玉米脱粒机毕业设计

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1、毕业设计小型人工玉米脱粒机设计摘要玉米作为一种极其重要的粮食作物，与其相关的生产设备一直受到人们的 普遍关注。在我们传统的玉米脱粒机械中，其脱粒作业主要是通过安装在高速 旋转的主轴上的冠状平板齿对玉米穗的搅动和撞击来完成的，这种脱粒机械对 玉米穗的损伤大，破碎率很高。所以，设计一种新型、低廉、低破损率的玉米 脱粒机，对于玉米的生产具有非常重要的实际意义。为了适应对少量玉米脱粒需要要求，避免用人工的方法对少量玉米脱粒， 降低农民在对玉米脱粒时的劳动强度、提高工作效率，设计一种适用于个人家 庭的小型人工玉米脱粒机。这款小型人工玉米脱粒机主要有喂料装置、脱粒装 置、分离清选装置、出料口、机架以及传动

2、装置。该机器以人力为动力源，通 过二级传动装置由链轮传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合圆孔凹版将 玉米脱粒，玉米粒从筛板孔洞中漏下，由下滑板滑出机体之外，玉米芯由出料 口排出机体之外。关键词：玉米，脱粒机，结构，设计AbstractCorn as an extremely important food crops, and associated production equipment has been subject to widespread concern. Our traditional corn threshing machine, threshing operations ar

3、e mainly done by stirring and impact of the the coronavirus plate installed in the high-speed rotation of the spindle teeth right ear of corn, this threshing mechanical damage to the ear of corn, broken ratehigh. Therefore, the design of a new, inexpensive, low breakage rate of the corn sheller, cor

4、n production has a very important practical significance.In order to adapt to the need to require a small amount of corn threshing, and avoid using artificial means of a small amount of corn threshing, reduce the labor intensity of the farmers in the corn threshing, improve work efficiency, and desi

5、gn one for individuals, families, small artificial corn sheller. This small artificial corn sheller feeding device, the threshing device, separating the cleaning device, the discharge port, rack and gear. Human, the machine power source through two gear sprockets delivered to the nail tooth threshin

6、g drum, nail tooth threshing cylinder with the hole gravure corn threshing, leave out the corn kernels from the sieve holes slip by the decline in board outside the body, the corn cob from the body outside of the discharge port.Keywords：corn，thresher，structure，design目录摘 要 IAbstract II目录 III第一章 引 言 1

7、1.1 课题研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.2.1 国外研究现状分析 11.2.2 国内研究现状分析 21.2.3 现有的大型玉米脱粒机 31.2.4 现有的中型玉米脱粒机 4第二章 总体机构设计分析 62.1 传动方案的论证 62.1.1 传动方案 1柔性传动 62.1.2传动方案 2齿轮传动 72.1.3传动方案的确定 72.2 脱粒机的总体结构与工作原理 82.2.1 脱粒机的主要构成 82.2.2 工作原理 82.3 传动装置的设计 82.3.1 传动装置的设计 92.3.2 钉齿条上的钉齿转速 102.3.3 钉齿滚筒的转速 102.4 脱粒装置的设计 102.4.1

8、钉齿护板的总体结构设计 112.4.2 钉齿条及钉齿的设计 122.4.3 钉齿的设计 132.4.4 圆盘的设计 132.5 圆孔筛凹板的设计 132.6 喂料装置的设计 152.7 机架的设计 16第三章 关于轴、齿轮、轴承的设计与校核 183.1 脱粒滚筒主轴的设计 183.1.1 最小轴径的确定 183.1.2 初步选择输出轴径 193.1.3脱粒装置主轴的强度校核 203.2 脱粒主轴上滚动轴承的校核 233.2.1 设计参数 233.2.2 选择轴承型号 243.2.3计算轴承受力 243.2.4计算当量动载荷 243.2.5校核轴承寿命 253.3 渐开线圆柱齿轮传动设计与校核

9、253.3.1 设计参数 253.3.2 布置与结构 263.3.3 材料及热处理 263.3.4 齿轮精度 263.3.5 齿轮基本参数 273.3.6 检查项目参数 293.3.7强度校核数据 313.3.8 强度校核相关系数 32第四章 玉米脱粒机的安全操作 344.1 超速运转，机器“爆炸”344.2 禁止过度疲劳或酒后操作 34第五章 脱粒机的维护 365.1 脱粒机的技术保养 365.2 脱粒机的保管 36结束语 37致 谢 38参考文献 39第一章 引 言1.1 课题研究背景及意义玉米脱粒机是用于对晾干后的玉米穗进行脱粒。我国的种子加工工艺流程 与国外存在着很大的差异，国外大田的

10、玉米穗收获后的水分一般在 35%，经过 烘干室烘干后的玉米穗的水分可达到 12.5%，之后再进行脱粒。然而，国内的种 子公司规模相对来说一般比较小一些，没有足够的资金来建立果穗烘干室，基 本上没有是没有果穗烘干工艺过程的。国内的种子公司通常采用的办法是将玉 米穗在广场上晾干后，使水分降到 18%,然后进行脱粒，再经过使用烘干塔对玉 米穗进行烘干，是玉米水分降至 13%。由于国内在对玉米进行脱粒时水分高， 籽粒于芯轴连接强度大，导致脱粒质量下降，脱粒损失率提高。了解国内外玉 米脱粒机发展状况，再结合本国发展国情，研制出满足我国脱粒市场需求的高 脱净率、低破损率的玉米脱粒机，已成为我国种子加工中迫

11、切需要解决的一个 实际问题。1.2 国内外研究现状随着科技的进步和高速的发展，玉米机械化进程也得到了很大的推动。机 械化作业代替了原始的手工作业，提高了工作效率，降低了工作强度。但是现 存的玉米脱粒机械还存在着一些问题：（1）玉米脱粒机械要么笨重，要么对工 作场所要求很高。（2）现在的玉米脱粒机对小型家庭对玉米脱粒要有一定难度， 如果对少量玉米进行脱粒采用一般的大、中型玉米脱粒机械会很浪费资源，而 且还会污染环境。本设计小型人工玉米脱粒机，不需要汽油机、柴油机、电动机等动力，但 可以在短时间内完成几个人的劳动强度，从而提高了脱粒的工作效率，节省了 劳动时间，而且还达到了环保、节能、省钱的目的。

12、1.2.1 国外研究现状分析从1785年苏格兰人安朱梅克（Andrew Meikle）发明第一个回转脱粒装置 以来，人们对玉米脱粒装置做了大量的试验与研究，不断开发出新的种子玉米 脱粒装置。1815 年，美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米 脱粒机。这款脱粒机的脱粒部分主要由装有钉子的的盘型脱粒装置构成，通过 手摇曲柄来转动一个安装有钉齿的圆盘。脱粒时，操作人员一边摇动曲柄旋转 盘片，一边使盘片压紧玉米穗，这个盘片就把玉米芯上的籽粒脱粒下来。加拿 大的Agriculex公司研制了用于单穗种子玉米粒的SCS-2型种子玉米脱粒机，它 由 3 个包有橡胶的、并以相同方向不同速度旋转的辊

13、子组成，在三个差速旋转 的辊子所产生的摩擦力作用下，使玉米粒与玉米芯分离。这款机器不损伤胚芽、 不断玉米芯，具有低破损率、低未脱净率及适应性强得特点。美国 AEC group 公司生产的 HS-48 型挤搓式玉米脱粒机，脱粒性能好，对 不同类型种子玉米的适应性很强，种子的破损率相对于敲击式玉米脱粒机的要 小很多，这款脱粒机在欧洲以及美国等发达国家得到了广泛应用。这款脱粒机 生产率高（10-12t/h）,籽粒破损率在0.8%左右，但是其体积庞大，而且其价格 也比较昂贵。到目前为止，国内已经引进了四台该型号脱粒机，分别安装在湖 北省襄樊的正大种子公司（即正大集团独资企业），中种集团承德玉米种子加

14、工中心，甘肃省酒泉登海先锋种业股份有限公司种子加工广场，全国农业技术 推广服务中心承担的“948”项目，还有就是安装在山西省定襄县天元种子公司加 工中心。1.2.2 国内研究现状分析在上个世纪七十年代的初期，我国自行研制的冲击式玉米脱粒机得到了广 泛应用，当时是以大、中型玉米脱粒机为主。在进入八十年代后，农村开始了 实行家庭联产承包责任制，之后我国又相继研发了冲击式原理的一系列的中、 小型玉米脱粒机，用来适应农民的生产需要。在八十年代初期，我国开始推行了种子生产专业化、种子加工机械化、种 子质量标准化、品种布局区域化和以单位组织统一一种“四化一供”的种子体系， 政府拨款从国外引进一批种子加工成

15、成套设备。1996 年，重庆市农机研究所陈 吕西开发采用搓擦式原理5TY-0.2型玉米脱粒机。2001年农业部规划设计研究 院何晓鹏在消化吸收了从美国引进的设备基础上，进行了自主研发新型挤搓式 玉米脱粒机，由北京西达农业工程科技发展中心、甘肃酒泉奥凯种子机械有限 公司和北京市丰田种子机械厂在进一步改进的基础上生产出了各种系列挤搓式 玉米脱粒机。2007 年沈阳农业大学李心平研制出差速式玉米脱粒机。当前的社会飞速发展，在我们生活中的每一个地方都有机器的影子出现。 我国是发展中国家，目前农业是国家的基础经济、是我们国家发展的根本，机 械化的广泛普及，加强了农业化的生产，与此同时也大大的减轻了农民的

16、劳动 强度。据不完全统计，中国北方地区种植的玉米、小麦等农作物已经大约占到 我国农业经济的 45%以上了，而同年的出口量，北方地区达到全国的20%左右。 因此，我国北方地区更加需要农业机械化生产，以此来提高我国农业的劳动生 产率。目前，我国北方的大部分地区，从种粮到收粮，再到粮食入仓，基本上 实现了农业机械化，然而，让我们更值得庆幸的是，每一种机器的研发与利用 都有很客观的市场，科技的创新跟好地开拓了市场。本文仅对玉米脱粒机进行 了研究和讨论，本设计的小型人工玉米脱粒机，是在玉米已经脱皮后，经过了 一段时间的风干，再通过玉米脱粒机的作用使玉米粒与玉米芯分离开来。玉米 脱粒机主要由喂料装置、脱粒

17、装置、分离清选装置、出料口、机架以及传动装 置等组成。其工作原理是：玉米脱粒机在对玉米进行脱粒时，利用钉齿滚筒的 回转运动，使钉齿与筛板之间的间隙相配合，从而钉齿对玉米有冲击和摩擦的 作用，使玉米粒与玉米芯相分离，达到脱粒的目的，再利用钉齿的螺旋排列， 是玉米芯儿一端出料口排出，而脱离下来的玉米粒则通过筛网落下，从滑道板 滑出脱粒机外侧，不断的填料-脱粒-排出体外，以此循环反复，完成整个脱 粒过程。1.2.3 现有的大型玉米脱粒机（1）工作原理：如图1-1，黑龙江省宁安市专利号为200620021009 的玉米 脱粒机主要由机架、牵引架（1）、发动机（2）、离合装置（3）、上料装置（4）、 滚

18、筒脱粒器（5）、清粮筛（6）、吹风机（7）、传动箱（8）及地轮（10）等零部 件组成。电机经离合装置（3）、皮带（54）带动上料装置（4）送玉米给机架上 的滚筒脱粒器（5）进行脱粒；同时，皮带（53）与吹风机皮带轮（71）相连， 带动吹风机（7）和清粮筛（6）运动；玉米脱粒后经传动箱（8）到二次回收装 置前端，通过摆杆与机架相连其后端通过连杆（302）与清粮筛（6）尾端相连， 地轮（10）固定在机架上。（2）不足之处：此种大型玉米脱粒机体积大、笨重，不适于农村家庭的使 用；利用滚筒的脱粒方式效果不好破损率也较高，在大型企业中推广也有一定 的局限性；机器的结构复杂，成本高、费用高、维修难度大，使

19、玉米加工的成 本极大的增加；另外，机器工作时耗电量大，不节能，而且有极大的噪音，环 保性能差。图1-1现有大型玉米脱粒机1.2.4现有的中型玉米脱粒机（1）工作原理：如图1-2所示为天津市专利号200520130474的玉米脱粒机, 其组成主要包括机架（1）和设在机架上的动力机，上盖，进料斗，玉米粒出口 （18），芯棒出口，辊等。玉米从料斗掉下后，通过转动的辊Q0）送给辊（11） 脱粒，辊（11）脱粒后至辊（12）又进行第二次脱粒，辊（11）和辊（12）的下 部均设有与其呈同心安装的半圆柱状底网筛（15）对玉米粒进行筛选。玉米粒 从出口（18）装袋，玉米芯棒经上盖下部出来。(2)不足之处：该玉

20、米脱粒机采用脱粒滚筒对玉米棒滚动撞击的办法脱粒, 因此，在脱粒的过程中，玉米棒很容易被打碎且玉米粒会由于挤压而受损；脱 粒后杂质较多须用风力清选，才能收集到干净的玉米粒；而由于出料不连续， 很多使用者会用手将玉米芯从机器中扯出来，极易导致手被滚筒打伤甚至打断, 十分危险。该机器存在破损率高，生产效率低下，安全性不足的缺点。图1-2现有中型玉米脱粒机第二章 总体机构设计分析2.1传动方案的论证本设计是小型人工玉米脱粒机，是一款主要针对少量玉米进行脱粒的机器, 然而当今脱粒机技术已经相当地成熟了，所以，本设计的重点是传动装置的选 择与设计。因为齿轮传动与柔性传动，是我国人力脱粒机的两种主要的传动方

21、案，所 以对以下方案进行论证。2.1.1传动方案1一柔性传动r皮带轮胶帯图2-1柔性脱粒机机动图该机主要由摇杆、柔带、皮带轮、胶带及滚筒等组成。当摇枉A1、0、B1 的A1端被踩时，B1端就拉扯缠绕在皮带轮上的柔带B1S,迫使皮带轮及滚筒C 点旋转。当摇杆旋转的终止位置A2、0、B2时，由于操作者抬脚，反向缠绕在 皮带轮上的胶带的收缩力促使皮带轮快速反转，柔带被重新缠绕在皮带轮上， 摇杆被拉回到起始位置A1、0、B1。皮带轮通过自行车小链轮与滚筒与滚筒主 轴相连的，因此，它反转时并不影响滚筒的继续旋转。2.1.2传动方案2齿轮传动该装置主要由曲柄连杆机构和一对大小齿轮。图2-2为滚筒作匀速转动

22、时, 齿轮脱粒机机动图，图中选画的脱粒机是脚踏板上、下行程各占曲柄180转角 的类型（其他类型与它没有实质性区别，只有小的差异）。主要由曲柄连杆机构 一对大小齿轮组成。图2-2齿轮传动脱粒机机动图2.1.3传动方案的确定通过对机构的运动分析，指出脱粒机的齿轮传动优于柔性传动，柔性传动隐藏着严重缺点，因其脚踏板的速度特性不佳，影响脱粒性能，而且操作者劳 累。综合对以上两种方案参考与对比，本设计中的传动装置的设计采用齿轮传 动，不过对其进行了改进，其具体结构在下一节会详细说明。2.2 脱粒机的总体结构与工作原理2.2.1 脱粒机的主要构成玉米脱粒机的主要组成部分：喂料装置、脱粒装置、分离清选装置、

23、出料 口、机架以及传动装置。整机机构如图 2-3 所示：1.传动装置 2.脱粒滚筒 3.喂料装置 4.圆孔凹版 5.出料口 6.机架图 2-3 整机机构图2.2.2 工作原理本玉米脱粒机的主要动力是人力，是利用一个上下活动的脚踏板向下踏动 通过齿轮齿条传动和圆柱齿轮传动以及滚子链轮传动的增速带动脱粒滚筒转 动，复位弹簧将脚踏板回位，脱粒滚筒与筛板之间有一定间隙，玉米棒在固定 在滚筒上的齿钉撞击下脱粒，粒、芯分离。2.3 传动装置的设计传动装置的设计是本设计中最关键之一，因为本设计是小型人工玉米脱粒 机，其动力是人力，其中的技术难点是如何利用我们原始简单的人力，使该小 型人工玉米脱粒机连续运转起

24、来，而且，尽量实现脱粒效率高、节省操作人员 的体力。经过上面的多方论证，最后，本设计中传动装置是以一个脚踏板为动 力驱动元件，人可以用脚上下踏动脚踏板，利用其下面与其焊接的驱动杆推动 齿条沿直线运动，齿条与小齿轮相啮合，再经过与小齿轮同轴的大齿轮带动另 一个小齿轮轴旋转，达到一级增速，再经过固定在小齿轮轴上的大链轮带动固 定在脱粒装置主轴上的小链轮旋转，实现二级增速过程。经过二级增速，脱粒 装置主轴就有了一个较高的转速，可以实现脱粒作业。当脚不对脚踏板施加力 后，脚踏板会在扭簧的作用下迅速复位，随之齿条会被拉回，各级传动轴都会 随之而反转，我们知道，脱粒机要想顺利完成脱粒工作，其脱粒主轴是要沿

25、一 个方向连续转动，因为只有这样，脱粒后的玉米芯在螺旋排列的钉齿的螺旋作 用下才能排出机体之外，所以，为了克服脱粒装置反转，在脱粒装置主轴安装 一个单向运转棘轮机构，可以实现在各级传动轴反转时，不会给脱粒装置主轴 力的作用，脱粒装置主轴靠自身的惯性继续沿原旋转方向继续转动，完成一个 脱粒周期。在增速的过程中，力也会随之增大，这样一来会给操作员增加劳动 强度，为了克服这个困难，在设计脚踏板时就利用了杠杆原理，而且在脚踏板 边缘还设计一个防滑的空心圆柱，可以起到防滑的作用，可以让操作人员更加 方便的把力传给脚踏板，顺利完成整个作业过程。传动装置结构如图 2-4 所示：2.3.1 传动装置的设计参考

26、相关资料及理论分析之后，得出每个钉齿均匀受力为40N,当玉米脱粒 机正常工作时，丁齿滚筒上钉齿条快速旋转，其中的两条钉齿受玉米所给的切 向力，而另外两个齿条是空行程，因此，F 二 N *M *Z 二 40x 5 x 2 二 400N（2-1）即该小型人工玉米脱粒机正常工作时受到的切向力为 400N。其中：N钉齿所受的力M一参与工作的钉齿个数Z参与工作的钉齿条数7bb1.直齿条 2.驱动杆 3.脚踏板 4.扭簧 5.棘轮 6.大链轮 7.小齿轮轴 8.小齿轮 9.大齿轮图 2-4 传动装置结构图2.3.2 钉齿条上的钉齿转速当小型人工玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其钉齿条上的钉齿也同样有一定的

27、转速，而钉齿的这个转速源于主轴的转速和钉齿的半径，即兀 * N * D V = 轴60 x 10003.14 x 120 x(200 + 32)60 x 1000=1.4571 ms2-2)其中：轴一脱粒机主轴转速D钉齿距轴心距离2.3.3 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决定，即:2-3)p = F*Vw 1000计算求得：p = 400 x 1.4571 = 0.58284 沁 0.58KW(2-4)w10002.4 脱粒装置的设计钉齿护板是玉米脱粒机的主要脱粒部件之一，它的设计关系到玉米脱粒机的 质量的好坏，直接关系到玉米脱粒机正常工作时整体的脱粒效

28、果以及脱粒后玉 米粒和玉米芯分离情况的好坏，它的功能是采用脱粒滚筒上均匀分布的四条钉 齿护板，均匀快速的转动，工作时，玉米穗从喂料机构进入脱粒室，脱粒装置 主轴的转动带动固定在钉齿滚筒上的钉齿，钉齿的顶端以一定的速度去对玉米 进行强行脱粒。玉米在经过四条钉齿护板的快速旋转下脱粒，四条钉齿护板上 的钉齿承螺旋排列，目的在于将玉米芯顺着钉齿的螺旋排列排出机器体外，同 时，每一条钉齿护板上的钉齿同样在进行脱粒，以便达到有较高的脱粒效率。 玉米脱粒机的主要功能是脱粒，而钉齿护板在工作中起到了重要作用，因此， 钉齿护板的设计是脱粒机设计的主要部件。1.圆盘 2.钉齿 3.钉齿护板1 4.钉齿护板垫块 5

29、.螺栓6.螺母 7，弹簧垫圈 8.钉齿护板2 9.脱粒主轴图 2-5 脱粒滚筒2.4.1 钉齿护板的总体结构设计从钉齿护板的功能及其工作要求可以判断出钉齿的工作强度很大，根据脱 粒机一书得知玉米脱粒机的钉齿滚筒上安装有四条钉齿护板，相互之间相差 90，而且每条钉齿护板上安装钉齿的范围5到10个钉齿，每一个钉齿的d=12mm, 四条钉齿护板均匀安装在钉齿滚筒上，钉齿以螺旋排列方式安装，两相邻的钉 齿护板之间的钉齿横向距离为40mm,且承两条螺旋均匀排列，在钉齿护板距两 端 50mm 处，分别用一个厚度为 10mm ，直径为 300mm 的圆盘固定，在圆盘上 均匀开有四个11的圆孔，钉齿护板下面放

30、上钉齿护板垫块，一起与圆盘用M10 的螺栓固定。圆盘将钉齿护板固定，但由于钉齿护板固定在圆盘上使两圆盘之间的距离 为400mm，稍微有些长，因此，在两盘中间处采用直径是10mm的铁柱使钉齿 条与主轴相连，采用焊接的方式使它们连接在一起，这样可以增加钉齿护板的 刚度，以便钉齿条在受到更大的强度时不宜损坏，同时也使轴的扭转刚度和弯 曲刚度有很大的增加，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 等优点。2.4.2 钉齿条及钉齿的设计钉齿护板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

31、粒力直接传递到钉齿条护板上，钉齿护板所承受着 钉齿的切向力，所以钉齿护板应该采用做够强度和刚度的材料制成，根据脱 粒机一书中，可以查得材料选为45钢，综上所述，本设计中的钉齿护板长x 宽x高为500x40x10，其上分布着5个钉齿，每个钉齿均穿过钉齿护板，然后用 螺母拧紧，其中钉齿护板的通孔设计为圆锥形，大径为16，小径为12,目的 是为了安装钉齿时可以楔紧钉齿，使钉齿固定牢固，这样可以使钉齿在钉齿护 板上周向固定，而且在钉齿正常工作时，也同样使钉齿相对钉齿护板固定，不 已使工作时钉齿与钉齿护板脱落，其结构如图 2-6 和2-7 所示。图 2-6 钉齿护板 1图 2-7 钉齿护板 22.4.3

32、 钉齿的设计钉齿是玉米脱粒机的主要工作部件，它在工作时与玉米直接接触，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和工作环境等问题，本设计中采用 了脱粒机一书中所建议的 45 钢，为了使钉齿在钉齿护板上的相对固定，在 钉齿上增加了一个小凸楞，卡在钉齿护板上。钉齿长度为 32mm 承锥状，齿根 部位直径为10mm,齿顶直径为8mm。2.4.4 圆盘的设计圆盘是用来将钉齿护板固定在脱粒装置主轴上的主要部件,它不仅起到连 接的作用,而且还可以承担钉齿和钉齿护板传递的力和力矩。结构如图2-8所示。2.5 圆孔筛凹板的设计在玉米脱粒

33、机中,圆孔筛凹板是与钉齿滚筒相配合的重要部件,圆孔筛凹 板的作用是将玉米脱粒后,使玉米从圆孔中漏下,而玉米芯则会在钉齿滚筒上 螺旋排列的钉齿的螺旋推力的作用下排出机体之外。圆孔凹板是由一个长x宽x高为722.2x580x5mm的304不锈钢弯折而成的半 圆形筛筒，在其上均匀冲上160个10的圆孔，圆孔筛凹板两端与两个半径为 230mm,厚度为5mm，高度为204mm的半圆形不锈钢板相焊接，圆孔筛凹板要与机架相连接，所以两块半圆形挡板可以焊接在机架上，这样，可以加固机体 与圆孔筛凹板的连接质量，在正常工作时，由于有机架的固定支撑，可以使圆 孔筛凹板的工作稳定性更高，更加的可靠。从整体来讲，也达到

34、了脱粒机的一 体化的设计，提高了整体的刚度。结构如图 2-9 所示。2r丁13z； f-J 07-c.c-图 2-8 脱粒圆盘/ /f G C-O O Ci Oa o c c c a oCO O O D C O CO C C C COo u o o O 0 Co o e o o o oCrC iZFI-L、1-Cc-需an口ooaoO D =D o o oCOOOCOO1：o c o o o o o- o a o o o o00 o o o o oC0-Cf%-jc5cii1.圆孔筛凹板 2.圆孔筛挡板图 2-9 圆孔凹版2.6 喂料装置的设计喂料装置由入料口、入料口弯脖、脱粒机上盖组成。而入

35、料口是将待脱粒 的玉米填入玉米脱粒机机体内的一个途径，它是脱粒机的一个部件，它的作用 是玉米可以同过其顺利进入机体内脱粒室，而且填入的过程中或添入后的工作 过程中，玉米脱粒机能够安全地进行工作，而且不会将脱粒下来的玉米粒或玉 米芯从入料口飞溅出来，避免造成操作员的伤害等事故的发生，所以，玉米脱 粒机入料口的设计，不仅关系到玉米脱粒机的工作质量（即脱粒是否干净或脱 粒完全与否）。因为在玉米填入脱粒机的时候，脱粒装置的主轴不断地快速旋转， 如果填料的方式不利于脱粒装置主轴的旋转运动，这时，此种填料方式对脱粒 主轴、对脱粒机体的副作用都是很大的，很有可能瞬时加大脱粒装置主轴的负 载，也即同时加大了脱

36、粒装置主轴的弯曲应力与扭转应力，于此同时，也会引 起连锁反应，导致加大了钉齿护板上的钉齿的磨损与老化等。入料口的设计不 当，还会导致脱粒装置主轴瞬间被卡死，脱粒无法继续，对脱粒装置主轴产生 极大的破坏。因此，在设计玉米脱粒机入料口的时候，一定要考虑到如果设计 不当所会产生的一系列危害与后果，以此警告自己一定要精心设计器结构，绝 不可随意设计。玉米脱粒机的入料口与脱粒机上盖通过进料口弯脖的连接搭桥焊接在一 起，各部分都是用 10mm 后的冷板冲压弯折制成，最后再把冲压成型的各个部 分焊合在一起。玉米脱粒机上盖上部分承半圆形，直径d=420mm,长为l=690mm, 入料口弯脖的一侧与脱粒机上盖边

37、缘相切，这样可以在玉米被填入脱粒机脱粒 室时,能够很好地被钉齿滚筒上的钉齿打削进行脱粒,因此,上盖上的入料口 设计是十分重要的,经查阅相关资料得知,入料口的最小口径长应为 252mm, 宽为180mm,最大口径（为了方便填料可以适当设计的大一些）长为400mm, 宽为400mm,而本设计参考其尺寸，采用中间值，长和宽各设计成300mm,即 方便填料,又不会导致脱粒下来的玉米粒和玉米芯飞溅出来伤到操作人员。在脱粒机上盖两端设有两个半圆形状的挡板,目的同样是保证操作人员的 人身安全,因为在脱粒装置主轴高速旋转的时候,如若没有这两块半圆形挡板 的阻挡,很有可能操作人员会不慎将手或衣服绞入脱粒机中,导

38、致伤亡事故的发生。不仅如此，这两块半圆形挡板还有阻挡脱粒后玉米粒的四处飞溅，便于 脱粒后对玉米粒的收集工作的进行，所以，这两块半圆形挡板是必不可少的， 并且两块挡板在脱粒机安装中应纵向布置。1.入料口 2.进料口弯脖 3.脱粒机上盖图 2-10 喂料装置2.7 机架的设计机架是玉米脱粒机的主要支撑部件，它承担着来自脱粒装置主轴及圆孔筛 凹板的冲击和应力，机架的坚固是玉米脱粒机工作稳定、运转平稳的基础，因 此，机架无论是从结构上或是从材料上，都应该采用坚固稳定的材料和样式制 成。本设计是小型人工玉米脱粒机，考虑到工作量不是很大、应力偏低等因素， 所以在材料选择上要求不是那么严格，而且应尽量减轻机

39、架的重量，降低制造 本机器的成本，达到适应性更强，应用性更广的目的，因此，根据脱粒机 一书，立柱选用30x770方管，而上托板横梁及起加强固定连接作用的连扳选用 45 钢，这样的材料及结构足以满足本设计的强度要求。在玉米脱粒机的机架上 安装有一用于出粒的下滑板，目的是当把玉米脱粒后，从圆孔凹板圆孔漏下的 玉米粒落到下滑板，沿其斜面滑出脱粒机机体之外，达到随玉米脱粒过程的完 成，随时随地的将玉米粒排出机体之外，它的材料采用 10mm 后的钢板制成。 而在玉米脱粒机的入料口的另一端，也就是用于玉米芯的排出端，设计有一个下滑的漏斗，它的作用就是保证玉米芯顺利排出体外，于此同时把随玉米芯带 出来的玉米

40、粒与玉米粒分离开来，让被玉米芯带出来的玉米粒漏到下滑板，与 从脱粒室从圆孔筛板筛孔漏到下滑板的玉米粒一起排出机体之外，统一收集。 出料口应与机架相连，采用焊接的方式，它与圆孔筛板的玉米芯输出端相连， 而且，这个斜板与圆孔凹板的连接应该长10-15mm，从而保证了玉米芯的顺利 滑出。从本设计的机架整体来看，从机架的材料的选取、结构的设计、受力的 分配及玉米粒和玉米芯的随机外排，可以看出本设计的小型人工玉米脱粒机是 满足要求的，而且结构设计合理，机架的结构设计如图2-11所示。1.前连接板 2.立柱 3. 上托板横梁 4.下滑板 5.后连接板图 2-11 机架的结构设计图第三章 关于轴、齿轮、轴承

41、的设计与校核3.1 脱粒滚筒主轴的设计3.1.1 最小轴径的确定脱粒装置主轴是玉米脱机的主要设计部件之一，它在玉米脱粒机正常工作 的过程中，承担着主要的转矩、扭矩、弯矩和支撑其上回转的部件，玉米脱粒 机的瞬间冲击很大，而且冲击次数很频繁，因此，脱粒主轴的设计是很关键的 一个环节。它的主要职能是：一是支撑轴上所有安装的回转部件，保证其有正 确的工作位置；二是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分 为曲轴、直轴、软轴、和挠性轴等，根据玉米脱粒机的结构特点和组成形状以 及工作强度和环境的要求，玉米脱粒机的脱粒装置主轴选用直轴形式传递，而 且，选用直轴中的阶梯轴。主轴的设计如下：d A0根

42、据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式：3-1)其中：A 轴常用的几种材料的t的A值0 T 0p 主轴上的功率 kwn 主轴上的转速r min 轴的材料根据机械设计基础一书中表181,应选用调制处理的45号钢，& B=650MP,书中表182中A =118，于是得到：0d 二 118x3：058 沁 20mm(3-2)min120脱粒主轴上的最小直径显然是安装在链轮的内孔，所以，轴上必有螺纹孔 用来对链轮的轴向固定，因此，为了在轴上钻一个很深的螺纹孔而不影响主轴 的强度，可以使轴的直径 10%以上，这样，主轴的最小尺寸就增加了，因而在 一定程度上增加了主轴的工作强度。即：d=d

43、 * (1+10%) =20x (1+10%) =22mm(3-3)仅增加这样一个安全系数是不够的，因为本小型玉米脱粒机的设计，从整 体结构分析可知脱粒主轴最小轴颈段比较长，因其十分重要，要保证其有足够 的强度和刚度，本设计中选择 d min=30mm。3.1.2 初步选择输出轴径由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的主轴上装有带轮和钉齿滚筒，其上 的钉齿承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。根据安装轴承处需要 轴肩来进行定位，而安装轴承处轴颈选取d=30mm,轴肩处选取35mm,初步选 取支撑的轴承为向心球轴承，根据机械设计手册查得向心球轴承的型号为 6206，它的结构尺寸为d * D

44、* B为300x62x16，故IIIII与IVV段的直径相 等，即：d=35mm。取安装圆盘的轴颈IIIIV直径为d=40mm，左右两端采用 轴承座来固定轴承，其配合为7仑，其上在距离链轮固定轴端290mm处，焊 接钉齿滚筒，已知钉齿滚筒长度540mm，脱粒滚筒主轴的基本结构如图3-1所 示。3.1.3 脱粒装置主轴的强度校核1.作轴受力图，如图3-2 (a)所示2求脱粒主轴所受作用力大小根据公式：T = 9550000 *上 求得：n0.58T = 9550000 x= 46158N mm(3-4)120其中：P脱粒主轴正常运转所需的功率k wn 一主轴的转速 rtoin3钉齿条上的合力根据

45、公式：2TF =-t dF =t求得2 x 46180232=398N3-5)其中 ： d 脱粒装置主轴的轴心到钉齿的距离根据公式：F 二 F * 80% 求得 Fr=398x80%=318Nrt其中： 80%径向力占圆周力的百分数 (根据脱粒机查得) 由于脱粒装置的主轴轴向不受力，则取F二0 (根据脱粒机查得)圆周力aFt 径向力Fr轴向力F的方向如图3-2 (b)所示a4轴上水平面内所受支反力F * L如图3-2 (c)所示，根据公式：R二丄亠 求得H1 L + L23R = 398 X 436 = 262.9 沁 263N(36)h1224 + 436其中：L2是输出轴上IIIII段的中

46、心线到IIIIV段距左端三分之一处的距离mm, L3是脱粒主轴上IIIIV段距左端三分之一处的距离左端三分之一处到右端 IVV 中心线之间的距离 mm根据公式：R二F - R求得H 2 t H1R = 398 - 262.9 = 135.1 沁 135 N(3-7)H2318 x 436 +Rv10 x 2322224+436=210 N3-8)5脱粒主轴在垂直面内所受的支反力F * DF *L +-根据公式：R = r 32求得v1L + L23其中 ：D 钉齿的顶端到主轴轴心的距离 mm根据公式：R =F -R 求得v 2rv1R 二 318 - 210 二 108N(3-9)v26作弯扭

47、矩图在水平面内，轴上B、C、D三点的弯矩为：根据公式：M = M = 0 ,BH DHM = R * L 求得：M = 263 x 224 = 58912N mmCHH 1 2 CH作水平面内弯矩图如图3-2 (b)所示，在垂直面内，轴上B、C、D三点的弯 矩为：根据公式 ： M = M = 0，BV DVM = R * L 求得 M = 210 x 224 = 47040N mm cv1v1 2cv1F * D根据公式：M = R * L 求得cv 2v12 2M = 210 x 224 -上=46924N mm(3-10)cv 22作垂直面内弯矩图如图3-2 (c)所示，合成弯矩为：M =

48、M =0BDM = ：M 2 + M 2 =(58912)2 + (47040)2 = 75388N mm c1CHCV1“M =.y；M 2 + M 2 = (58912)2 + (46924)2 = 75317N mm c 2CHcv 2作轴的合成弯矩图如图3-2 (d)所示。7作弯矩图根据公式：T = T = 9550000 *P 求得B C n0.58T = T = 9550000 x= 46158N mm(3-11)B C 120其中： p 电动机的额定功率 kwn 一主轴转速 rteinT = 0D作脱粒主轴的弯矩图如图3-2(e)所示。8作当量弯矩图(弯矩、扭矩合成图)B 点：M

49、 =a * T = 0.59 x 46158 = 27233.2 27233N mmBCaC 点左侧：M =2 + (a * T)2 = (75388)2 + (0.59 x 46158)2 = 80156N mmccaC1D 点右侧：M = M = 80156N mmccac 2脱粒主轴的当量弯矩图如3-2 (f)所示。9校核脱粒主轴的强度对轴进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度(即危险截面c的强度)。根据经验公式以及上面计算出的数值可得出。由公式：G = M2 + (a * T)2ca W W a式中： W 一轴的抗弯抛面模量， mm 36轴的许用应力，MPa按轴实际所受弯曲应

50、力的循环特性，在L 、L、L 中选取其相应+1 b0 b1 b的数值，从机械设计基础中可以查出。cacal801560.1 x 403=12.5MPa(3-12)按机械设计书中查得，对于r = 600 MP =600MP的碳钢，承受对称循933.2脱粒主轴上滚动轴承的校核3.2.1设计参数径向力 Fr=263 (N)轴向力 Fa =0 (N)圆周力 Ft=398 (N)轴颈直径 d1=30 (mm)转速 n=120 (r/min)要求寿命 Lh =50000 (h) 作用点距离 L=635 (mm)Fr 与轴承 1 距离 L1=423 (mm)Fr 与轴心线距离 La=232 (mm)温度系数

51、 ft=0润滑方式Grease=油润滑3.2.2 选择轴承型号轴承类型 BType =深沟球轴承轴承型号 BCode =6206轴承内径 d=30 (mm)轴承外径 D=62 (mm)轴承宽度 B=16 (mm) 基本额定动载荷 C=19500 (N) 基本额定静载荷 Co=11500 (N) 极限转速(油) nlim y =13000 (r/min)3.2.3 计算轴承受力轴承 1 径向支反力 Fr1=159.27 (N) 轴承 1 轴向支反力 Fa1=0 (N) 轴承 2 径向支反力 Fr2=317.78 (N) 轴承 2 轴向支反力 Fa2=0 (N)3.2.4 计算当量动载荷当量动载荷

52、 P1=159.27 (N)当量动载荷 P2=317.78 (N)3.2.5 校核轴承寿命轴承工作温度T=v=120 (C)轴承寿命L10=0 231060 (10人6转)轴承寿命 Lh = 32091621 (h)验算结果Test#格LL.图 3-3 轴承受力图3.3 渐开线圆柱齿轮传动设计与校核3.3.1 设计参数传递功率 P=0.67(kW)传递转矩T=434.14( Nm)齿轮 1 转速 n1=14.7368421(r/min)齿轮 2 转速 n2=44.21(r/min)传动比 i =1/3工作机载荷特性可尸=均匀平稳预定寿命 H=10000（小时）3.3.2 布置与结构结构形式Co

53、nS =开式齿轮1布置形式ConS1=非对称布置（轴钢性较大） 齿轮2布置形式ConS2=非对称布置（轴钢性较大）3.3.3 材料及热处理齿面啮合类型 GFace =硬齿面 热处理质量级别 Q=ML齿轮1材料及热处理Met1=45v表面淬火齿轮1硬度取值范围HBSP1=4550齿轮 1 硬度 HBS1=48齿轮 1 材料类别 MetN1=0齿轮 1 极限应力类别 MetType1=11齿轮2材料及热处理Met2=45表面淬火齿轮 2 硬度取值范围 HBSP2=4550齿轮 2 硬度 HBS2=48齿轮 2 材料类别 MetN2=0齿轮 2 极限应力类别 MetType2=113.3.4 齿轮精

54、度齿轮1第I组精度JD11=7齿轮1第II组精度JD12=7齿轮 1 齿厚上偏差 JDU1=F 齿轮 1 齿厚下偏差 JDD1=L 齿轮2第I组精度JD21=7齿轮2第II组精度JD22=7齿轮2第III组精度JD23=7齿轮 2 齿厚上偏差 JDU2=F齿轮 2 齿厚下偏差 JDD2=L3.3.5 齿轮基本参数 模数(法面模数) Mn =2.5(mm) 端面模数 Mt=2.50000(mm) 螺旋角卩=0.000000(度)基圆柱螺旋角毗=0.0000000(度)齿轮 1 齿数 Z1=96齿轮 1 变位系数 X1=0.00齿轮 1 齿宽 B1=68.00(mm)齿轮1齿宽系数dl=0.283

55、齿轮 2 齿数 Z2=32齿轮 2 变位系数 X2=0.00齿轮 2 齿宽 B2=68.00(mm)齿轮2齿宽系数d2=0.850总变位系数 Xsum =0.000标准中心距 A0=160.00000(mm)中心距变动系数 yt =0.00000 齿高变动系数 yt =0.00000 齿数比 U=0.33333端面重合度现 =1.75778纵向重合度 叩=0.00000总重合度=1.75778齿轮 1 分度圆直径 d1=240.00000(mm) 齿轮 1 齿顶圆直径 da1=245.00000(mm) 齿轮 1 齿根圆直径 df1=233.75000(mm) 齿轮 1 基圆直径 db1=22

56、5.52623(mm) 齿轮 1 齿顶高 ha1=2.50000(mm) 齿轮 1 齿根高 hf1=3.12500(mm) 齿轮 1 全齿高 h1=5.62500(mm) 齿轮1齿顶压力角aat1=22.998480(度) 齿轮 2 分度圆直径 d2=80.00000(mm) 齿轮 2 齿顶圆直径 da2=85.00000(mm) 齿轮 2 齿根圆直径 df2=73.75000(mm) 齿轮 2 基圆直径 db2=75.17541(mm) 齿轮 2 齿顶高 ha2=2.50000(mm) 齿轮 2 齿根高 hf2=3.12500(mm) 齿轮 2 全齿高 h2=5.62500(mm) 齿轮2齿

57、顶压力角aat2=27.820189(度) 齿轮 1 分度圆弦齿厚 sh1=3.92682(mm)齿轮 1 分度圆弦齿高 hh1=2.51606(mm) 齿轮 1 固定弦齿厚 sch1=3.46762(mm) 齿轮 1 固定弦齿高 hch1=1.86889(mm) 齿轮 1 公法线跨齿数 K1=11齿轮 1 公法线长度 Wk1=80.85478(mm)齿轮 2 分度圆弦齿厚 sh2=3.92541(mm)齿轮 2 分度圆弦齿高 hh2=2.54818(mm)齿轮 2 固定弦齿厚 sch2=3.46762(mm)齿轮 2 固定弦齿高 hch2=1.86889(mm)齿轮 2 公法线跨齿数 K2=

58、4齿轮 2 公法线长度 Wk2=26.95159(mm) 齿顶高系数 ha*=1.00顶隙系数 c*=0.25压力角a*=20(度)端面齿顶高系数 ha*t=1.00000端面顶隙系数 c*t=0.25000端面压力角a*t=20.0000000(度)端面啮合角at=20.0000001(度)3.3.6 检查项目参数齿轮 1 齿距累积公差 Fp1=0.07793齿轮 1 齿圈径向跳动公差 Fr1=0.05086齿轮 1 公法线长度变动公差 Fw1=0.03830齿轮 1 齿形公差 ff1=0.01350齿轮 1 一齿切向综合公差 fi1=0.01826齿轮 1 一齿径向综合公差 fi1=0.0

59、2397齿轮1齿向公差 环1=0.01661齿轮 1 切向综合公差 Fi1=0.09143齿轮 1 径向综合公差 Fi1=0.07121齿轮 1 基节极限偏差 fpb ()1=0.01591齿轮1螺旋线波度公差ffpi=0.01826齿轮 1 轴向齿距极限偏差 fpx()1=0.01661齿轮 1 齿向公差 Fb1=0.01661齿轮 1x 方向轴向平行度公差 fx1=0.01661齿轮1y方向轴向平行度公差fy1=0.00830齿轮 1 齿厚上偏差 Eup1=-0.06774齿轮 1 齿厚下偏差 Edn1=-0.27097齿轮 2 齿距累积公差 Fp2=0.04880齿轮 2 齿圈径向跳动公

60、差 Fr2=0.03803齿轮 2 公法线长度变动公差 Fw2=0.03031齿轮 2 齿距极限偏差 fpt ()2=0.01546齿轮 2 齿形公差 ff2=0.01150齿轮 2 一齿切向综合公差 fi2=0.01618齿轮 2 一齿径向综合公差 fi2=0.02192齿轮2齿向公差F2=0.00630齿轮 2 径向综合公差 Fi2=0.05324 齿轮2基节极限偏差 fpb ()2=0.01453齿轮2螺旋线波度公差ffp2=0.01618齿轮 2 轴向齿距极限偏差 fpx ()2=0.00630齿轮 2 齿向公差 Fb2=0.00630齿轮 2x 方向轴向平行度公差 fx2=0.006

61、30齿轮 2y 方向轴向平行度公差 fy2=0.00315齿轮 2 齿厚上偏差 Eup2=-0.06185齿轮 2 齿厚下偏差 Edn2=-0.24740中心距极限偏差 fa ()=0.030003.3.7 强度校核数据齿轮1接触强度极限应力oHliml=960.0(MPa)齿轮1抗弯疲劳基本值oFEl=480.0(MPa)齿轮1接触疲劳强度许用值bH 1=1008.8(MPa)齿轮1弯曲疲劳强度许用值bF 1=709.2(MPa)齿轮2接触强度极限应力oHlim2=960.0() MPa齿轮2抗弯疲劳基本值oFE2=480.0() MPa齿轮 2 接触疲劳强度许用值 bH 2=1008.8(MPa)齿轮 2弯曲疲劳强度许用值 bF2=709.2(MPa) 接触强度用安全系数SH min =1.2弯曲强度用安全系数SH min =1.40接触强度计算应力 bH=496.3(MPa)接触疲劳强度校核 bH bH =满足齿轮1弯曲疲劳强度计算应力oFl=104.2(MPa)齿轮2弯曲疲劳强度计算应力oF2=108.1()MPa齿轮1弯曲疲劳强度校核oF1gF 1=满足齿轮2弯曲疲劳强度校核oF2gF