15-玉米脱粒机设计【含10张CAD图纸、说明书】
毕业设计(论文)任务书学生姓名 学号 班 级指导教师 职称 单 位毕业设计(论文)题目玉米脱粒机设计毕业设计(论文)主要内容和要求:我国是一个农业大国,每年对玉米的需求以及出口量都很高,如何实现玉米脱粒破碎率低、脱净率高、分离效果好是我们关注的一个焦点问题,因此急需设计出相应的玉米脱粒机。本毕业设计主要是针对农民使用的小型玉米脱粒机,设计出成本低、可广泛推广、适用性强、操作简单、快捷的机器。工作时,用电动机提供动力,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,钉齿脱粒滚筒与栅格式凹板配合将玉米脱粒,玉米粒从栅格式凹板落下并排出机体外,而玉米芯从入料的另一端排出机体之外,达到脱粒的效果。毕业设计(论文)主要参考资料:1高连心,李心平. 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究.北京师范大学出版社2刘鸿文. 材料力学. 第五版. 高等教育出版社,2011.3刘朝儒,彭福荫,高正一. 机械制图. 第四版. 高等教育出版社4孙桓. 机械原理. 第七版. 高等教育出版社,20125王丰,李明颖. 机电传动与控制. 北京航空航天大学出版社,2013.76李大磊. 互换性与技术测量. 北京航空航天大学出版社,2011.77濮良贵. 机械设计第九版. 高等教育出版社,2013.58杨高峰. 本科毕业论文(设计)指导. 中国地质大学出版社,2013,2毕业设计(论文)应完成的主要工作:1.完成玉米脱粒机机械部分的设计和校核计算。2.绘制相应的零件图和装配图,完成设计任务说明书。3.使玉米脱粒机完成每小时脱 1200 斤玉米的工作量。毕业设计(论文)进度安排:序号 毕业设计(论文)各阶段内容 时间安排 备注1 开毕业设计相关事项动员会 2014/12/012 论文选题相关事项 2014/12/022014/12/053 相关资料的查询、收集 2014/12/062014/12/204 完成毕业设计任务书 2014/12/212014/12/275 完成毕业设计开题报告 2014/12/282014/12/316 准备开题 PPT 和完成开题 2015/01/012015/01/077 资料查询,课题分析和研究 2015/01/082015/04/018 毕业设计中期检查 2015/04/022015/04/159 毕业设计定终稿 2015/04/3010 毕业设计答辩 2015/05/23课题信息:课题性质: 设计 论文 课题来源: 教学 科研 生产 其它发出任务书日期: 指导教师签名:年 月 日教研室意见:教研室主任签名:年 月 日 学生签名: 毕业设计(论文)开题报告学生姓名 学号 专业班级指导教师 职称 单 位课题性质 设计 论文 课题来源 科研 教学 生产 其它毕业设计(论文)题目 玉米脱粒机设计一. 课题的目的和意义玉米是我国主要的粮食作物之一,在人类口粮、饲料、化工原料等方面都有着重要的作用。搞好玉米生产加工对农业、农民、农村乃至整个国民经济的发展都具有重要意义。而其相关的生产设备也一直备受人们的关注。玉米收获是玉米种植过程中的最后一个环节,也是关键的环节,最复杂的就是要对玉米进行脱粒。用机械设备对玉米进行脱粒,使机械生产代替传统的手工劳动,从而降低农民的劳动强度,提高工作效率。进一步做到脱净率高、破碎率低、分离效果好。二. 研究现状随着科技的发展,玉米脱粒机也发生了重多改变和设备升级。从最初的手工脱粒到使用手工工具脱粒,再到机械设备在脱粒上的应用。而机械设备主要分为打击式和挤搓式,是在玉米脱皮后,经过一段时间的风干,使玉米和玉米芯分离。我国是一个农业大国,近年来,相应的农机产品技术水平也在不断发展,而且产品质量也在不断提升。十九世纪,美国研发出用于手工操作的玉米脱粒机,主要工作过程是操作人员一边手摇曲柄来旋转装有钉的盘片,一边使盘片挤压玉米穗,从而使玉米粒脱离下来。应用最广的当属美国一家公司发明的挤搓式脱粒机,它对玉米种子的适应能力强,种子破碎率相对较小,在一些发达国家普遍应用。我国玉米机械的应用主要在北方,又由于我国的农业现状,大都属于小农经济,所以中、小型玉米脱粒机的应用比较广泛。二十世纪七十年代,我国自行研发的冲击式玉米脱粒机广泛应用。目前,在吸收各种优秀研究成果的基础上,又研究出了各种系列的挤搓式玉米脱粒机。三. 研究内容针对如何高效、便捷地对玉米进行脱粒,完成小型玉米脱粒机的设计。选定设计方案,明确构型要求并结构化,确定尺寸,绘制零件图、部件图、装配图,完成总体设计。四.研究方案针对现有挤搓式玉米脱粒机脱净率和破碎率的问题,确定设计方案,进一步完善机器性能要求。查阅相关资料,充分利用图书馆和网络电子资源,完成设计任务。该玉米脱粒机的主要工作原理是: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,达到脱粒的效果。五.进度安排1.开毕业设计相关事项动员会 2014/12/012.论文选题相关事项 2014/12/022014/12/053.相关资料的查询、收集 2014/12/062014/12/20 4.完成毕业设计任务书 2014/12/212014/12/27 5.完成毕业设计开题报告 2014/12/282014/12/316.准备开题 PPT 和完成开题 2015/01/012015/01/077.资料查询,课题分析和研究 2015/01/082015/04/018.毕业设计中期检查 2015/04/022015/04/15 9.毕业设计定终稿 2015/04/3010.毕业设计答辩 2015/05/23六.预期结果完成玉米脱粒机的图纸设计和设计任务说明书,使机器能够便捷、高效地脱粒。七.参考文献1 高连心,李心平. 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究.北京师范大学出版社2 耿瑞阳. 新编农业机械学. 国防工业出版社,2011.123 刘朝儒,彭福荫,高正一. 机械制图. 第四版. 高等教育出版社4 孙桓. 机械原理. 第七版. 高等教育出版社,20125 王丰,李明颖. 机电传动与控制. 北京航空航天大学出版社,2013.76 李大磊. 互换性与技术测量. 北京航空航天大学出版社,2011.77 濮良贵. 机械设计第九版. 高等教育出版社,2013.58 杨高峰. 本科毕业论文(设计)指导. 中国地质大学出版社,2013.29 秦曾煌. 电工学. 第七版. 高等教育出版社 10 刘鸿文. 材料力学. 第五版. 高等教育出版社,2011.11 JB/T 10749-2007 玉米脱粒机. 机械工业出版社,200712 阎冠,张守勤. 玉米种子复式脱粒机. 中国农业出版社,2005.113 农业机械设计手册. 中国农业机械化科学研究院14 胡霞. 农业机械应用技术. 机械工业出版社,2012.815 董克俭. 农业机械故障排除 500 例. 金盾出版社,2008.10.116 赵匀. 农业机械分析与综合. 机械工业出版社,2009.1.117 李耀明. 图说收割机和脱粒机的使用与维护. 科学出版社,1999.7指导教师意见:指导教师签名:年 月 日教研室意见:审 查 结 果: 同 意 不 同 意教研室主任签名:年 月 日 本 科 毕 业 设 计 文 献 综 述系 别: 工程技术系 专 业: 机械设计制造及其自动化 姓 名:学 号:玉米脱粒机前言玉米是我国主要的粮食作物之一,在人类口粮、饲料、化工原料等方面都有着重要的作用。搞好玉米生产加工对农业、农民、农村乃至整个国民经济的发展都具有重要意义。而其相关的生产设备也一直备受人们的关注。玉米收获是玉米种植过程中的最后一个环节,也是关键的环节,最复杂的就是要对玉米进行脱粒。用机械设备对玉米进行脱粒,使机械生产代替传统的手工劳动,从而降低农民的劳动强度,提高工作效率。进一步做到脱净率高、破碎率低、分离效果好。发展现状传统上我国的玉米无论是脱粒还是清选工作主要是靠手工作业来完成,它严重制约着我国的玉米产量的提高。进入 20 世纪 90 年代以前,我国的玉米脱粒机主要是从引进国外样机试用、研究、仿制、改进起步,逐步进入了消化吸收、自行设计阶段,这为我国玉米脱粒机进一步发展积累了大量的经验和教训。90 年代以后我国玉米脱粒机发展速度加快,特别是近几年,全国各地玉米脱粒机的研制开发步伐明显加快,科研工作逐步被重视,许多单位对玉米脱粒机关键部分和基础理论进行了卓有成效的研究探讨,使整机结构和技术状态有了很大的改善。目前我国的玉米脱粒机多采用打击原理设计制造而成,这种传统普通机型的滚筒转速都在 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果穗实现脱离的。特别对于一些企业而言,由于普通脱粒机个别主要性能指标偏低,破碎率偏高,致使脱离环节损失量偏大。近几年,在国内玉米脱粒机市场上,出现了一种研究国外先进技术、改进设计的利用挤搓原理、宽板齿、低速脱离滚筒及栅格式凹版结构的玉米脱粒机。这种脱粒机与传统脱粒机相比,具有脱净率高,破碎率低,适应玉米籽粒含水率范围广等优点。另外,因为我国大部分地区,玉米收获时籽粒含水率一般在 25%-35%,甚至更高,收获时不能直接脱粒,所以一般采用分段收获的方法,即将果穗采摘后运回场上,剥皮,晾晒,脱粒。这种半机械化技术比较适应我们国家,这也是当前许多小型玉米脱粒机发展的方向。当前国外发达国家已经实现了玉米生产过程中的全部机械化作业,到目前由于与机电技术的结合,如传动采用了液压无级变速,运行采用电子导航装置,使其性能达到了较高的水平。如美国,加拿大等国家由于种植面积大,收获时玉米籽粒的含水率低,一般是在谷物联合收获机上换装玉米割台,采用直接脱粒的收获方式,如美国的 Case 公司和德国的道依茨公司等生产的玉米联合收割机,绝大部分是在小麦联合收获机上换玉米割台,并通过调节脱离滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。国外玉米联合收获机正朝着大型化、专业化、通用化、高适应、智能化、人性化方向发展。脱离原理选择上发达国家如美国已将以打击原理为主的玉米脱粒机淘汰,用一种挤搓脱粒技术原理脱粒机取代,并已得到推广应用。这种技术符合脱净率高、破碎率低的要求,全面克服了老式脱粒机存在的缺点。新机型脱粒损失至少比老机型减少 0.5%,而且对种子玉米和普通玉米均适用。结论小型玉米脱粒机的研究目的和意义在于:一方面极大地促进玉米的扩大再生产,促进粮食增产。另一方面发展生产力,降低农民的劳动强度,提高生产率及产品的品质。本毕业设计主要是针对农民使用的小型玉米脱粒机,设计出成本低、可广泛推广、适用性强、操作简单、快捷的机器。选用 Y112M-4 型三相异步电动机,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,达到脱粒的效果。参考文献1 高连心,李心平. 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究.北京师范大学出版社2 耿瑞阳. 新编农业机械学. 国防工业出版社,2011.123 刘朝儒,彭福荫,高正一. 机械制图. 第四版. 高等教育出版社4 孙桓. 机械原理. 第七版. 高等教育出版社,20125 王丰,李明颖. 机电传动与控制. 北京航空航天大学出版社,2013.76 李大磊. 互换性与技术测量. 北京航空航天大学出版社,2011.77 濮良贵. 机械设计第九版. 高等教育出版社,2013.58 杨高峰. 本科毕业论文(设计)指导. 中国地质大学出版社,2013.29 秦曾煌. 电工学. 第七版. 高等教育出版社 10 刘鸿文. 材料力学. 第五版. 高等教育出版社,2011.11 JB/T 10749-2007 玉米脱粒机. 机械工业出版社,200712 阎冠,张守勤. 玉米种子复式脱粒机. 中国农业出版社,2005.113 农业机械设计手册. 中国农业机械化科学研究院14 胡霞. 农业机械应用技术. 机械工业出版社,2012.815 董克俭. 农业机械故障排除 500 例. 金盾出版社,2008.10.116 赵匀. 农业机械分析与综合. 机械工业出版社,2009.1.117 李耀明. 图说收割机和脱粒机的使用与维护. 科学出版社,1999.7 本 科 毕 业 设 计题目 玉米脱粒机设计 系 别 工程技术系 专 业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 职 称 年 04 月 22 日摘 要我国是一个农业大国,其中玉米的生产占国家粮食生产的大部分。做好玉米的生产对于我国的经济发展和人们的生活水平有重要作用。而玉米的脱粒是玉米生产中最繁琐的一个过程,所以对玉米脱粒机的研究一直没有终止过,用机器对玉米进行脱粒,使机械化操作代替传统的人工劳动,降低农民的工作强度,提高工作效率。该玉米脱粒机主要包括:入料部分、脱粒装置、栅格式凹板、机架等。主要工作原理是:用电动机提供动力,电动机通过带传动带动轴转动,轴上的钉齿滚筒相应的开始工作,玉米通过入料口进入到脱粒装置中,落到栅格式凹板上,随着钉齿滚筒的高速转动,钉齿不断地打击玉米,并与栅格式凹板配合,对玉米产生挤搓,使玉米粒脱落下来。与此同时,玉米芯在螺旋排布钉齿的作用下移动到另一端排出机体。玉米粒从栅格式凹板的缝隙落下,顺着斜板滑出,方便进行收集,达到快速脱粒的效果。与同类的机器相比,其结构更加紧凑,脱净率更高。关键词:玉米; 脱粒部分; 结构设计AbstractChina is a large agricultural country, the corn production accounted for most of the national grain production. Good corn production plays an important role in the economic development of our country and peoples living standard. But the corn threshing is a process of corn production in the most complicated, so the research on corn thresher has not been terminated, for threshing of corn by machine, the mechanical operation instead of manual labor, reduce the work intensity of farmers, improve work efficiency. The main working principle of the corn thresher is: motor powered motor through a belt drive, driven rotating shaft, tooth cylinder shaft of the corresponding working, corn feed through the mouth into the threshing device, to a grid type concave plate, with the high speed rotating tooth cylinder, toothed continuously blow the corn, and matched with the grid type concave plate, squeezing rubbing on corn, the corn grain falling down. At the same time, corn cob in the helical arrangement of nail tooth movement under the action of discharge to the other end of the body. Corn grain from the gap grid type concave down along the inclined plate, slide, convenient collection, achieve rapid threshing effect. Compared with the similar machine, the structure is more compact, and the net rate is higher.Key words:Corn; The threshing part; Structure design目 录1 引言 .12 脱粒机总体方案 .13 主要脱粒装置的设计及计算 23.1 钉齿滚筒 23.2 钉齿条的设计 .33.3 钉齿的设计 33.4 圆盘的设计 43.5 栅格式凹板的设计 .53.6 入料口和上盖的设计 .63.7 机架的设计 74 零部件的选择及设计 .84.1 电动机的选择 .84.2 传动带的设计计算 .94.3 轴的设计 104.4 轴承的选择 114.5 键的选择 124.6 螺栓的选择 125 注意事项 125.1 安全操作 125.2 维护工作 126 结论 13参考文献 .13致 谢 .1411 引言我国是一个农业大国,其中玉米的生产占国家粮食生产的大部分。做好玉米的生产对于我国的经济发展和人们的生活水平有重要作用。而玉米的脱粒是玉米生产中最繁琐的一个过程,所以对玉米脱粒机的研究一直没有终止过,用机器对玉米进行脱粒,使机械化操作代替传统的人工劳动,降低农民的工作强度,提高工作效率。随着科技的发展,玉米脱粒机也发生了重多改变和设备升级。从最初的手工脱粒到使用手工工具脱粒,再到机械设备在脱粒上的应用。而机械设备主要分为打击式和挤搓式,是在玉米脱皮后,经过一段时间的风干,使玉米和玉米芯分离。我国是一个农业大国,近年来,相应的农机产品技术水平也在不断发展,而且产品质量也在不断提升。十九世纪,美国研发出用于手工操作的玉米脱粒机,主要工作过程是操作人员一边手摇曲柄来旋转装有钉的盘片,一边使盘片挤压玉米穗,从而使玉米粒脱离下来。目前应用最广的当属美国一家公司发明的挤搓式脱粒机,它对玉米种子的适应能力强,种子破碎率相对较小,在一些发达国家普遍应用。我国玉米机械的应用主要在北方,又由于我国的农业现状,大都属于小农经济,所以中、小型玉米脱粒机的应用比较广泛。二十世纪七十年代,我国自行研发的冲击式玉米脱粒机广泛应用。目前,在吸收各种优秀研究成果的基础上,又研究出了各种系列的打击式玉米脱粒机。针对现有打击式玉米脱粒机脱净率和破碎率的问题,确定设计方案,进一步完善机器性能要求。查阅相关资料,充分利用图书馆和网络电子资源,完成设计任务。该玉米脱粒机主要由入料部分、脱粒装置、栅格式凹板、机架等组成。其工作原理是:用电动机提供动力,电动机通过带传动带动轴转动,轴上的钉齿滚筒相应的开始工作,玉米通过入料口进入到脱粒装置中,落到栅格式凹板上,随着钉齿滚筒的高速转动,钉齿不断地打击玉米,并与栅格式凹板配合,对玉米产生挤搓,使玉米粒脱落下来。与此同时,玉米芯在螺旋排布钉齿的作用下移动到另一端排出机体。玉米粒从栅格式凹板的缝隙落下,顺着斜板滑出,方便进行收集,达到快速脱粒的效果。2 脱粒机总体方案该玉米脱粒机主要由入料部分、脱粒装置、筛选部分、机架等组成。其总体结构简图如图 1 所示。1.入料部分通过入料口将玉米顺利的放入机体内,并且确保在放入后不堵塞脱粒滚筒,脱粒机能安全地工作,玉米粒、玉米芯不能从入料口飞溅出来,避免造成人员伤害等事故。22.脱粒装置玉米通过入料口进入到脱粒装置中,落到栅格式凹板上,随着钉齿滚筒的高速转动,钉齿不断地打击玉米,并与栅格式凹板配合,对玉米产生挤搓,使玉米粒脱落下来。与此同时,玉米芯在螺旋排布钉齿的作用下移动到另一端排出机体。玉米粒从栅格式凹板的缝隙落下,顺着斜板滑出,方便进行收集。图 1 结构简图3.筛选部分主要通过栅格式凹板对玉米进行筛选,它是由铁条围成半圆桶形,铁条之间有间隙可以使玉米粒落下来,同时铁条也可以将玉米卡住,方便钉齿对玉米进行脱粒。4.机架3机架是玉米脱粒机的主要支撑部分,它承受着玉米脱粒机的重量、动力、负载和力矩等,它的设计是要做到坚固、稳定,保证机器在运转过程中不产生晃动,工作正常进行。3 主要脱粒装置的设计及计算3.1 钉齿滚筒钉齿滚筒的主要组成部分包括:钉齿、钉齿条、圆盘。圆盘安装在轴上,用来固定4 根钉齿条,钉齿条上装有钉齿,且钉齿在钉齿条上面有规律地排布着,轴的转动带动钉齿滚筒的转动,钉齿可以使玉米粒脱落下来,也可以将玉米芯顺着螺旋排布的钉齿排出机体之外。滚筒长度会影响脱粒的质量,其长度与栅格式凹板的直径有关,取凹板的直径为 320 ,长度为 800mm, 滚筒的直径为 240mm。m3.2 钉齿条的设计钉齿条是脱粒机的主要脱离装置,关系到玉米脱粒质量的好坏,影响玉米脱粒机正常工作时的脱粒效果及脱粒后玉米粒和玉米芯的分离。机器正常运转时,四根钉齿条在轴的带动下快速转动,玉米从入料口进入,然后到达脱粒装置当中,钉齿也在快速转动,并且钉齿以一定的速度对玉米进行脱粒,钉齿条上的钉齿呈螺旋排列,在脱粒过程中将玉米芯顺着钉齿的螺旋排列排出机体,达到较高的脱粒效果。因而钉齿条的设计关系到脱粒是否干净,要合理安排其结构。根据钉齿条的功用分析,可知钉齿及钉齿条的工作强度很大,依据玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究 1一书可知,玉米脱粒机的圆盘上固定有四根钉齿条,钉齿条上安装有钉齿,为保证工作的稳定进行,考虑到受力是否平衡的影响,此方案中所选取的钉齿个数为 8 个。每一个钉齿的直径设置为 d=10mm,钉齿在钉齿条上均匀的呈螺旋方式排列,且要呈两条螺旋均匀排列。在钉齿条的两端分别用一个圆盘固定,圆盘上开有钉齿条截面形状的孔,需要开四个孔,且四个孔要呈 90分布,四根钉齿条可以从四个孔中穿过。其中一端的钉齿条穿过孔后,需要在圆盘的外表面漏出 3mm,方便焊接,固定,使结构更加稳定、可靠。圆盘固定钉齿条,考虑到钉齿条所能承受的弯扭强度,为了防止钉齿条断裂,提高钉齿条的刚度,需要在直径 40 的轴段增加铁柱,采用直径是 d=10mm 的铁柱,通过铁柱将钉齿条与主轴相连,连接方式采用焊接。从而使钉齿滚筒的整体刚度和强度增加,提高了脱粒装置的稳定性。钉齿条的主要功能是固定钉齿的位置,由于钉齿在工作的过程中频繁地与玉米碰撞,钉齿所受的力传递到钉齿条上,所以要求钉齿条应具有足够的强度和刚度,根据玉米4种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究 1一书可以查得钉齿条的材料选 45 钢,所设计的钉齿条的长*宽*高为 800*40*10,单位为 mm,且钉齿条上安装的 8 个钉齿均匀分布,每个钉齿都穿过钉齿条,用螺母拧紧固定。进而要在钉齿条上设计圆形的通孔,直径为d=10mm,而且,在钉齿条上圆通孔的上端要开有深为 2mm,宽为 2mm,长为 12mm 的小槽,目的是使钉齿安装在钉齿条上时,相互配合,使钉齿在钉齿条上周向固定,钉齿正常工作时,钉齿和钉齿条不易分离。钉齿条结构如图 2 所示。3.3 钉齿的设计玉米的脱粒主要依靠钉齿的工作,在脱粒的过程中,玉米与钉齿频繁地接触,对钉齿的摩擦也就相当地频繁,因此,在设计钉齿时应当考虑到对钉齿的强度要求和工作环境的影响等,依据农业机械设计手册 13一书钉齿材料采用 45 钢,每个钉齿条上安装8 个钉齿,一共 32 个钉齿,且呈螺旋排列。钉齿的简图如 3 所示。图 2 钉齿条3.4 圆盘的设计圆盘安装在直径为 40 的轴段上,用来固定钉齿条,起到连接的作用,还可以承担5钉齿和钉齿条所传递的力矩,圆盘采用焊接的方式连接,与主轴相对固定。由玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究 1一书查得,圆盘采用 45 钢的材料为宜,其直径 d=240mm,上面均匀分布着四个钉齿条截面形状的孔,固定钉齿条使用,孔的底端距圆盘的中心 L=90mm,圆盘套装在主轴上(所安装部位轴的直径 d=40mm),因此,圆盘的中心应设有 40mm 的孔(允许有尺寸误差) ,以便安装在轴上,圆盘的具体尺寸设定为:厚度 5mm,其上孔的形状取长 10.1mm、宽为 40.1mm,方便钉齿条通过该孔。圆盘简图如图 4 所示。图 3 钉齿6图 4 圆盘3.5 栅格式凹板的设计栅格式凹板是由 27 根钢筋条组成,钢筋条的直径 d=10mm,长 L=880mm,另外凹板的直径 d=320mm,钢筋条之间要用铁条连接起来,铁条弯曲成半圆形,其直径为 d=300mm,厚度为 6mm,宽度为 20mm,用到两根铁条,采用焊接的方式来连接钢筋条围成的凹板。而且因为栅格式凹板呈半圆桶型,所以,它与机架的连接需要一个托架,另外由于栅格式凹板需要安装在机架上,因此要将凹板、铁条和托架都焊接到机架上,这样,可以增强机体与栅格式凹板的连接质量。在机器正常工作时,有机架的固定支撑,可以使栅格式凹板的工作更加稳定、可靠。总体来说,达到了脱粒机一体化的设计,提高了整体的刚度。在玉米脱粒机中,栅格式凹板的主要功能是:一.在玉米粒脱落下来后,将玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出,而玉米芯则被钉齿滚筒上螺旋排列的钉齿排出机体之外,从而使玉米粒和玉米芯分离,并从不同的出口排出机体之外,达到玉米脱粒、清选的作用。二.栅格式凹板是用钢筋条焊接而成,钢筋条之间有 10mm 的缝隙,这个缝隙可以将玉米卡在两根钢筋之间,以便钉齿对玉米进行快速、稳定的脱粒。7栅格的托架主要是用来固定栅格式凹板,通过焊接方式连接到机架上,材料选用Q235 钢。栅格式凹板简图如图 5 所示。图 5 栅格式凹板其截面展开图如图 6 所示:8图 6 截面展开图3.6 入料口和上盖的设计玉米从入料口放入,进入到脱粒装置中,它的作用是通过入料口将玉米顺利的放入机体内,并且确保在放入和放入后的工作过程中,脱粒机能安全地工作,玉米粒、玉米芯不能从入料口飞溅出来,避免造成人员伤害等事故。因此,玉米脱粒机入料口的设计关系到脱粒的质量。将玉米放入脱粒机中时,电动机带动轴高速旋转,如果向入料口一次性放入玉米太多,便会对主轴和脱粒装置产生很大的冲击作用,因此要将入料口的下端适当做小一点,使玉米有序、适量地进入,避免瞬时加大对主轴的负载,甚至造成卡死现象,使脱粒机停止正常工作,影响工作效率。玉米脱粒机的入料口与上盖连接为一体,入料口焊接在玉米脱粒机的上盖上,两者均采用 1mm 的薄铁板制成,玉米脱粒机上盖的形状设置为半圆形,其直径设置为d=340mm,长为 L=930mm,入料口的一侧与脱粒机的上盖外圆相切,这样可以使玉米顺利进入脱粒机机体,而不会造成堵塞,玉米能够很好的被钉齿钉齿打削脱粒。因此,上盖上入料口的设计要考虑到尺寸的变化。其上的进口设置为正方形,尺寸为 400mm*400mm,入料口的下端尺寸要适当减小,设置为长 254mm,宽为 180mm。玉脱粒机的上盖上要焊接两个角铁,角铁的厚度为 3mm,长度为 900mm,目的是便于与脱粒机的下半部分安装,起固定、支撑作用的铁条也要焊接在两个角铁上面。在玉米脱粒机上盖的两端分别设有半9圆形状的铁板,一方面可以保障操作人员的安全,防止人为操作时,玉米脱粒机的主轴高速旋转,不甚将手、衣服等其他杂物绞进玉米脱粒机中,造成不必要的损伤。另一方面阻挡脱粒后的玉米粒飞溅。玉米在脱粒过程中,玉米粒由于轴的高速旋转,便会与脱粒装置相互碰撞,而使其四处飞溅,这两块铁板的设置恰好对玉米粒起到了阻挡的作用,能方便玉米粒的收集,同时飞溅的玉米粒也给操作人员带来危险。根据它的工作场合要求,两个挡板下端都应当与轴承座紧密结合,即挡板的安装要考虑到它与脱粒机上盖的连接又要考虑到它与轴承座的配合。挡板直径均为 340mm,它与轴承接触处的形状根据轴承的尺寸与形状确定。入料口简图如图 7 所示:图 7 入料口3.7 机架的设计机架对整个玉米脱粒机起支撑的作用,它承受着机身的全部重量,机架影响玉米脱粒机的工作稳定性和运转的平稳性,因此,对于机架而言,无论是从结构上还是材料,都应当采用坚固、稳定的材料制成。依据此玉米脱粒机的工作参数,参考脱粒机 11一书可知,它的冲击载荷和内部应力偏低,从材料应用的经济性与适用性考虑,机架可选用角铁来支撑,选择角铁的厚度为 3mm,角铁支撑的作用有:在角铁本身所承受的载荷范围内,不发生变形,也不会影响脱粒机整体的稳定,在玉米脱粒机正常工作的情况下,却不会影响玉米脱粒机的整体效果。上盖与机架下半部分的连接采用焊接,为确保连接的可靠性,要设置两段横梁,同样需要角铁来焊接,所选角铁的规格为厚度 4mm,而它的高度 40mm,宽 40mm,主要用来支撑整个玉米脱粒机所受到的载荷。玉米脱粒机的机架上,也就是栅格式凹板的下方安装有一个方便玉米粒留出的斜板,其材料也是选用 1mm 厚的铁板,目的是在玉米脱粒机将玉米脱粒后,玉米粒先从栅格式凹板的缝隙中落下,然后再落到该斜板上,玉米粒顺着斜板向下滑,从而滑出机体之外,达到玉米脱粒的效果,同时有利于玉米粒的收集。 10为了便于玉米芯的排出,要设置一个排出口,它位于玉米脱粒机的另一侧,也就是从动带轮的对面,其功能是:在玉米脱粒完成后,玉米芯随玉米脱粒机钉齿滚筒的不停旋转,随时地排出机体之外,方便工作人员的清理。它的形状呈半圆形,材料选用 1mm厚的铁板,而且在机体的外侧要多出 10mm,使排出的玉米芯掉落到机体外边,它与机体的连接方式采用焊接。从机架的整体来看,机架的受力、所能承受的载荷及其材料均可满足玉米脱粒机要求,而且结构设计合理、布局合理。4 零部件的选择及设计4.1 电动机的选择根据农业机械设计手册 13介绍,当玉米脱粒机正常工作时,每个钉齿的平均受力 N 为 40N ,主轴的转速 V=750r/min,钉齿条快速旋转时,受到的切向力=4082=640(4-1) 其中:M 为参与工作的钉齿个数Z 为参与工作的钉齿条数有两个钉齿在运转过程中是空行程。钉齿的转速 (4-2)钉齿 =601000=3.1475024060000=9.42/其中:D 为钉齿距轴心的距离玉米脱粒机所需的功率 (4-3)=钉齿1000=6409.421000=6.03电动机的功率 P 电=Pw/, 为脱粒机传动装置的总效率(4-4)=123其中:滚动轴承 1 取 0.99带传动 2 取 0.96滚筒转动 3 取 1故 (4-5) =123=0.990.961=0.95电动机的功率 P 电=Pw/=6.03/0.95=6.35kw11根据上述计算选择三相异步电动机,其型号为 Y132M-4,电动机的额定功率 P 电=7.5kw,满载转速 N1=1440rmin。其余参数如表 1 所示,其中单位为 mm。表 1 电动机尺寸列表中心高 H外形尺寸 HDACL)2(底脚安装尺寸 B地脚螺栓孔直径 K键安装部位尺寸 DGF电动机的输出轴尺寸 132 475345315 216140 12 103338 804.2 传动带的设计计算1.确定计算功率 =其中:KA-工作情况系数P-电动机的功率查机械设计 7一书可知:KA =1.0, =1.07.5=7.5(4-6)2.确定 V 带型号根据计算功率 P ca 和小带轮的转速,查机械设计带传动章节知识可选择 V 带的型号为 B 型。3. 确定带轮的基准直径初选主动带轮的基准直径 D1=120mmV 带的带速 (4-7) =11601000=3.14120144060000=9.04/符合带速要求。电动机与主轴的传动比 (4-8) =12=1440750=1.92从动轮的直径 2=1=230124. 确定传动中心距由 0.7(D1D2)a02(D1+D2) 初步确定中心距 a0=500mm带的基准长度 (4-9)1=20+( 1+2)2 +(21)40=1555.5选定带基准长度 Ld=1400mm 实际的中心距 a=a0+(Ld-Ld1)/2=500+(1400-1555.5)/2=422mm5.验算主动轮上的包角(4-=180( 21) 60=180( 230120) 60422=16310)满足要求。6. 计算 V 带的根数 (4-11)=(0+0)1其中:Ka 为包角修正系数取 0.98Kl 为带长修正系数取 1.0P0 为单根 V 带的许用功率值取 2.83kwP0 为功率增量,经计算等于 0.08kwV 带的根数 Z=7.5/(2.83+0.08) 0.981.0=2.61取 Z=3 根7. 确定带的初拉力 F0(4-12)0=5002.5+=5007.59.0432.50.980.98+0.19.04=220其中 q 为 V 单位长度的质量取 0.1kg/m8.计算压轴力 Fp(4-13)=20sin1632=2322081.5=13009.V 带带轮的材料为 HT150。134.3 轴的设计1. 轴上的输出功率 P1=P 电 =7.50.95=7.13kw 转矩 T=9550P1/V=95507.13/750=90.79kN.m2. 确定轴上的最小直径(4-031=11837.13750=24.7814) 其中:A0 为轴常用的几种材料的 的 A 值,取 118T0由于轴上的最小直径是安装带轮的内孔,需在轴上留有键槽,因此,可以适当增加轴的直径,从而提高轴的工作强度。即:= (1+5%)=24.78(1+5%)=26mm 完成阶梯轴的设计,如图 8。3.轴的校核:按弯扭合成条件对轴进行校核:扭矩 T=9550000P/n=95500007.5/750=95500Nmm (4-15)其中:P 为电动机的额定功率n 为轴的转速14图 8 轴钉齿条上的圆周力 Ft=2T/d=295500/220=868N其中:d 为轴心到钉齿距离径向力 Fr=80%Ft=0.8868=694N根据平衡条件,列出轴上的力平衡方程:FNH1+FNH2-Ft=0FNv1+FNv2-Fr=0解得:FNH1=FNH2=1/2Ft=434NFNv1=FNv2=1/2Fr=347N水平面上:Mv=FNv1L1=347445=166430NmmMH=FNH1L2=434445=193130Nmm总弯矩 (4-16=2+2=( 1664302+193130) =254947)弯矩、扭矩合成:(4-=2+( ) 2= 2549472+0.62955002=26130717) 轴所受的应力 ca= /W 15其中:W 为轴的抗弯截面系数,W=d/320.1d应力 安全 (4-18)=2613070.140=40.8=604.4 轴承的选择1.选用深沟球轴承,型号为 62306,具体参数如下:内径 d=30mm,外径 D=72mm,宽度=27mm基本额定动载荷 Cr=36KN,基本额定静载荷 Cor=18.2KN2.计算轴承的寿命=100000060()3=( 100000060750) ( 36000694) 3=30674994.5 键的选择选取普通平键,键的尺寸为 bh=87,键长 L=35mm,材料为 45 钢。键的校核: =210其中:T 为传递的扭矩k 为键与轮毂键槽的接触高度等于 0.5h挤压应力:=210=2955000.573526=60=1204.6 螺栓的选择螺栓是标准件,直接按照需求来选择,螺栓的选择可以根据机械设计手册查取。按照实际要求选择的螺栓公称直径为 M8,长度为 8cm 和 5cm,用来固定连接脱粒机中的零部件。机体的上盖和机架之间采用螺栓连接,电动机与机体之间的固定也采用螺栓连接,并且可以满足玉米脱粒机的动力需求。5 注意事项165.1 安全操作1. 玉米脱粒机的轴、钉齿滚筒、栅格式凹板等所承受的力有一定的范围,因此,不宜超速转动。2.保证螺栓紧固,提高安全系数,确保稳定。3.操作人员要分工明确,各司其职,使工作安全有序的进行。4.避免疲劳操作。5.向入料口填入玉米时,要注意手与钉齿之间的安全,避免受伤。6.周期性地对机器进行润滑、检验与维护。5.2 维护工作在河北的大部分地区,玉米是一年一收的作物,少数地区因为气候不同则是一年两收。所以,用到玉米脱粒机的特点是:使用周期长,一次性使用的时间久,而且在使用期间的工作量大等。为了在使用期间充分利用机器,让玉米脱粒机充分地工作,从而进一步提高生产效率,也要考虑到机器的使用寿命问题,让它长期有效地工作,需要对它进行技术保养,因此要做到:1.及时清理机器内部的杂物,如玉米芯的碎屑,避免影响脱粒工作的正常进行。2.检查钉齿、栅格式凹板等的固定情况。3 对机器的某些部位恰当地进行润滑,确保机器工作的顺畅进行。使用完玉米脱粒机后,要将机器清洁干净, 放在干燥的地方,防止零部件的腐蚀、损坏等,也可以适当延长机器的使用寿命。6 结论我国是一个农业大国,其中玉米的生产占国家粮食生产的大部分。做好玉米的生产对于我国的经济发展和人们的生活水平有重要作用。该玉米脱粒机采用电动机提供动力,电动机通过带传动带动轴转动,轴上的钉齿滚筒相应的开始工作,玉米通过入料口进入到脱粒装置中,落到栅格式凹板上,随着钉齿滚筒的高速转动,钉齿不断地打击玉米,并与栅格式凹板配合,对玉米产生挤搓,实现了挤搓与打击方式并用,使玉米粒脱落下来。与此同时,玉米芯在螺旋排布钉齿的作用下移动到另一端排出机体。玉米粒从栅格式凹板的缝隙落下,顺着斜板滑出,方便进行收集,达到快速脱粒的效果。本玉米脱粒机适合种植玉米的小型农户使用,对剥去皮并且晒干的玉米进行脱粒,预计可完成每小时一千二百斤左右的工作量,其经济性能和操纵性能较好,结构更加紧凑,破碎率有所改善,脱净率和分离效果进一步提高。17参考文献1 高连心,李心平. 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究.北京师范大学出版社2 耿瑞阳. 新编农业机械学. 国防工业出版社,2011.123 刘朝儒,彭福荫,高正一. 机械制图. 第四版. 高等教育出版社4 孙桓. 机械原理. 第七版. 高等教育出版社,20125 王丰,李明颖. 机电传动与控制. 北京航空航天大学出版社,2013.76 李大磊. 互换性与技术测量. 北京航空航天大学出版社,2011.77 濮良贵. 机械设计第九版. 高等教育出版社,2013.58 杨高峰. 本科毕业论文(设计)指导. 中国地质大学出版社,2013.29 秦曾煌. 电工学. 第七版. 高等教育出版社 10 刘鸿文. 材料力学. 第五版. 高等教育出版社,2011.11 JB/T 10749-2007 玉米脱粒机. 机械工业出版社,200712 阎冠,张守勤. 玉米种子复式脱粒机. 中国农业出版社,2005.113 农业机械设计手册. 中国农业机械化科学研究院14 胡霞. 农业机械应用技术. 机械工业出版社,2012.815 董克俭. 农业机械故障排除 500 例. 金盾出版社,2008.10.116 赵匀. 农业机械分析与综合. 机械工业出版社,2009.1.117 李耀明. 图说收割机和脱粒机的使用与维护. 科学出版社,1999.7致 谢从十二月份的毕业设计动员,到一月份的开题,再到现在,已经有五个月的时光。回想起自己的毕业设计过程,有许多的感慨。一开始只是懵懵懂懂,对具体的方案并没有什么构想,随着毕业设计动员会的展开,让我对设计的过程有了清楚的了解。于是,在老师的指导下便开始着手资料的收集与整理。那段时间,在图书馆看了许多书籍,但是,当初并没有清晰的认识,当把相关的书籍又看了一遍之后,脑海中对一些知识便有了印象,这为日后的设计过程提供了重要的理论支持。18现在已经完成了此次设计,在设计过程中要感谢指导老师对我的悉心指教,对于我做的玉米脱粒机的设计,有一些问题我没有及时的想到,在和指导老师沟通过程中便会给我指导出来,比如,玉米粒的破碎问题。而且老师也会时刻提醒我们抓紧时间完成设计,在不同的时间要完成一定的进度,让我们将时间合理的安排,保证按时完成任务。四年的大学时光就这样转眼过去了,有许多的回忆与不舍,感谢母校对于我的培养,让我掌握了丰富的专业知识,也让我的视野更加开阔,生活更加丰富多彩。
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