機械畢業(yè)設計（論文）-小型戶用清糧機設計【全套圖紙sw三維】

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1、 小型戶用清糧機設計說明書小型戶用清糧機設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 13-1 指導老師 日 期 2013 .05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 13 屆畢業(yè)設計 前前 言言 在農業(yè)脫粒生產中，當脫出物中的長莖稿分離出去后，谷粒中尚有短稿穎殼等夾雜 物（合起來稱為谷?；旌衔铮?，而將這些夾雜物清除出去，同時要使谷粒的清潔率不低于 95-98%，損失率也不能太高，就是設計清糧機的目的。目前市場上的清糧機械種類不是 很多，適合農民，特別是適合經濟條件不算是太好的農民的清糧機械就更不多了，所以， 本設計本著省材、經濟、高效的目的，

2、主要體現(xiàn)了為農戶考慮的特點。由于要求結構簡 單，設計主要應用了輪系對各個動力需求處進行傳動。在設計中，皮帶輪的傳動采用了 二級傳動，這樣使得該機械更加緊湊，提高了效率；篩子的驅動采用了偏心輪軸機構， 使機器在工作時的震動得到很大程度上的抵消：風機采用的是大眾型農用清糧風機；清 糧方式是風選與篩選（兩層篩：上篩為魚鱗篩，下篩為長孔篩 ）結合的方式。本設計因 實驗條件的欠缺，所以主要是根據(jù)前人的設計和現(xiàn)有的文獻資料，進行的理論設計，主 要設計了整體機構和部分主要的零件。 關鍵詞關鍵詞：清糧機；篩；風機；傳動 全套圖紙，完整版設計，加全套圖紙，完整版設計，加 153893706153893706 塔

3、里木大學畢業(yè)設計 2 目目 錄錄 1 1 緒論緒論 3 1.1 該研究工作在國民經濟中的實用價值與理論意義3 1.2 本研究主題范圍內國內已有資料綜述3 1.3 本論文所要解決的問題3 2 2 工作原理與總體布置工作原理與總體布置 3 2.1 工作原理3 2.2 篩子布置3 2.3 總體布置示意圖3 3.3. 各部分設計與計算各部分設計與計算 .4 3.1 初步選擇電動機4 3.2 三角膠帶的設計計算4 3.3 各帶輪的結構設計5 3.4 帶輪布置7 3.5 偏心機構8 3.6 中間軸的設計與計算9 3.7 軸的配合設計10 3.8 清糧篩11 3.9 風機設計11 4.4. 本設計相關問題參

4、數(shù)討論本設計相關問題參數(shù)討論 .11 4.1 清糧風機相關參數(shù)的討論11 4.2 流量 Q.11 4.3 風機全壓12 4.4 風機的功耗和效率12 4.5 谷粒在篩面上的運動和篩子參數(shù)的選擇12 總總 結結 .16 致致 謝謝 .17 塔里木大學畢業(yè)設計 3 參考文獻參考文獻 .18 1 1 緒論緒論 1.11.1 該研究工作在國民經濟中的實用價值與理論意義該研究工作在國民經濟中的實用價值與理論意義 本研究工作的內容就是設計小型的戶用清糧機。當今中國的廣大農村，經濟還不是 很發(fā)達，收入水平相對于發(fā)達國家還是比較低下的，他們很難支付聯(lián)合收獲機昂貴的費 用，因此小型的戶用清糧機的價格符合他們的購

5、買力，設計也就具有一定的現(xiàn)實意義。 另外，農村不比農場，農場都是大地塊，農村大多是小地塊，農民不具備使用聯(lián)合收獲 機的條件，他們大多采用先收割，再場上脫粒、清糧，所以小型的農用清糧機很符合他 們的實際情況，具有廣闊的市場前景，設計之同時也具有一定的經濟意義。 1.21.2 本研究主題范圍內國內已有資料綜述本研究主題范圍內國內已有資料綜述 在農用機械行業(yè)中，清糧機已經不是什么新的話題，很早就有人去設計生產，隨著 我國農業(yè)的發(fā)展，清糧機也得到了長足的發(fā)展，改革開放以來，出現(xiàn)了很多類型的清糧 機，但是大多是大中型的，主要是為大中型農場服務的，也就是說很少有農戶直接使用 的，因此很長時間以來，很多地方

6、的小農戶都是人工清糧，效率極其低下！ 1.31.3 本論文所要解決的問題本論文所要解決的問題 本論文所要解決的問題就是，設計一種小型的戶用清糧機，并在實驗樣機實驗后， 修改設計中的不足之處。在論文中將闡述：這種清糧機的生產率大約 2 噸每小時；需要 解決的問題有動力的輸出與傳遞問題；清糧篩子和風機的參數(shù)討論問題等。 2 2 工作原理與總體布置工作原理與總體布置 2.12.1 工作原理工作原理 本清糧機所處理的谷物是大豆和玉米，因為谷物混合物中含有較多的輕雜物，而且 體積大，所以采用的形式是氣流篩選式，先由風機將作物進行風選，經過風選后的作物 落在篩面上進行進一步篩選，經過兩層篩子的篩選后，作物

7、方能達到清理的目的 2.22.2 篩子布置篩子布置 上下兩篩式：上篩清除穎殼等夾雜物；下篩清除草籽、癟粒等比谷物小的雜物 塔里木大學畢業(yè)設計 4 2.32.3 總體布置示意圖總體布置示意圖 圖 2-1 總體布置示意圖 3.3. 各部分設計與計算各部分設計與計算 3.13.1 初步選擇電動機初步選擇電動機 根據(jù)中國廣大農民的實情，初步擬定該清糧機的生產率為 2t/h。經過粗略的計算和 以前的經驗，選擇額定功率為 4.0kw，效率為 83%，型號為 Y132M1-6 的電動機；其轉速 為 n1=950r/min。電機軸基準直徑為 D=22mm（依照此確定電機皮帶輪的孔徑） 。 3.23.2 三角膠

8、帶的設計計算三角膠帶的設計計算 （1）確定計算功率 ca P 計算功率是根據(jù)傳遞的功率，并考慮到載荷性質和每天運轉時間長短等因素的影P 響而確定的，即： （3-1） caA PK P kw 式中：傳遞的額定功率 P 工作狀況系數(shù)，取 1.3 A K 則： ca P1.3 4.05.2 kw （2）選擇帶型 根據(jù)計算功率和小帶輪的轉速，選定帶型為 B 型普通 V 帶。驗算帶速 ca P 1 n ，滿足條件。 95m/s8 60000 950180143 60000 nD v 11 . . s25m/ 其中：為電動機帶輪的基準直徑（初步選定的）180mmD1 為電動機的轉速 1 n950r/min

9、 設傳動比為 ，則由 （3-2）i 21 DiD 得： 1 400 i2.24 180 塔里木大學畢業(yè)設計 5 中間大輪轉速為： 2 1 950 424 / min i nr 驗算 ，根據(jù)機械手冊上的數(shù)據(jù)選定 D2=400mm 即：中 221 424 Di D180378mm 200 間大帶輪的基準直徑。 （3）確定中心距 初定中心距： 012 A(0.72)(DD )4061160mm 取 450mm，膠帶長度： 此處已刪除此處已刪除 1.電機帶輪 2 偏心軸小帶輪 3 偏心軸大帶輪 4 風機帶輪 圖 3-4 帶輪傳動布置方式示意圖 3.53.5 偏心機構偏心機構 根據(jù)篩孔分離率與振幅頻率關

10、系曲線，選擇篩子的震動頻率為 400-450r/min，振幅 為 9mm。 塔里木大學畢業(yè)設計 6 圖 3-5 偏心機構 圖 3-6 偏心機構 設定底架 OO2=245mm，偏心距 OF=6.5，搖桿 O2B=86.6mm,連架桿 FB=240 ,則 222 2 86.6245246.5 cos 2 86.6 245 cos0.1532 67 H H H 222 2 86.6245240 cos 2 86.6 245 cos0.47 61.48 N N N 震動角度為,由此計算振幅5.12HN 5.12 2sin240 2 8.56 Q mm 塔里木大學畢業(yè)設計 7 誤差在允許范圍，因此，假定

11、尺寸符合設計要求。 3.63.6 中間軸的設計與計算中間軸的設計與計算 （1）選擇軸的材料為 45 鋼，調質處理。查表得： bs-11 590MPa 295MPa255MPa140MPa， （2）初步確定軸端直徑 取系數(shù) A 為 103，軸的輸入端直徑為，取67mm21 424 04 103 n P Ad 33 . . 22mm （3）軸的結構設計 取軸肩處的直徑為 25，軸頸處配合為，軸的結構草圖見圖 3-7。m80R f9 H9 a ., 計算支承反力、彎矩及扭矩。 （圖 3-7） 1）支承反力 oo Ax zF (ab)zF c281 R3 158.15302N b441 1121N30

12、21515833R3zFR Ax0Bx . 2）彎矩 0 Ax zF a3 158.15 108 M24.2N m 10001000 0 Bx zF c3 158.15 95 M100N m 10001000 3）扭矩（取扭矩折合系數(shù)為 0.6） 中間大帶輪傳遞的轉矩： （3-m2N40 950 04 9550 n P 9550T 1 . . 7） 4）計算彎矩 ca M 按第三強度理論，根據(jù)已求出的彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩 ca M （3-m102.87N24060100TMM 2222 ca )()( 8） 5）校核軸的強度 塔里木大學畢業(yè)設計 8 對危險截面 A 處進行校核，先求出軸

13、的抗彎截面模量。 3 0.1dW （3- 1 3 ca ca 6MPa96 2210 100087102 W M . . . 9） （3- T 3 T T 88MPa18 2220 240 W T . . . 10） 式中：扭轉剪應力， T MPa 許用扭轉剪應力，取 T 30MPa 很明顯，所選軸的強度滿足工作要求，因為此軸為一級傳動軸，是最容易出現(xiàn)疲勞 磨損的零件，所以其它零件也滿足強度要求，故在此省略其校核過程。 圖 3-7 軸受力分析圖 3.73.7 軸的配合設計軸的配合設計 對正常工作條件下的滑動軸承，給定的間隙必須保證形成良好的潤滑油層，形成液 體摩擦狀態(tài)。因此，所選配合的最小間隙

14、應大于形成最小油層的厚度，而最大間隙則應 保證軸承機構有足夠的同軸度、旋轉精度和使用壽命等。鑒于此，查機械手冊，確定了 軸與滑動軸承的配合為，基孔制 H8/f9?，F(xiàn)在查表確定 22 H8/f9 配合中孔與軸的極限 偏差。 基本尺寸 22 屬于大于 1830尺寸段，查表得 IT8=33，IT9=52mm 對于基準孔 H8 的 EI=0，其 ES=EI+IT8=+33m 對于 f9,由表得 es=-20,其 ei=es-IT9=-20-52=-72mm 塔里木大學畢業(yè)設計 9 所以， 0330 0 2222H8 . 0200 0720 2222f9 . . 皮帶輪內孔與軸徑處配合，采用基孔制，公差

15、等級 IT8，為便于拆裝，選取較松的 過渡配合，H8/h8。 3.83.8 清糧篩清糧篩 為了使本清糧機能夠適應較寬的范圍，上篩即穎殼篩選用開度可調的魚鱗篩。因為 它本身就具有較大的下移能力，而且還有氣流的吹送，故篩面選擇上傾，下傾角 為正 值，這樣可以增加篩落強度，取 1=2o；下篩即谷粒篩傾角很小，選擇下傾，2=-4o， 選用長孔篩，篩長篩寬L600mm400mmB 篩子的驅動： 上下篩組成一篩箱，一起由偏心軸連桿機構驅動，二者慣性力得以平衡。 篩箱振動頻率與大帶輪轉速相同均為次/分鐘，振幅 9mm。424 3.93.9 風機設計風機設計 根據(jù)以往清糧機風機設計，采用大眾性農用清糧型風機，

16、它的特點是風壓低，流量 大，機構簡單，出口處風速均勻。此風機風扇寬度較大，葉片數(shù)較少（）葉片為4z 后向直葉片，外形為矩形，傾角葉片能使寬度較大的風機出口處氣流速度不均勻性得到 改善。風機中間采用鏤空設計方式，減輕了機體重量。 圖 3-8 風機機構圖 葉片的畫法：本設計中風機葉片采用的是后向直葉片，初步確定了為 o 30 需要說明的是，本設計中的清糧風機是根據(jù)經驗設計的，在以后將通過試驗進 行修正。 4.4. 本設計相關問題參數(shù)討論本設計相關問題參數(shù)討論 4.14.1 清糧風機相關參數(shù)的討論清糧風機相關參數(shù)的討論 表示風機工況的主要參數(shù)為流量 Q 及壓力 PO。在清糧機上，出風口處氣流速度 V

17、2對 清選質量的影響很大，是一個重要參數(shù)，但是在風機結構尺寸已定時，V2與 Q 具有確定 的關系。 4.24.2 流量流量 Q Q 空氣流量可按下式進行計算： （4-1） 2 BSVQ 式中： 風機出口寬度B 風機出口高度S 蘇聯(lián)杜爾賓教授建議以下式計算 T B 2 V （4-2）CosSinVV kmin2 / )( 式中： 谷粒最低臨界速度（大豆、玉米為） kmin Vs14m89/. 塔里木大學畢業(yè)設計 10 篩片與水平面的夾角 谷粒與篩片的摩擦角 空氣密度 3 1.2kg / m 現(xiàn)知玉米、大豆與鋼板的摩擦角為，若取，將以上數(shù)據(jù)代入 （4-2） o 20 o 30 式，有： ，取平均值

18、 s7m129891V0V kmin2 /.s8m10V2/. 3 2 QBSV0.47 0.15 10.80.764m /s 4.34.3 風機全壓風機全壓P 計算公式： （4-3） ds PPP 式中：氣流出口動壓，若以代入，則： d P 2 V P 2 2 d s8m10V2/. ，因為平均速度，而且出口處的速度之均勻性較差，故動壓應 2 d m70NP/ 2 V d P 乘以修正系數(shù)，若取則：。051. 2 d m5N73P/. 風機出口處靜壓，用來克服氣流通過篩子和清糧室的阻力和運送輕雜物，我 s P 國農業(yè)機械手冊根據(jù)前蘇聯(lián)的資料，建議雙篩結構，取 2 s m245N196P/ 風

19、機全壓 2 ds m5N3185269PPP/ 清糧室作為氣流通道，其阻力甚小，風機出口處動壓在清糧室中有一部分轉換成靜 壓后可用于克服清糧室阻力，所以在出風管處氣流靜壓很小。 4.44.4 風機的功耗和效率風機的功耗和效率 （1） 有效功率 即輸出功率： e N （4- ey PQ269.5318.5 NN0.7640.200.24kw 10001000 4） （2）軸功率N 軸功率就是風機軸上的輸入功率，若風機的全壓效率為則： （4- y N 0.20.24 N0.270.32kw 0.73 5） （3）電機功率（即風機需要的電機功率） m N （4- m m N KN 6） 式中：風機傳

20、動效率 （?。?m 840. 電機容量儲備系數(shù)（?。㎏51. ，取 m 0.230.3 N1.50.320.38 w 0.84 k 0.35 wk 4.54.5 谷粒在篩面上的運動和篩子參數(shù)的選擇谷粒在篩面上的運動和篩子參數(shù)的選擇 在本設計中采用的是偏心輪連桿機構，為了便于分析討論，現(xiàn)將其簡化為曲柄連桿 機構，則曲柄圓心到偏心輪圓心的偏心距，即：re 谷粒在篩面上，必須對篩面有相對運動才能落入篩孔，而這種相對運動是由篩體運 動傳來的。本清糧機的篩體是由雙偏心輪連桿機構驅動的。 塔里木大學畢業(yè)設計 11 圖 4-1 篩子的運動機構 曲柄中心與連桿在篩體上的鉸接點的連線即篩子的運動方向，其余水平方

21、向的夾角 叫振動方向角，以逆時針方向為正，順時針為負。篩面與水平面的夾角為，小于 谷粒與篩面的摩擦角設篩體的兩吊桿長度相等且互相平行，吊桿長度和連桿長度遠大 于篩子的振幅，則篩上各點的運動軌跡相同，并近似于一直線。因此可將篩體的運AB 動看作簡諧運動。設篩子的運動以方向為正，谷粒沿篩面的相對運動以沿篩面向上OM 為正，則篩子的運動可用下式表示： 位移 trCosx 速度 tSinr dt dx x 加速度 tCosrx 2 式中 曲柄半徑r 曲柄角速度 時間t 在時間內篩體的加速度為負值，方向向左，在時間內，加速 2 3 2 2 5 2 3 度為正值，方向向右。慣性力則與加速度方向相反。I 設

22、曲柄位于、象限時，加速度為正指向右方，此時作用于谷粒的力有重PIIVM 力，篩面法向反力，慣性力，其中。mgNNtanF )(ISinmgCosN 設谷粒沿篩向上滑動的加速度為，則：AB 2 AB 2 dt d （4-FmgSinICos dt d m 2 AB 2 )( 7） 化簡后可得： （4- )()( Cos )Sin( g-tCosr dt d Cos Cos 2 2 AB 2 8） 設，則： Cos Cos)( （4- )( Cos )Sin( gtCosr dt d1 2 2 AB 2 9） 塔里木大學畢業(yè)設計 12 當時，0,谷粒將沿篩面上滑，當tCosr 2 )( Cos )

23、Sin( g 2 AB 2 dt d 時，即可求出谷粒的上滑的極限角速度。即1tCos )( Cos )Sin( g r 2 令，則時谷粒將向上滑動，因此可得使K g r 2 )( Cos )Sin( 1 K 1 KK 谷粒向上移動的曲柄極限轉速為： （4- )( rCos )gSin(30 n1 10） 當曲柄位于、象限內時，篩體具有負加速度，使谷粒沿篩面向下移動的IIIIIAB 力為： （4- mgSinICosF dt d m 2 BA 2 )( 11） 將trCosmxmI 2 tantSinrCosgCosmNtanF 2 )( 代入上式，有 （4- Cos Sin g Cos )C

24、os( trCos dt d 2 2 BA 2 )( 12） 令，則上式可寫作 Cos )Cos( （4- )( )( Cos Sin gtrCos dt d1 2 2 BA 2 13） （4-3）式與（4-9）式的不同點在于前是負號，而是向下的。由于，在 BA 左向時限內篩體的加速度為負，最小值為，故在時，tCos1 )( )( Cos Sin gr 2 相對加速度等于零。令此時的為，則被篩物沿篩面向下移動的篩體運動體制限界 2 指標為： 2 K （4- )( )( Cos Sin K g r 2 2 14） 當時，。0)( tanK2 當時，谷粒才能向下滑動，此時曲柄的極限轉速為 2 KK

25、 （4- )( rCos )gSin(30 n2 15） 當時，0 )( tan r g30 n2 塔里木大學畢業(yè)設計 13 由于)(ISinmgCosN 當時谷粒被拋起，即0N )(ISinmgCos 即 ： )Sin( gCos trCos 2 因為最大值為 1，當時，谷粒即被拋起。tCos )( Sin Cos g r 2 令，則時谷粒將被拋起。 )( Sin Cos 3 K 3 KK 谷粒在篩面上的運動狀態(tài)取決于篩子的運動指數(shù)與、間的關系。隨著相互K 1 K 2 K 關系的不同，可能有下列不同的狀態(tài)： ， 相對靜止 2 KK 1 KK 僅向下運動，只有后移無前移 21 KKK 僅向上運

26、動，只有前移無后移 12 KKK 可向上和向下運動，下滑上滑 213 KKKK 可向下和向上運動，上滑下滑 12 KKK 經過以上的分析可以得出拋離條件為：拋離只能出現(xiàn)在右半周內即在內， 2 3 2 即在后移過程中，時，脫出物拋離篩面。拋離極限轉速為 3 K )( Sin Cos 3 KK 。 3 K r g30 n 在本設計中，所設計的是清糧篩，要求無拋離，后移大于前移，運動特征值狀態(tài)為： ，所取參數(shù)值為：，將這些數(shù)據(jù)代人 213 KKKK o 2 o 20 o 30 上述相關表達式有： 1 K )( Cos )Sin( 460 Cos48 Sin18 o o . 380 Cos8 Sin2

27、2 Cos Sin K o o 2 . )( )( 3 K132 Sin28 2Cos Sin Cos o o . )( )( 很明顯，前面所取的運動特征值滿足清糧篩的條件。2K 213 KKKK 為了使本清糧機能夠適應較寬的范圍，上篩選擇魚鱗篩。因為它本身就具有較大的下 移能力，而且還有氣流的吹送，故篩面選擇上傾，上傾角 為正值，這樣可以增加篩落 強度，取 a=2 度；下篩谷粒篩傾角很小，選擇下傾，選用 a=-2 度，選擇長孔篩。 塔里木大學畢業(yè)設計 14 塔里木大學畢業(yè)設計 15 總總 結結 此小型清糧機的設計機構緊湊，結構簡單，操作與維護方便，從傳動部分到工作部分， 理論上符合設計的最初

28、要求，但是偏心機構處與各軸承處，篩架軸的接觸端需要經常加 潤滑油，以減小摩擦，增加零部件的使用壽命。風機和電機的底座處均有皮帶張緊螺栓， 可在一定范圍內調節(jié)風機和大帶輪的轉速。 設計的缺點是由于整體機構由電機驅動，所以會受電源的限制，導致使用場地的局限 性。 此設計完全屬于理論設計，缺乏實物與實踐，且本人的知識有限，若要生產實物，必 須要進一步的進行深層次的分析計算。 塔里木大學畢業(yè)設計 16 致致 謝謝 緊張忙碌但卻充實的畢業(yè)設計即將結束了，這次畢業(yè)設計，不但讓我得到了一個很好 的鍛煉，而且還為我今后的實際工作做了一個很好的鋪墊；同時，我所學的知識得到了 一次全面系統(tǒng)地檢查和再學習，達到了知

29、識的融會貫通。在實際設計中，我的同學和老 師給了我很大的幫助，在此向他們表示感謝！ 我的畢業(yè)設計是在蘭海鵬老師的悉心指導下完成的，蘭老師給予了我很大的幫助。 無論工作多么繁忙，他對我設計所進行的指導總是一絲不茍，鼓勵我大膽創(chuàng)新，在設計 過程中，蘭老師對我悉心教導、耐心啟發(fā)的教學態(tài)度、和藹樂觀的風范、嚴謹治學的科 研作風、靈活運用知識、解決問題的能力，都給我留下了深刻的印象。在此，謹向蘭老 師表示我最衷心、最誠摯的謝意！ 塔里木大學畢業(yè)設計 17 參考文獻參考文獻 1 賈晶霞,劉俊峰,楊欣,馮曉靜,張寶民.振動篩篩分性能的影響因素及分析J.河北農業(yè) 大學學報,2003,01:86-89. 2 孫

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