畢業(yè)論文-家用小型玉米脫粒機的設計

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內 容 摘 要從 1785 年蘇格蘭人安朱梅克( AndrewMeikle)發(fā)明第一個回轉滾筒脫粒裝置以來, 人們對玉米脫粒裝置做了大量的試驗和研究, 不斷開發(fā)出新的玉米脫粒裝置。1815 年, 美國開發(fā)出世界上第一臺專用于玉米脫粒的手工操作玉米脫粒機。之后人們對于玉米脫粒裝置的改進一直沒有停止過。上個世紀 70 年代初期, 我國自行研制的沖擊式原理玉米脫粒機得到了普及應用, 當時以大、中型脫粒機為主。進入 80 年代后, 農(nóng)村開始實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制, 我國又相繼研發(fā)了沖擊式原理的一系列中、小型玉米脫粒機, 以適應農(nóng)戶的生產(chǎn)需要。 隨著社會的發(fā)展，機械化在我國普及的速度很快，由于我國是農(nóng)業(yè)大國而且農(nóng)業(yè)是我國的經(jīng)濟基礎，所以普及機械化對于我過農(nóng)業(yè)的發(fā)展是至關重要的，但是由于我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，大都屬于小農(nóng)經(jīng)濟，所以決定了在某些方面大型的機械很難普及，所以需要普及一些小型的家用機械。玉米脫粒機就是其中一個很典型的實例，隨著人們的玉米產(chǎn)量的不斷增加，玉米脫粒就成為了一個擺在人們而前的一個問題，人工脫粒太慢，費時間，而且需要的人很多，很不方便，玉米脫粒機的出現(xiàn)，解決了這一問題，需要的人工少，而且主要是工作效率有大大的提高，所以玉米脫粒機是農(nóng)家不可缺少的必備農(nóng)機。玉米脫粒機是玉米脫皮后，經(jīng)過一段時間的風干，然后將玉米利用脫粒機使玉米和玉米芯分開，這種機械就是玉米脫粒機。它的工作原理是:玉米脫粒機在進行玉米脫粒時，利用釘齒滾筒回轉運動的釘齒與篩網(wǎng)之間的間隙相配合，使玉米粒拖下(釘齒滾筒和篩網(wǎng)之間的揉搓作用，將玉米粒脫離玉米芯，井借助其他的機械機構將玉米粒和玉米芯分別從兩個不同的出口排出機體之外，籽粒由篩孔分離出去，玉米芯從機器尾部排出，玉米絲，皮屑從風口排出。循環(huán)脫粒，不斷的進行填入—脫?！懦鰴C體這一循環(huán)。該種機器，脫粒的效率由滾筒的長度和直徑而確定，人們可根據(jù)自己的脫粒效率，合理的選用適當?shù)挠衩酌摿C。關鍵詞玉米脫粒機；脫粒結構；設計AbstractIn 1815, the United States developed the world's first dedicated to corn threshing hand-operated corn thresher. Improvement for corn threshing device after people have never stopped. The early 70's of last century, China's self-developed impact principle of corn threshing machine is widely used in large, medium, when threshing machine. After entering 80 age, rural began to implement the household contract responsibility system, our country has developed a series of impact principle, small corn thresher, in order to meet the production needs of farmers. With the development of society, the mechanization in China spread very quickly, because China is a big agricultural country and agriculture is the economic foundation of our country, so the application of mechanized is crucial for the development of our agriculture, but the agricultural current situation of our country, mostly belonging to the small-scale peasant economy, so the decision in some aspects. Large machinery is difficult to popularize, so need to popularize some small household machinery. Corn threshing machine which is a very typical example, along with the people of the maize yield increase, corn threshing became a priority in an issue that people first, manual threshing too slow, time-consuming, and requires a lot of people, very inconvenient, corn threshing machine, to solve the a problem, need less labor, and is mainly the work efficiency is greatly improved, so the corn thresher is essential for an agricultural farm. In 1815, the United States developed the world's first dedicated to corn threshing hand-operated corn thresher. Improvement for corn threshing device after people have never stopped. The early 70's of last century, China's self-developed impact principle of corn threshing machine is widely used in large, medium, when threshing machine. After entering 80 age, rural began to implement the household contract responsibility system, our country has developed a series of impact principle, small corn thresher, in order to meet the production needs of farmers. With the development of society, the mechanization in China spread very quickly, because China is a big agricultural country and agriculture is the economic foundation of our country, so the application of mechanized is crucial for the development of our agriculture, but the agricultural current situation of our country, mostly belonging to the small-scale peasant economy, so the decision in some aspects. Large machinery is difficult to popularize, so need to popularize some small household machinery. Corn threshing machine which is a very typical example, along with the people of the maize yield increase, corn threshing became a priority in an issue that people first, manual threshing too slow, time-consuming, and requires a lot of people, very inconvenient, corn threshing machine, to solve the a problem, need less labor, and is mainly the work efficiency is greatly improved, so the corn thresher is essential for an agricultural farm.The corn thresher is corn peeling, after drying for a period of time, then the use of corn thresher for corn and corn cob separately, this machine is the corn threshing machine. Its working principle is: corn thresher for corn threshing, the gap between tooth and nail screen tooth cylinder rotary motion of the match, the corn grain down (between the nail tooth roller and a screen kneading action, the corn grain from corn cob, I Suke and other mechanical corn and corn cob respectively from two different outlet outside a machine body, separated by the sieve grain, corn cob discharging machine tail, from corn silk, dander from outlet. Circular threshing, the threshing - fill - discharge the body of the loop. This kind of machine, the threshing efficiency by the drum length and diameter is determined according to the threshing efficiency, people can own, corn thresher, the reasonable selection of appropriate.Key wordcorn sheller；Threshing structure；design目 錄1.引言……………………………………………… 32.玉米脫粒機的總體結構的設計………………… 52.1 玉米脫粒機的整體結構…………………… 52.2 玉米脫粒機的總體設計……………………… 63.電動機的選擇………………………………………73.1 電動機的轉速………………………………… 73.2 釘齒滾筒上釘齒的轉速……………………… 73.3 電動機的功率………………………………… 83.3.1 脫粒機主軸上需要的功率………………83.3.2 離心式鼓風機的功率……………………83.3.3 所需電動機的總功率……………………104.帶及帶輪的設計……………………………………114.1 傳動帶的設計………………………………… 124.1.1 確定計算功率……………………………124.1.2 選擇 V 帶的帶型…………………………124.1.3 確定帶輪的基準直徑……………………124.1.4 確定傳動中心距 a 和 V 帶的基準長度…134.1.5 計算中心距 a 及其變動范圍……………134.1.6 驗算主動輪上的包角……………………134.1.7 確定 V 帶的根數(shù)…………………………144.1.8 確定單根 V 帶的初拉力的最小值………144.1.9 計算 V 帶傳動作用在軸上的壓力………105.V 帶輪的結構設計…………………………………155.1 帶輪的材料選擇……………………………… 155.2 帶輪的結構設計……………………………… 155.2.1 主動帶輪的結構選擇……………………155.2.2 從動帶輪的設計…………………………156.傳動軸的設計 ………………………………………16 6.1 確定主軸的各段直徑和長度………………… 186.2 初步選擇輸出軸系…………………………… 186.3 確定輸出軸上的圓角半徑值………………… 196.4 求軸上所受的力和力矩……………………… 196.5 校核軸的強度………………………………… 227.校核軸承的強度…………………………………… 238.滾筒的設計………………………………………… 239.釘齒的設計………………………………………… 2510.篩網(wǎng)的設計…………………………………………2511.入料口及脫粒上蓋的設計…………………………2612.除塵裝置的設計……………………………………2813.機架的設計…………………………………………2914.軸承座的設計………………………………………3015.玉米脫粒機上標準件的選擇………………………3115.1 玉米脫粒機上螺栓的選擇……………………3115.2 鍵的選擇………………………………………3116.玉米脫粒機的使用和維護…………………………31 16.1 玉米脫粒機的使用和維護……………………3116.2 玉米脫粒機的維修與保養(yǎng)……………………32結論………………………………………………………33致謝………………………………………………………33參考文獻…………………………………………………341 引言隨著社會的進步，農(nóng)業(yè)機械化已經(jīng)在我國普及開來，特別是一些家用的小型機械也進入千家萬戶之中。而玉米脫粒機作為農(nóng)業(yè)機械化的重要組成部分，它的研究和開發(fā)也是必不可少的?，F(xiàn)在社會中有很多種類的玉米脫粒機。按照脫粒原理可以分為擠壓式、碾壓式、打擊式、差速式和搓擦式 5 類。根據(jù)脫粒滾筒的外形可分為圓盤形、圓柱形和圓錐形。按脫粒滾筒的安放形式又可分為臥式和立式。按脫粒元件來分其種類更多，常見的有紋桿釘齒、弓齒、風扇葉輪及組合式等。(1) 紋桿式脫粒裝置 紋桿式脫粒裝置采用打擊原埋設計，工作時，紋桿滾筒轉動，使玉米穗在齒側面和紋桿頂部與凹板弧面上產(chǎn)生搓擦作用，玉米穗與穗間凹板間產(chǎn)生搓擦，從而實現(xiàn)脫粒。脫粒效率主要取決于打擊速度和打擊機會。該裝置對玉米籽粒傷害較大，但脫凈率和效率高。(2) 桿齒式脫粒裝置 桿齒式脫粒裝置采用桿齒式軸流滾筒，桿齒按螺旋線排列并固定在齒板上。玉米穗通過滾筒前端的喂人螺旋輸送器軸向喂入，從另一軸端排出。工作時，桿齒滾筒轉動，使玉米穗在桿齒和齒板部與凹板弧面上產(chǎn)生搓擦作用，從而實現(xiàn)脫粒。脫粒效率主要取決于桿齒速度。該裝置對玉米籽粒傷害較小，但脫凈率和效率較低。(3)釘齒式脫粒裝置 釘齒式脫粒裝置，是模仿人工用手搓玉米的動作。由于釘齒與滾筒軸之間有一定的夾角，利用釘齒撥動果穗，使果穗在受到推擠的情況下既做向前的運動，又做向上或向下的運動。在運動過程中，與兩側和底部的柵格進行揉搓，并且與篩網(wǎng)做相對運動，既滾動又滑動，以達到擠搓脫粒的效果。果穗相互之間也同樣在受到一定壓力的作用下進行充分的擠搓，并且機內所有果穗的任何部位都有充分的擠搓機會，從而脫掉全部籽粒。釘齒式脫粒裝置脫粒性能好，對不同類型種子玉米的適應性強、效率高、脫凈率高、玉米籽粒破碎率低。(4)形成的差速旋轉來實現(xiàn)玉米穗脫粒。它還可以帶皮脫粒，玉米籽粒仿手工搓落，不傷胚芽。具有玉米穗差速式脫粒裝置 差速式原理設計的脫粒裝置，是利用同方向不同旋轉速度的脫粒元件間所完整、破碎率低、脫凈率高及適應性強等特點。但采用該原理設計的脫粒機一般生產(chǎn)效率低。(5)紐合式脫粒裝置組合式脫粒裝置是對紋桿式、弓齒式、螺旋葉片和板齒進行不同的組合得到組合式軸流滾筒。例如螺旋葉片板齒組合式軸流滾筒，脫粒性能柔和，脫粒效果好，這是一種值得進行深入研究的軸流脫粒裝置。但是造價有點高，不太適合農(nóng)村小家庭用。綜上所述，我們可以知道釘齒式脫粒裝置比較符合我們的要求，所以本課題采用釘齒式脫粒裝置作為研究對象，然后再結合其他的補充機構來整體完成玉米的快速脫粒。它的工作原理是:玉米脫粒機在進行玉米脫粒時，利用釘齒滾筒回轉運動的釘齒與篩網(wǎng)之間的間隙相配合，使玉米粒拖下(釘齒滾筒和篩網(wǎng)之間的揉搓作用，將玉米粒脫離玉米芯，井借助其他的機械機構將玉米粒和玉米芯分別從兩個不同的出口排出機體之外，籽粒由篩孔分離出去，玉米芯從機器尾部排出，玉米絲，皮屑從風口排出。循環(huán)脫粒，不斷的進行填入—脫?！懦鰴C體這一循環(huán)。該種機器，脫粒的效率由滾筒的長度和直徑而確定，人們可根據(jù)自己的脫粒效率，合理的選用適當?shù)挠衩酌摿C。2.玉米脫粒機的總體結構的設計2.1 玉米脫粒機的整體結構本玉米脫粒機的設計主要包括入料部分，玉米脫粒機構，篩選機構，除塵裝置，電機的選擇，帶輪的結構設計和整體機架的設計。入料部分入料口與玉米脫粒機的上蓋部分相連，它是利用一厘米厚的鐵板制成，入料部位與釘齒滾筒的釘齒部位相切，將已撥皮的玉米從入料口進入，下滑到脫粒部位，即釘齒滾筒和篩網(wǎng)之間，進行脫粒玉米脫粒機構玉米脫粒機構主要是由釘齒滾筒、篩網(wǎng)、半圓型上蓋組成。玉米穗在釘齒滾筒與篩網(wǎng)和上蓋之間進行脫粒，將已脫下的玉米粒從篩網(wǎng)上的圓孔漏下，落到下滑板，由倉口排出機體之外，玉米芯借助于滾筒上的螺旋排列的釘齒的螺旋推力和螺旋導向作用，從出料口排出機體之外。篩選機構篩選機構主要是由篩網(wǎng)來完成，它是由一個半圓筒形地鐵板組成的，上面有很多直徑為 20mm 的圓孔。能夠讓玉米粒通過這些篩孔落到下面的滑板上。除塵裝置除塵裝置是通過一個風扇和一個吸風口，把通過篩網(wǎng)落下的玉米粒中的粉塵吹除。電機的選擇為了使玉米脫粒機更加方便，所以本機器采用電力拖動，而且電動機采用節(jié)能的方式，電動機安裝在玉米脫粒機的下部。帶輪的結構設計本機器通過帶傳動是電動機帶動釘尺滾筒和風扇。整體機架的設計機架是由左機架、右機架、出料口、下滑板及穩(wěn)定結實的主機梁組成，機架是玉米脫粒機的主要支撐，他承擔著脫粒機的主要重量和動力、負載和力矩，因此它的設計是許強不弱的部分。機架的兩部分要各自穩(wěn)定，而且相對固定，以便做到機械在運轉過程中不會產(chǎn)生晃動、歪斜，造成人身危險，因此為了機架的堅固，此玉米脫粒機的設計采用三毫米厚的角鐵制成。2.2 玉米脫粒機的總體設計 為了使玉米脫粒機更加方便實用，此玉米脫粒機采用電力拖動，而且電動機也同樣采取節(jié)能式，電動機安裝在玉米脫粒機的下部，與脫粒機的機架的下機梁固定連接，這樣可以節(jié)省電動機所占用的空間。玉米脫粒機從入料到脫粒到分離玉米粒和玉米芯，最后將玉米粒和玉米芯排出機體之外，是玉米脫粒機一體完成的，它最大的優(yōu)點是在短時間內可以完成幾個人的勞動強度，從而提高了工作效率，節(jié)省了勞動時間。此玉米脫粒機有這些優(yōu)點之外，還有安全性能高、效率高、堅固耐用、結構簡單便于維修和保管。圖一3 電動機的選擇3.1 電動機的轉速根據(jù)查閱資料對比本次設計的玉米脫粒機的主軸的轉速在 600-800 為宜，所以本脫粒機的主軸轉速選擇 700 按《機minr minr械設計》中所推薦的傳動比合理取值范圍，取 V 帶的傳動比2～4，即可滿足電動機的轉速與主軸的轉速相匹配，故電動機轉?i速范圍可選為： ～4） 700=1400～2800 。2（??nid?inr3.2 釘齒滾筒上釘齒的轉速根據(jù)實踐測量得知滾筒上設有四排釘尺，每排有 5 到 6 個釘尺，初步測算每個釘齒的均勻受力為 40 ，當玉米脫粒機正常工作時N釘齒滾筒上的釘齒快速旋轉，其中均有兩條釘齒條受玉米所給的切向力，而另外兩個釘齒條是空行程，因此，，即玉米脫粒機正常工作時，受到的NZMNF48026*???切向力為 480 。其中： —釘齒所受的力—參與工作的釘齒個數(shù)—參與工作的釘齒條數(shù)Z當玉米脫粒機的釘齒滾筒快速轉動時，其上釘齒條的釘齒同樣有一定的轉速，這個轉速原于主軸的轉速和釘齒的半徑，即：，smDNV86.510674.3106?????軸?其中： —釘齒的轉速—脫粒機主軸的轉速軸—釘齒距軸心的距離D3.3 電動機的功率3.3.1 脫粒機主軸上需要的功率玉米脫粒機所需功率為 ，應由脫粒機的工作阻力和運轉參數(shù)WP求定，即： ，計算求得： 10VFPW??。Kp81.26.548??3.3.2 離心式鼓風機的功率本風機采用農(nóng)用機械中廣泛采用的農(nóng)用風機，葉片平直，外形為切角矩形，殼體采用蝸殼。玉米中漂浮物的速度為 ，m/s14~5.2p?V在標準情況下，空氣的容重為 。那么風機的風速3/7.12mN???，F(xiàn)初步選擇風機的風速為 8m/s。sm/10~/8假設輕質雜物的質量為 q=0.052kg/s，則空氣的流量為Q= 173.052.?uqU 為輕雜質與空氣量之比的系數(shù)。U=0.2~0.3風機的全壓力 P= dPS?—風扇的靜壓，單篩機構為 15mm 水柱左右sP—風扇的動壓。d Pagvhd 48.1.92710523s ??????????其中 —水的密度， 3m/k風機的參數(shù)計算葉輪的外徑 ???pgn602?D—壓力系數(shù)，值為 0.3~0.4，n —風機的轉速，取 1000r/min?則 =0.171m2風扇的寬度 B=（1~2） =0.342m2D風機出風口的高度 m063.8342.17vh???BQ風扇的功率N= KWP073.96.1027.?葉輪的參數(shù)葉片的寬度 b=（0.11~0.12） =0.12x0.171m=0.021m2D葉片的內徑 b=（0.35~0.5） =（0.35~0.5）x0.171=0.06~0.085m葉片數(shù) z=4~6。取 z=6.3.3.3.所需電動機的總功率電動機功率由公式 來計算，脫粒機傳動裝置的總效率KWPawd??，應由組成傳動裝置的各個部分運動副的效率只積，即a?，其中 、 、 分別為每一個轉動副的效率，選取321??123傳動副的效率值如下：滾動軸承（每對）0.98～0.995 即取 =0.991?V 帶傳動 0.94～0.97 即取 =0.972滾筒轉動 （因為釘齒條固定于滾筒上） 即取 =13則 96.01.90321 ?????a由此可得電動機的功率： KWNVFPd 396.075.1085410 ????????根據(jù)現(xiàn)實家庭的使用情況，電動機選用 220V 的雙電容單向異步電動機，由《機械設計通用手冊》查出兩適宜的電動機型號，因此有兩種不同的傳動比方案，如表 1：表 1 電動機的型號和技術參數(shù)及傳動比 額定功率 電動機轉速 基本參數(shù)方案電動機型號 P/kW 同步轉速滿載轉速效率（%）電動機重量（KG）功率因數(shù)1 YL100L-2 3 2850 2850 78 22 0.952 YL100L2-4 3 1440 1440 77 32 0.95綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動的傳動比，可知方案 2 比較適合。因此選定電動機型號為 YL100L2-4。所選電動機的額定功率 ＝3KW，滿載轉速 =1440r／min，總傳動比適中，dPmn傳動裝置結構較緊湊。如表 2：表 2 其主要參數(shù)如下表滿 載 時型 號額定功率 KW轉速r／min 電流（220V）效 率 %功率因數(shù)額 定 轉 矩最 大 轉 矩YL100L2-4 3 1440 18.6 77 0.95 1.8 1.84.帶及帶輪的設計根據(jù)玉米脫粒機的具體傳動要求，可選取電動機和主軸之間用V 帶和帶輪的傳動方式傳動，因為在脫粒機的工作過程中，傳動件V 帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動，因而使玉米脫粒機工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點。雖然在傳動過程中 V 帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導致兩者的相對滑動，使傳動比不精確但不會影響玉米脫粒機的傳動，因為玉米脫粒機不需要精確的傳動比，只要傳動比比較準確就可以滿足要求，而且 V 帶的彈性滑動對脫粒機的一些重要部件是一種過載保護，不會造成機體部件的嚴重損壞，還有 V 帶及帶倫的結構簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動機與玉米脫粒機之間選用 V 帶與帶輪的傳動配合是很合理的。在主軸和風扇軸之間也選用 V 帶的傳動。選擇 V 帶和帶輪因當從它的傳動參數(shù)入手，來確定 V 帶的型號、長度和根數(shù)，再來確定導輪的材料、結構和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等） ，傳動中心距（安裝尺寸） ，帶輪作用在軸的壓力（為設計軸承作好準備） 。4.1 傳動帶的設計4.1.1 確定計算功率 PKAca??其中： —工作情況系數(shù)—電動機的功率查《機械設計》一書中的表 8—7 可知： =1.0AKKW30.1??caP4.1.2 選擇 V 帶的帶型根據(jù)計算得知的功率 和電動機上帶輪（小帶輪）的轉速 （與caP1n電動機一樣的速度） ，查《機械設計》一書圖 8—11，可以選擇 V 帶的型號為 A 型。4.1.3 確定帶輪的基準直徑（1）初選主動帶輪的基準直徑 ：根據(jù)《機械設計》一書，可1D選擇 V 帶的型號參考表 8—8，選取 =80mm1D（2）計算 V 帶的速度 V：smNDv 03.61604.3160??????V 帶在 ～ 的規(guī)定范圍內，速度 V 符合要求。5sm2電動機與主軸傳動比的計算 06.27142??ni（3）計算從動輪的直徑 2D165m8071421 ????nD為了符合標準根據(jù)《機械設計》表 8-8 選擇 D2=160m4.1.4 確定傳動中心距 a 和 V 帶的基準長度取 )(2)(7.02121DD?????即： 608608??得： ma4?。?0?帶長 01214)()(2aDaLd ?????即： 8684.30???d得： m186L根據(jù)《機械設計》一書中查表 8-2，選擇帶的基準長度 LD =1250mm 4.1.5 計算中心距 a 及其變動范圍傳動的實際中心距 20dDLa???得出 m43?考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要常給出中心距的變動范圍DL015.-min??3.ax?即 413mm≤a≤470mm4.1.6 驗算主動輪上的包角已知 α 1 ≈180 0 -(D2-D1) a5.70a2 ≈180 0 -(D2-D1) .0可知小帶輪上的包角 α 1 小于大帶輪上的包角 a2， 可知小帶輪的上的總摩擦力相應的小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動的工作能力，應使α 1 ≈180 0 -(D2-D1) ≥90 0a5.7求得 α 1 ≈171 0 ≥90 0滿足 V 帶傳動的包角要求。4.1.7 確定 V 帶的根數(shù)計算單根 V 帶的額定功率 Pr由 =80mm 和小帶輪轉速 n=1440 ，查《機械設計》表 8-4a 得1DminrP0 =1.21KW。根據(jù) n=1440 ，i=2.1 和 A 型帶，查《機械設計》表 8-4b 得 P0 =0.16KW。查《機械設計》表 8-5 得 Kα =0.98，查?《機械設計》表 8-2 得 KL =1.11，于是Pr=（P 0 + P0）·K α ·KL =（1.21+0.16）?×0.98×1.11KW 1.5KW?V 帶的根數(shù) 取 z=2 根25.13zrca?P4.1.8 確定單根 V 帶的初拉力的最小值 min0)(F由《機械設計》表 8-3 得 z 型帶的單位長度質量 q=0.10 ，mkg所以=min0)(F NKP 5.196036298.0-5qvz)-5.2( 22ca ??????）（?應使帶的實際初拉力 0Fmin)(4.1.9 計算 v 帶傳動作用在軸上的壓力為了設計安裝帶輪軸和軸承，必須確定 V 帶作用在軸上的壓力，它等于 V 帶兩邊的初拉力之和，忽略 V 帶兩邊的拉力差，則 值minp)(F可以近似由下式算出： ?? NFP 6.78321sin5.962sin)(z21m0in ?????5.V 帶輪的結構設計5.1 帶輪的材料選擇因為帶輪的轉速 ，即 ，轉速比較底，所以材sv03.6?smv25?料選定為灰鑄鐵，硬度為 。1HT5.2 帶輪的結構設計帶輪的結構設計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結構形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸。5.2.1 主動帶輪的結構選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準直徑尺寸 ，而與主動帶輪配合的電動機軸的直徑是 ，因mD801? md281?此根據(jù)經(jīng)驗公式 ，所以主動帶輪采用腹板式。1d5.2?帶輪參數(shù)的選擇： 通過查《機械設計》表 8-10，可以確定主動帶輪的結構參數(shù)， 0fa 38m9f15em7.8h75.2h ??? ?，，，，由公式 B2-f2-z????）（）（L= 3915e1）（）（5.2.2 從動帶輪的設計從動帶輪的結果選擇 因為根據(jù)主動帶輪的基準直徑和傳動比來確定，即 ， ，所以從動帶輪同樣采用腹板式。mD1802?302?通過查《機械設計》表 8-10，可知從動帶輪的結構參數(shù)， 0fa 38m9f15e7.8h75.2h ??? ?，，，，為了增加輔助功能即帶動除塵裝置中的鼓風機，所以在從動輪上多增加一個輪槽 B489215-3f2e1-z????）（）（L= m???）（）（圖二6.傳動軸的設計傳動軸是玉米脫粒機的主要設計部件之一，他在玉米脫粒機正常工作過程中，承擔主要轉矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉零件，玉米脫粒是瞬時沖擊很大，而且沖擊次數(shù)很頻繁的工作環(huán)境，因此傳動軸的設計是很關鍵的一個步驟。它的主要作用是：一是支持軸上所安裝的回轉零件，使其有確定的工作位置；而是傳遞軸上的運動和動力。軸按照軸線形狀的不同，可以分為曲軸、直軸、軟軸和撓形軸等，根據(jù)玉米脫粒機的結構特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求，玉米脫粒機的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸。此軸的設計如下：根據(jù)軸的扭轉強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗公式：30npAd?其中： —軸常用的幾種材料的 的 值0 ??T?0A—主軸上的功率 pkw—主軸上的轉速 nminr軸上的材料由《機械設計》中表 15—1 可以查到，應選取調質處理的 45 號鋼， ，書中表 18—2 取 ，于是得 ：MPB650??0?Amd781.23min??輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內孔，必在軸上開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不消耗輸出軸的強度，可以使周的直徑增加 5%以上，這樣增加輸出軸的尺寸，因而可以提高軸的工作強度。即：md2%)10(26)10(??????主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使輸出軸端的軸徑選為 25 在《機械設計》一書。查表可以得知帶輪的厚度 ，則取輸出軸的段軸徑為mB48?，其長度為 。md25?l501?6.1 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個軸肩，故?、颉蠖蔚妮S直徑 ，長度 。輸出軸的md28?ml25?徑向定位由普通平鍵來完成。根據(jù)查《機械設計》表 6-1 得選用鍵的型號為普通平鍵 為 。lhb?367?6.2 初步選擇輸出軸系 由脫粒機的結構和相關尺寸可知所設計的軸上裝有帶輪和釘齒滾筒，其上的釘齒承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根據(jù) ，初步選取支撐的軸承為深溝球軸承，在《機械設md30?計手冊》查得相心球軸承的代號為 6006，它的結構尺寸 為BDd?，故?、蟆?段與Ⅴ—Ⅵ段的直徑相等，即 。取15? m30?此段長度 。滾動軸承的右端需要一個定位軸肩，且軸肩的ml30?高度必須低于軸承內圈端面的高度，以便拆卸軸承。所以取， 。同理d4l4 mld30,66?根據(jù)實際測量取安裝釘齒的軸 Ⅴ—Ⅵ段的直徑為 ，md405?左、右兩端采用的軸承用軸承座固定軸承，配合為 。已知釘齒67KH滾筒長為 。軸的基本結構如圖m475圖三6.3 確定輸出軸上的圓角半徑 值 r按前面所述的原則，求出軸肩處的圓角半徑 =2mm，詳細見圖。r軸端倒角在軸的兩端均為 ，小軸肩為 軸肩的作用是使階0452?0451?梯直軸在軸徑改變截面上減小應力集中。6.4 求軸上所受的力和力矩求輸出軸上的所受作用力的大小根據(jù)公式： 求得 npT??950其中： —電動機的額定功率 pkw—主軸的轉速 nmir即： 6.4092873950????NT釘齒上的合力根據(jù)公式： 求得dFt2其中 ： —輸出軸的軸心到釘齒定的距離即 ： Nt 102386.49??根據(jù)公式： 求得%trF其中：80%—徑向力占圓周力的百分數(shù) （根據(jù)《脫粒機》查得）即 ： NFr8190123??由于玉米脫粒機的主軸軸向不受力。則取 （根據(jù)《脫0?aF粒機》 查得圓周力 徑向力 軸向力 的方向.tFraF軸上水平面內所受支反力根據(jù)公式： 求得321LRtH???其中： —2Lm5.1634m05.6?—33即 ： NRH5.46.182????根據(jù)公式： 求得 12HtRF?即 ： NRH3586102???軸在垂直面內所受的支反力根據(jù)公式： 求得321LDFRarv???其中 ： —釘齒的頂端到主軸軸心的距離 Dm即 ： NRv 532.465.1809????根據(jù)公式 ： 求得2vrvF?即 ： 739作彎矩圖 在水平面內，軸上 、 、 三點的彎矩為 ：BCD根據(jù)公式 ： 0?HM求得21LRC?即： m5.4.865???NH作水平面內彎矩圖如圖（b）所示在垂直面內，軸上 、 、 三點的彎矩為 ： BCD根據(jù)公式 ： 0?VM求得21LRvc?即 ： mN??9185.63根據(jù)公式 ： 求得212DFavc???即 ： Mcv?982作垂直面內彎矩圖如圖 （c）所示合成的彎矩為 ：0?DBMmNCVHc ???? 3.15826)92()5.1240(21cv2作軸的合成彎矩圖如圖 （d）所示。作當量彎矩圖（彎矩、扭矩合成圖）B 點： mNTMBCa ?????24576.098.?C 點左側 ：mNca ?????? 6.1073)6.098.()3.15()( 22221D 點右側 ： mNcca??6072作軸的當量彎矩圖 （e）所示。圖四6.5 校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當量彎矩的強度（既危險截面 c 的強度） 。由經(jīng)驗公式及上面計算出的數(shù)值可得出。公式 ： ??acac MPWTM???????22)(式中 ： —軸的抗彎拋面模量， 3m—軸的許用應力， 。按軸實際??a所受彎曲應力的循環(huán)特性，在 、 、 中選取其相應的數(shù)b1??b0??b1??值，從《機械設計》可以查出。acac MPWM1.2540.6731???按《機械設計基礎》書中查得，對于 的碳鋼，60B?a承受對稱循環(huán)變應力時的許用應力 ??caⅢ1.255????7.校核軸承的強度已知軸承受到的徑向載荷為 ，軸向載荷 。預期的使NF6.783r 0aF用壽命為 。h50'h?L則 6.783raF所以 ea?軸承的當量動載荷 )(rapYFXfP??由《機械設計》表 13-5 可以查的 X=1，Y=0根據(jù)《機械設計》表 13-6 查的， ，取 則8.1~2?pf 8.1?pfNOP540)5.071(8. ????則軸承的基本額定動載荷?6'h10nLC?查《機械設計》可知 3則 N8.3105766???已知選擇的 6006 軸承的 可知 所以軸承選取的軸承KC2.3r rC?滿足需求。8.滾筒的設計滾筒類型的設計常用的滾筒形式有圓柱形滾筒和圓錐形釘齒滾筒。圓柱形滾筒可以連同釘齒整體鑄造，也可以在鑄造滾筒上安裝釘齒。它的結構簡單，成本低，脫粒質量好，因而應用比較多。圓錐形滾筒一般由齒板座、齒板和釘齒等組合而成的，所以制造成本較高。由以上可知，本脫粒機選用圓柱形滾筒。滾筒通過左右兩邊的圓盤固定在軸上。圓盤中間有中心孔可以套在軸上，然后通過焊接的方法和軸固定。圓盤和滾筒之間通過焊接的方法連接。通過測量，本脫粒機的滾筒選取直徑為 90mm，長度為 465mm。滾筒厚度為 5mm。材料選用 45 鋼制成。圓盤同樣采用厚度為 5mm 的45 鋼制成，為了方便和滾筒焊接，直徑選取為 90mm。為了方便圓盤能夠裝套在軸上，所以圓盤的中心孔應定為 34mm。 （裝套圓盤的軸的直徑 ）ml34?