的，目的一是保障工作人员的安全，因为在玉米脱粒机正常脱粒时，它的主轴高速旋转，如果没有两打的铁板挡住，有可能工作人员不甚将手或衣服绞进玉米脱粒机中，造成人员伤亡等事故发生[10]。二是阻挡脱粒后的玉米飞溅，如果玉米脱粒机上盖的两端没有着两快铁板的拦挡，玉米被脱粒机脱粒后，由于主轴的高速旋转击打脱下的玉米粒四处飞溅，致使脱粒后的玉米不能很好的收集起来，同时飞溅的玉米粒也给工作人员带来危险，因此玉米脱粒机上盖两端的挡板设计是必要的，也是必须的。挡板在玉米脱粒机安装中是纵向布置的，而且，根据它的结构设计，两个挡板都应该骑压轴承座，即挡板的设计即要考虑到它与脱粒机上盖的连接

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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 又要考虑到它与轴承座的配合，因此，其直径d?335mm ，它与轴承相交处的形状根据轴承来确定。

3.7机架的设计

机架是玉米脱粒机的主要支撑部件，它是承担所有来自轴及电动机、栅格式凹板的冲击和应力，机架的坚固是玉米脱粒机的工作稳定、运转平稳的基础，因此机架无论是从结构上还是从材料上，都应该采用坚固的稳定的材料和样式制成。就此玉米脱粒机来说，它的冲击载荷和内部的应力偏低，电动机达到动力偏小，以及所选用的机型比较轻便，设计材料可采用角铁支撑，角铁支撑的好处在于：在角铁材料本身所支撑的载荷范围条件下，不会发生结构变形，虽然有较小的弹性变形，也不会影响脱粒机机体的坚固、稳定的效果，尽管在玉米脱粒机正常工作的情况下，也不会影响玉米脱粒机的整体效果[11]。选择角铁的厚度为3mm，其规格尺寸为：高为40mm，宽为40mm。在机架上有两段横梁，要求它的工作强度大，承载能力强，受冲击载荷、弯矩、扭矩不会变形，因此这两端横梁选为角铁的厚度为4mm，而它的高为40mm，宽为40mm，这样的材料来支撑玉米脱粒机的主要载荷部分。玉米脱粒机的机架上安装有一出粒斜板，目的是当脱粒机将玉米脱粒后，玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出，落到出粒斜板上，玉米粒顺着斜板下滑，从而滑出机体之外，达到将玉米粒随脱粒的完成，而随时地将玉米粒排出机体之外，它的材料也同样是选用

1mm 后的铁板制成。再玉米脱粒机的另一端，即玉米芯的排出端，设计了一个下滑的斜

斗，其功用是完成玉米芯顺利的排出机体之外，使玉米芯随玉米脱粒机的主轴的不停旋转，随时的排出集团之外，也便于工作人员的清理，它也是应用1mm厚的铁板制成的，与机体相连，采用焊接的连接方式，它与栅格式凹板的玉米芯输出端相连，而且，这个斜板与栅格式凹板的连接应该过长10～15mm，从而保障了玉米芯的顺利滑出。从机架的整体来看，机架的选料、结构设计、受力的不属及玉米粒和玉米芯的随机排出，可以看出玉米脱粒机的机是满足要求的，而且结构设计合理[12]。

3.8轴承座的设计

轴承是支撑主轴的直接部件，此轴承的选择也是根据了轴的动力、载荷、弯曲应力、扭转应力等，确定了滚动轴承来支撑主轴，而且轴承是个标准件，它有一定的规格尺寸的，每一个类型的轴承都有不同的特征和用途。此玉米脱粒机选用的轴承比较轻便，它的型号可以在《机械设计手册》中查到，比较靠前，它的规格尺寸d?D?B为30?72?23 它安装在机架的两个纵向的、厚度是4mm的角铁上，用两个公称直径为M8螺栓固定[13]。

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图8轴承座结构图

4玉米脱粒机的注意事项

玉米脱粒机是解决玉米脱粒的问题,目的是降低劳动者的劳动强度,提高工作效率,除了此之外更应该注意安全问题。在进行玉米脱粒时,操作人员必须经过组织,并合理分工,个人岗位清楚,责任明确,统一指挥,防止随时都有可能发生事故。

(1)操作人员不要穿肥大的大衣服,必须带安全帽。 (2)不许酒后操作机械.禁在脱粒场地抽烟和点火。

(3)作业时,喂入人员要注意手与钉齿滚筒之间的安全距离。 (4)不许拆去安全防护罩,在安全防护罩未安装好前严禁起动机械。

5玉米脱粒机的技术保养保管

(1)存放机具的场、棚、库应保持清洁。露天停放的机具应用砖或本机具支离地面。 (2)打开机器上的全部窗孔、护罩和盖,仔细清除机器内外的污物和尘土,特别应注意清理栅格式凹板的孔眼和钉齿滚筒上的污物。

(3)机器停用，应进行认真检查、清洗和保养。 仔细检查脱粒机各个部件,如发现零件和部件需要更换时,应及时更换。

(4)脱粒机各个需要润滑的地方,应全部按要求润滑一遍。金属零件的工作表面应涂防锈油。

6 结论

随着社会的进步，生活中的方方面面都与机器的有关。农业是我国的经济基础、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅使农业促进了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度,提高效率。玉米脱粒机是农作物玉米脱粒机器,起主要功能是将玉米与玉米芯分开,达到玉米脱粒的效果。玉米脱粒机结构简单，占用面积小，容易搬运，性价比高，生产率

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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 很高,而且单位时间内生成效率高,动力强，是现在市场上应用很广的产品。由于脱粒机是用电力带动，停电或断电时就不可以继续工作；还有玉米的大小也会影响脱离的完美性，因此，我们在今后还要对玉米脱粒机的进一步的开发,使玉米脱粒机更加完美,更效率化。

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参考文献：

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[13] 王连明 ,宋宝玉. 机械设计课程设计[M], 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 2012.45-50

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The Design of Small Corn Machine

(Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou Uniersity,Dezhou Shandong,253023) 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 thr- eshing 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 cyli- nder with a grid type concave plate will threshing of corn, corn grain from the grid type concave plate separ- ation and is discharged in vitro, and corn cob from the other end into the material discharging machine body.

Key words: corn threshing machine; structure; design;

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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，在本次论文设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，老师从选题指导、论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的,感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成这篇论文。在做设计的过程中互帮互助，使我的绘图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。感恩之余，诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。

谨以此致谢最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师致以最崇高的敬意和最真诚的谢意！

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德州学院毕业(论文)设计评语

院（系）： 机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号：

题 目： 小型玉米脱粒机的设计 指导教师评语：

评定成绩： 指导教师签名：

年 月 日

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院（系）： 机电工程系 专 业:机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号：

题 目： 小型玉米脱粒机的设计 评阅人评语：

评定成绩： 评阅人签名：

年 月 日

德州学院毕业 ( 论文 ) 设计评语

院（系）: 机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号：

题 目： 小型玉米脱粒机的设计

答辩小组评语：

评定成绩： 答辩小组组长签名：

年 月 日

指导教师评定成绩 （30%） 答辩小组评定 成绩（40%） 综合评定成绩 评阅人评定成绩 （30%） 答辩委员会主任签字： 年 月 日

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