玉米脱粒机毕业设计说明书

目录

引言 ................................................................................... 1 初步拟定设计过程 ....................................................................... 2 1 设计方案 ............................................................................. 2

1.1 总体方案设计 ......................................................................................................................................... 2 1.2 传动装置的总体设计 ............................................................................................................................. 2 2 玉米脱粒机的设计 .................................................................... 2

2.1 选择电动机 ............................................................................................................................................. 2

2.1.1 确定电机转速 .............................................................................................................................. 2 2.1.2 确定电机工作效率 ...................................................................................................................... 3 2.1.3 确定电机的型号 .......................................................................................................................... 3

3 V带及带轮的传动设计 ................................................................. 3

3.1 带轮材料的选择 ..................................................................................................................................... 3 3.2 V带的设计与计算 .................................................................................................................................. 3 3.3 带轮的结构设计 ..................................................................................................................................... 4 4 链传动设计与计算 .................................................................... 5

4.1 链轮材料的选择 ..................................................................................................................................... 5 4.2 链轮的基本传动方案 ............................................................................................................................. 5 4.3 对链轮的基本要求 ................................................................................................................................. 5 4.4 滚子链传动的设计 ................................................................................................................................. 6 4.5 链轮3的传动与设计： ......................................................................................................................... 7 4.6 链轮4的传动与设计 ............................................................................................................................. 8 4.7 链轮1的设计 ......................................................................................................................................... 9

4.7.1 链轮1的计算 .............................................................................................................................. 9 4.7.2 滚子链链轮1齿槽形状参数 .................................................................................................... 10 4.7.3 整体式小链轮Z1主要结构尺寸 .............................................................................................. 10 4.8 链轮2的设计 ....................................................................................................................................... 11

4.8.1 链轮2的计算 .......................................................................................................................... 11 4.8.2 滚子链链轮2齿槽形状参数 .................................................................................................... 12 4.8.3 整体式小链轮Z2主要结构尺寸 .............................................................................................. 12 4.9 链轮3的设计 ....................................................................................................................................... 13

4.9.1 链轮3的计算 ............................................................................................................................ 13 4.9.2 滚子链链轮3齿槽形状参数 .................................................................................................... 14 4.9.3 整体式钢制小链轮Z3主要结构尺寸 ...................................................................................... 14 4.10 链轮4的设计 ..................................................................................................................................... 15

4.10.1 链轮3的计算 .......................................................................................................................... 15 4.10.2 滚子链链轮4齿槽形状参数 .................................................................................................. 16 4.10.3 整体式钢制小链轮Z4主要结构尺寸 .................................................................................... 16 4.11 链传动的失效形式 ............................................................................................................................. 16

4.11.1 链条铰链的磨损 ...................................................................................................................... 16 4.11.2 链的疲劳破坏 .......................................................................................................................... 17 4.11.3 多次冲击破断 .......................................................................................................................... 17

1

4.11.4 链条的胶合 .............................................................................................................................. 17 4.11.5 载拉断 ...................................................................................................................................... 17

5 轴的结构设计 ....................................................................... 17

5.1 轴材料的选择 ....................................................................................................................................... 17 5.2 轴结构的基本要求 ............................................................................................................................... 17 5.3 初步确定轴1的各段直径和长度 ....................................................................................................... 18

5.3.1 估算轴的最小直径 .................................................................................................................... 18 5.3.2 拟定轴上零件的装配方案 ........................................................................................................ 18 5.3.3 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 18 5.4 初步确定轴2的各段直径和长度 ....................................................................................................... 19

5.4.1 估算轴的最小直径 .................................................................................................................... 19 5.4.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 19 5.4.3 轴的左端对腰轮进行结构设计 ................................................................................................ 19 5.5 轴三的结构设计 ................................................................................................................................... 19

5.5.1 估算轴的直径 ............................................................................................................................ 19 5.5.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 19 5.5.3 对鼓轮轴的结构设计 ................................................................................................................ 20 5.6 轴四的结构设计 ................................................................................................................................... 20

5.6.1 估算轴的最小值径 .................................................................................................................... 20 5.6.2 轴上零件的轴向定位 ................................................................................................................ 20 5.7 轴端倒角 ............................................................................................................................................... 21 6 机架材料的选择 .................................................................................................................................. 21 7 结束语 ...................................................................................................................................................... 21 8 致谢 .......................................................................................................................................................... 22 参考文献： .................................................................................................................................................. 22

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玉米脱粒机的设计

王磊

（河北科技师范学院 机械电子系 机制0305班 学号：0411030119）

指导教师：陈芳

摘要：本设计基于各种脱粒机的结构，主要研究玉米脱粒的方式、方法、玉米脱粒机的结构、工作原理，进行整体结构设计，并在此依据基础上完成零部件的设计，并依据相关机械设计软件来完成零部件的设计。本着从经济性和实用性的角度出发，针对农业发展的需要设计出一种结构简单，工作效率高的玉米脱粒机。首先应该根据玉米盘的自身形状来展开初步设计，从而展开总体方案的传动设计。

研究的主要内容基本包括玉米脱粒机构、装置、电机的选择、链轮的结构设计。一般机械设计方法，通常多从总体方案开始，在总体方案中又首先从机构的分析开始，确定方案后再进行必要的设计计算和结构设计，最后以完成的设备图纸和设计计算书作为整个设计计算的成果。为了减轻农民的劳动强度，提高农业作业的机械化程度，填补农业机械的一项空白，针对玉米盘本身特征进行设计，在脱粒时鼓轮和腰轮同时反向转动做啮合状，对玉米盘进行挤压，使玉米籽之间的间隙有所增大，又由于鼓轮与腰轮的转速不同，腰轮是鼓轮的1倍，使得玉米籽与玉米盘之间发生相互撮动，以达到籽盘分离。该设计巧妙的利用腰轮与鼓轮相互转动、撮动，使玉米盘在挤压、撮动力的作用下，瓜籽之间间隙变大的瞬间，进行撮动脱粒，然后净粒，完成脱粒。

关键词：玉米脱粒机；腰轮；鼓轮传动装置；链轮；机体构造

引言

脱粒机是用于对小麦、水稻、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。脱粒机在我国生产使用已有数十年的历史，将玉米籽（谷物）从作物的穗头上分离下来所使用的机具，称为脱粒机具。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。同时，还应满足以下的农业技术要求：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。脱粒机在一定程度上应有一定的通用性，尽可能适用于托多种农作物，从而以提高机具的利用率。所设计的脱粒机应有较高的生产率，功率消耗少，即其造价低。脱粒系统是联合收割机的核心，它决定着其他各部分的工作性能。研究脱粒空间内谷物的运动规律是联合收割机脱粒机理研究的关键内容之一。

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。此外，产品品种单一，产品更新换代适应不了市场的需求，一些产品多年存在的性能问题，如风扇型脱粒机存在的对作物干湿度适应性差的问题一直得不到解决，原因就是多数企业经济效益欠佳，拿不出更多的资金和技术力量用于科研和开发新产品；也有的是由于企业领导急功近利，对开发新产品的重要性认识不足。然而产品更新换代的越慢，越难占领市场，企业效益越差，从而使不少企业的生产陷入了恶性循坏。

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１个月或者十几天的时间，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

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?5?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。

因此我们可以看出脱粒机目前仍有较大的存在空间,对脱粒机的改进设计,使其价格低廉、工作可靠、性能优良、尽可能同时完成多项作业是时代的需要.

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初步拟定设计过程

查阅相关资料进行调查研究、进行方案设计（是否合理）、进行整体结构相关零件的设计、进行并不断优化设计、试制完成设计内容。

1 设计方案

1.1 总体方案设计

包括传动装置的总体设计，传动件与支撑零件的设计计算。一般机械设计方法，通常多从总体方案开始，在总体方案中又首先从机构的分析开始，确定方案后再进行必要的设计计算和结构设计，最后以完成的设备图纸和设计计算书作为整个设计计算的成果。 1.2总体结构设计

确定传动方案，选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数从而去确定总传动比和分配各级传动比，计算各轴功率、转速转矩。

图1 玉米脱粒机简图

2 玉米脱粒机的设计

2.1 选择电动机

2.1.1 确定电机转速 脱粒机最大功率的确定根据公式：P=Tn/9550 （KW） 可以算出轴的计算功率Pa。其中 T—为轴的工作转矩；n—为工作轴的转速。根据资料结合实际可以知道腰轮和鼓轮的搓动力的大小F≧500N,大概估计 F=600N，可以确定工作轴的计算转矩 Ta 。根据资料估计腰轮的转速为700 r/min

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根据公式 Ta=FD 其中D 为切削力作用点到轴的距离，Dmax=0.125m。故可以得到最大转矩Tmax=F Dmax=600×0.125=75（Nm）。 最大计算功率根据公式：Pamax=Tn/9550=(75×700)/9550=5.4973822≈5.5 （KW）。根据工作负载的大小和性质、速度以及工作环境来选择电动机的类型、结构型式、功率转速，确定电动机的型号。根据玉米脱粒机结构特点，传动装置的体积、重量小；所以速度不要太高。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，尺寸、重量和价格因素。通常选用同步电动机。

2.1.2 确定电机工作效率 电机所需功率按式 ：Pd = Pw/ηa （KW）、 Pw = FV/1000 （KW） 所以 Pd= FV/1000ηa （KW）由电动机至链轮的传动总效率为：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、η2—为轴承的传动效率、η3—为链的传动效

42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·η2·η3=0.96

42×0.98×0.98= 0.85。通常情况下链传动的链速V≦12-15m/s 符合链传动的实际工作要求。根据资料选择链轮的转速为3 m/s；选用链轮2与链轮3之间所需的搓动力为420N 、链轮传动的转速为 200 r /minPd= FV/1000ηa =（420×3）/（1000×0.85）=1.4823529≈1.5 （KW）根据推荐传动比的合理范围，取V带传动的传动比 i1′=2-4；链轮传动的传动比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转速有 1400、1500 r /min，根据容量和转速，由机械设计手册查出适用的电动机型号，因此选定电动机型号为 Y90L-4。

根据资料和《机械设计手册-蔡春源》设计电动机的外形及安装尺寸。

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2.1.3 确定电机的型号 初步确定采用Y系列电动机采用Y90L-4型号的电动机。额定功率Ped=1.5KW、同步转速1500rmin、满载时(满载转速1400rmin、电流3.65A、效率79%、功率因数ＣｏФ＝0.79）堵转电流/额定电流=6.5A、堵转转矩/额定转矩=2.2、最大转矩/额定转矩=2.2、转动惯量=0.0027Kg.m2、噪声67 db(A)、电动机重量27kg、总传动比12。参照表11-3各级传动的传动比常用

?2?值，可以知道i带=2-4；i链=3-4。

3 V带及带轮的传动设计

3.1 带轮材料的选择

带轮是带传动中的重要零件，它必须满足下列要求：质量分布均匀；安装时对中性好，转速高时要经过动平衡；铸造和焊接时的内应力小；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为Ra=3.2）,以减轻带的磨损；各槽尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲击后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。根据电动机的已知参数额定功率Ped=1.5KW、转速1500rmin、传动比i0=2、一天运转时间小余10小时。1.）工作情况系数Ka由表14-7选取经表查出=1.1。 2.）确定计算功率Pca：按所传递的功率P、载荷性质和每天运转时间等因素来确定计算功率。Pca=KAP (KW) 式中; KA——— 工

?2?作情况系数 , Pca =KAP=1.1?1.5=1.65(KW)。 3.2 V带的设计与计算

表1 V带的设计与计算

设计计算项目 工作情况系数KA 确定计算功率Pca 选取V带型号 初选小带轮直径D1 大带轮直径D2

依据

?1?机械设计基础下册 由表14-7 Pca=KA .P=1.1×1.5=1.65(KW) 机械设计基础下册 图14-12 机械设计基础下册 表14-2 D2=i× D1=2×140=280

结果 1.1 1.65 (KW) A型 140 mm 280 mm

说明条件

可选大值考虑装置问题

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