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目錄
1.引言 1
2.玉米脫粒機總體結(jié)構(gòu) 1
2.1入料部分 1
2.2脫粒部分 1
2.3篩選部分 2
2.4風選部分 2
2.5機架部分 2
3.玉米脫粒機的設(shè)計 3
3.1電動機的選擇 3
3.2釘齒條上的釘齒轉(zhuǎn)速 4
3.3釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速 4
3.4電動機的功率 4
3.5電動機的轉(zhuǎn)速 5
4.輥子帶及帶輪的設(shè)計 7
4.1傳動帶的設(shè)計 7
4.1.1確定計算功率 7
4.1.2選擇V帶的型號 7
4.1.3確定帶輪的基準直徑 8
4.1.4確定傳動中心距和帶長 8
4.1.5驗算主動輪上的包角 9
4.1.6確定V帶的根數(shù) 9
4.1.7計算單根V帶的初拉力的最小值 10
4.1.8計算壓軸力 10
4.2 V帶帶輪的設(shè)計 10
5.輥子傳動軸的設(shè)計 12
5.1根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑 12
5.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 13
5.3確定輸出軸上的圓角半徑值 14
5.4按彎扭合成條件校核軸的強度 14
5.4.1作軸的簡圖 14
5.4.2求輸出軸上的所受作用力的大小 14
5.4.3釘齒條上的合力 15
5.4.4軸上水平面內(nèi)所受支反力如圖 15
5.4.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力 15
5.4.5作彎矩圖 16
5.4.6作彎矩圖 17
5.4.7作當量彎矩圖（彎矩、扭矩合成圖） 17
5.5校核軸的強度 17
6.釘齒條的設(shè)計 18
7.凹板的設(shè)計 19
8.入料口及脫粒機上蓋的設(shè)計 20
9.風扇帶及帶輪的設(shè)計 21
9.1傳動帶的設(shè)計 21
9.1.1確定計算功率 21
9.1.2選擇V帶的型號 22
9.1.3確定帶輪的基準直徑 22
9.1.4確定傳動中心距和帶長 22
9.1.5驗算主動輪上的包角 23
9.1.6計算單根V帶的初拉力的最小值 23
9.1.7計算壓軸力 24
9.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
10.風機傳動軸設(shè)計 25
10.1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 26
10.2初步選擇輸出軸系 26
10.3確定輸出軸上的圓角半徑值 27
10.4按彎扭合成條件校核軸的強度 27
10.4.1求輸出軸上的所受作用力的大小 27
10.4.2釘齒條上的合力 27
10.5校核軸的強度 28
11.風扇葉及風扇蓋設(shè)計 28
12.機架的設(shè)計 29
13.軸承座的選用 30
14.螺栓的選用 30
15.玉米脫粒機的安全操作 31
15.1超速運轉(zhuǎn),機械“爆炸” 31
15.2禁止過疲勞或酒后操作 31
15.3應(yīng)用合理 31
15.4安全規(guī)則 32
16.玉米脫粒機的維護 32
16.1玉米脫粒機的技術(shù)保養(yǎng) 33
16.2玉米脫粒機的保管 33
致謝 34
參考文獻 35
1.引言
玉米是世界三大糧食作物之一，種植面積僅次于水稻和小麥，位居第三。玉米即是糧食優(yōu)勢畜禽飼料中的主要成分，還是化工、醫(yī)藥、視頻、能源等多種產(chǎn)品的重要原料，在各國的糧食安全和國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。20世紀90代以來，世界各國對玉米的需求量和利用率均呈上升趨勢。
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。在玉米脫粒機技術(shù)發(fā)展初期，兩種玉米脫粒裝置的發(fā)明具有重要意義：1785年蘇格蘭人安朱·梅克發(fā)明了第一臺回轉(zhuǎn)滾筒式玉米脫粒裝置，從而開創(chuàng)了機械脫粒的先河。1812年美國人發(fā)明了世界上第一臺手動盤式玉米脫粒裝置。隨著玉米脫離技術(shù)的發(fā)展，玉米脫粒裝置收到國內(nèi)外農(nóng)機工作者的極大關(guān)注。
它的工作原理是：玉米脫粒機利用釘齒滾筒回轉(zhuǎn)運動的釘齒與圓孔式凹板之間的間隙相配合，在釘齒滾筒和圓孔式凹板之間的揉搓作用下，將玉米粒脫離玉米芯，并借助其他的機械機構(gòu)將玉米粒和玉米芯分別從兩個不同的出口排出機體之外，循環(huán)脫粒。同時，風篩裝置將雜質(zhì)排出。循環(huán)不斷的進行入料、脫粒、排出機體。
2.玉米脫粒機總體結(jié)構(gòu)
玉米脫粒機主要組成部分：入料口、釘齒脫粒滾筒軸、圓孔式凹板、風機和機架等部分組成。整體組成如圖1所示：
2.1入料部分
入料口與玉米脫粒機的上蓋部分相連，它是利用2mm厚的冷軋鋼板制成。將已剝皮的玉米從入料口進入，下滑到脫粒部位，即釘齒滾筒和圓孔式凹板之間，進行脫粒。
2.2脫粒部分
脫粒部分主要是由圓孔式凹板、釘齒滾筒、半圓型上蓋組成。由釘齒打擊玉米穗，使玉米籽粒產(chǎn)生振動和慣性力而破壞它與穗軸之間的連接，在釘齒滾筒的轉(zhuǎn)動下齒側(cè)面間和釘齒頂部與凹板弧面間產(chǎn)生搓擦，實現(xiàn)脫粒。
2.3篩選部分
篩選部分主要是由圓孔式凹板完成。凹板的圓孔與快速旋轉(zhuǎn)的釘齒滾筒將將玉米強行脫粒。無論是工作時還是安裝時，圓孔式凹板是固定不動的。玉米脫粒之后，再將玉米粒經(jīng)過圓孔式凹板，從凹板的圓孔漏出，順著斜滑板滑出機體之外，目的是將玉米粒和玉米芯分開。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(dǎo)向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出機體之外。
2.4風選部分
風選部分由出糠口、風扇等組成。玉米粒經(jīng)凹板滑下，通過風扇的風力，將籽粒中輕質(zhì)雜質(zhì)由出糠口吹出機外。
2.5機架部分
機架是由左機架、右機架、出料口、下滑板及穩(wěn)定結(jié)實的主機梁組成。機架的各部分要各自穩(wěn)定，而且相對固定，以便做到機械在運轉(zhuǎn)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(shè)計采用三毫米厚的角鐵制成。
3.玉米脫粒機的設(shè)計
根據(jù)《脫粒機》一書的介紹，有關(guān)玉米脫粒機TY—4。5型的相關(guān)設(shè)計的參考數(shù)據(jù)：脫粒機主軸為750～850，圓孔式凹板的直徑為320，其凹板的長度為900在主軸上設(shè)有四條釘齒條，每條釘齒條上均勻分布著十個釘齒，總共40個釘齒呈螺旋均勻安裝，以便玉米芯隨螺旋釘齒的螺旋作用排出機體之外，釘齒滾筒的直徑為220，滾筒上的釘齒長度為45。
3.1電動機的選擇
根據(jù)實踐測量得知每個釘齒的均勻受力為，當玉米脫粒機正常工作時釘齒滾筒上的釘齒條快速旋轉(zhuǎn)，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，受到的切向力為。
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)
3.2釘齒條上的釘齒轉(zhuǎn)速
當玉米脫粒機的釘齒滾筒快速轉(zhuǎn)動時，其上釘齒條的釘齒同樣有一定的轉(zhuǎn)速，這個轉(zhuǎn)速原于主軸的轉(zhuǎn)速和釘齒的半徑，即：，
其中：—釘齒的轉(zhuǎn)速
—脫粒機主軸的轉(zhuǎn)速
—釘齒距軸心的距離
3.3釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速
玉米脫粒機所需功率為，應(yīng)由脫粒機的工作阻力和運轉(zhuǎn)參數(shù)求定，即：，計算求得：
。
3.4電動機的功率
電動機功率由公式
計算，脫粒機傳動裝置的總效率，應(yīng)由組成傳動裝置的各個部分運動副的效率只積，即 ，其中、、 分別為每一個轉(zhuǎn)動副的效率，選取傳動副的效率值如下：
滾動軸承 球軸承(稀油潤滑) =0。99
V帶傳動 =0。96
滾筒轉(zhuǎn)動 （因為釘齒條固定于滾筒上） 即取 =1
則
由此可得電動機的功率：
3.5電動機的轉(zhuǎn)速
根據(jù)資料《脫粒機》一書可查得主軸的轉(zhuǎn)速在 750～850，按《機械設(shè)計指導(dǎo)書》中表一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(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配，故電動機轉(zhuǎn)速范圍可選為：～～。
根據(jù)工作環(huán)境要求,按《現(xiàn)代機械設(shè)計手冊》選用Y系列(IP44)封閉式三相異步電動機。符合電動機轉(zhuǎn)速范圍的三相異步電動機轉(zhuǎn)速的有720，1440，2900，根據(jù)容量和相關(guān)轉(zhuǎn)速，由《機械設(shè)計通用手冊》查出三種適宜的電動機型號，因此有三種不同的傳動比方案，如表1：
表1 電動機的型號和技術(shù)參數(shù)及傳動比
方案
電動機型號
額定
功率
電動機轉(zhuǎn)速
基本參數(shù)
P/kW
同步轉(zhuǎn)速
額定轉(zhuǎn)速
效率（%）
電動機重量（KG）
功率因數(shù)
1
Y160S2-2
7.5
3000
2900
86.2
72
0.88
2
Y132M-4
7.5
1500
1440
87.0
79
0.85
3
Y160SM-6
7.5
1000
970
86.0
119
0.78
4
Y160L-8
7.5
750
715
72.0
145
0.75
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Y132M-4。所選電動機的額定功率＝7。5kw，額定轉(zhuǎn)速=1440，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表2：
表2 其主要參數(shù)如下表
型 號
額定功率
KW
滿 載 時
堵轉(zhuǎn)電流
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
電流（380V）
效 率
%
功率因數(shù)
Y132M-4
7.5
1440
15
87.0
0.85
7
2.2
2.3
表３ 電動機尺寸列表
單位
中心高
H
外形尺寸
底腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
電動機的輸出軸尺寸
132
4.輥子帶及帶輪的設(shè)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。
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(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)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(shè)計軸承作好準備）。
4.1傳動帶的設(shè)計
4.1.1確定計算功率
其中：—工作情況系數(shù)
—電動機的功率
查《機械設(shè)計》一書中的表8—7 可知：=1。0
4.1.2選擇V帶的型號
根據(jù)計算得知的功率和電動機上帶輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速（與電動機一樣的速度），查《機械設(shè)計》一書圖8—11，可以選擇V帶的型號為B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(shè)計》一書，可選擇V帶的型號參考表8-6，選取。
（2）計算V帶的速度V：
V帶在～的范圍內(nèi)，速度V符合要求。
電動機與主軸傳動比的計算
（3）計算從動輪的直徑
根據(jù)表8-8,圓整為
4.1.4確定傳動中心距和帶長
取
即：
得：
?。?
帶長
即：
得：
按《機械設(shè)計》一書中查表8-2，選帶的基準長度 。
實際的中心距可按下列公式求得：
經(jīng)驗公式：
求得 ：
4.1.5驗算主動輪上的包角
即：
求得 ： 滿足V帶傳動的包角要求。
4.1.6確定V帶的根數(shù)
計算單根V帶的額定功率
由,查表8-4a 得
根據(jù)，和B型帶，查表8-4b得
查表8-5得表8-2得于是
計算V帶根數(shù)z
取3根。
4.1.7計算單根V帶的初拉力的最小值
由表8-3得B型帶的單位長度質(zhì)量
應(yīng)使帶的實際初拉力
4.1.8計算壓軸力
為壓軸力的最小值
4.2 V帶帶輪的設(shè)計
帶輪的材料選擇
因為帶輪的轉(zhuǎn)速，即，轉(zhuǎn)速比較底，所以材料選定為。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸，設(shè)計如下：
主動帶輪的結(jié)構(gòu)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，，所以主動帶輪采用腹板式。
帶輪參數(shù)的選擇： 通過查《機械設(shè)計》一書，確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他尺寸根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求出。
表４ 帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm）
帶的型號
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
主動帶輪的厚度可以由計算公式： 求得
即 ：
從動帶輪的設(shè)計
從動帶輪的結(jié)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。
從動帶輪的參數(shù)選擇：通過查《機械設(shè)計》一書，查得帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表，其他尺寸根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求出。
帶的型號
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
從動帶輪的厚度可以由計算公式： 求得
即 ：
從動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖3：
圖3 從動帶輪的結(jié)構(gòu)
5.輥子傳動軸的設(shè)計
傳動軸是玉米脫粒機的主要設(shè)計部件之一，他在玉米脫粒機正常工作過程中，承擔主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)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(shè)計是很關(guān)鍵的一個步驟。它的主要公用是：一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)計如下：
5.1根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗公式：
其中：—軸常用的幾種材料的的值
—主軸上的功率
—主軸上的轉(zhuǎn)速
軸上的材料由《機械設(shè)計》一書中表15—1 可以查到，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，，書中表15—3取，于是得 ：
輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)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：
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24。由于帶輪的厚度，再加上風扇帶輪的厚度B=18mm,則取輸出軸的右段軸徑為，其長度為。
5.2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 ，輸出軸的徑向定位由普通平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵為。鍵的型號可以通過查《機械設(shè)計》一書取得。
初步選擇輸出軸系
由脫粒機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)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調(diào)心球軸承，在《機械設(shè)計手冊》查得調(diào)心球軸承的型號為1306，它的結(jié)構(gòu)尺寸為，故?、蟆舳闻cⅤ—Ⅵ段的直徑相等，即。
考慮到機體的制造誤差等原因造成的安裝錯位或是借口不齊等，滾動軸承應(yīng)在機體內(nèi)有一段移動的位移，查《機械設(shè)計手冊》可得位移量。
取安裝釘齒的軸Ⅳ—Ⅴ段的直徑為，，左、右兩端采用的軸承用軸承座固定軸承，配合為，其上在距離處，焊接釘齒滾筒，已知釘齒滾筒長為。軸的基本結(jié)構(gòu)如圖4：
5.3確定輸出軸上的圓角半徑值
按前面所述的原則，求出軸肩處的圓角半徑的值，詳細見圖。軸端倒角在軸的兩端均為，小軸肩倒圓角為R1。軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應(yīng)力集中。
5.4按彎扭合成條件校核軸的強度
5.4.1作軸的簡圖
軸的結(jié)構(gòu)
5.4.2求輸出軸上的所受作用力的大小
根據(jù)公式： 求得
其中：—電動機的額定功率
—主軸的轉(zhuǎn)速
即：
5.4.3釘齒條上的合力
根據(jù)公式： 求得
其中 ：—輸出軸的軸心到釘齒定的距離
即 ：
根據(jù)公式： 求得
其中：80%—徑向力占圓周力的百分數(shù) （根據(jù)《脫粒機》查得）
即 ：
根據(jù)公式： 求得
由于玉米脫粒機的主軸軸向不受力。 則取 （根據(jù)《脫粒機》查得）
圓周力 徑向力 軸向力 的方向如圖所示（b）
5.4.4軸上水平面內(nèi)所受支反力如圖
根據(jù)公式： 求得
其中：—是輸出軸上Ⅲ—Ⅳ段的中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端二分之一處的距離
—是輸出軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端二分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離
即 ：
根據(jù)公式： 求得
即 ：
5.4.5軸在垂直面內(nèi)所受的支反力
根據(jù)公式： 求得
其中 ：—釘齒的頂端到主軸軸心的距離
即 ：
根據(jù)公式 ： 求得
即 ：
5.4.5作彎矩圖
在水平面內(nèi)，軸上、、三點的彎矩為 ：
根據(jù)公式 ：
求得
即：
作水平面內(nèi)彎矩圖如圖1（b）所示
在垂直面內(nèi)，軸上、、三點的彎矩為 ：
根據(jù)公式 ：
求得
即 ：
根據(jù)公式 ： 求得
即 ：
作垂直面內(nèi)彎矩圖如圖 1 （c）所示
合成的彎矩為 ：
作軸的合成彎矩圖如圖 1 （d）所示。
5.4.6作彎矩圖
根據(jù)公式 ： 求得
即 ：
其中 ： —電動機的額定功率
—主軸轉(zhuǎn)速
作軸的彎矩圖 1 （e）所示
5.4.7作當量彎矩圖（彎矩、扭矩合成圖）
B 點：
C點左側(cè) ：
D點右側(cè) ：
作軸的當量彎矩圖 1 （f）所示。
5.5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 ：
式中 ： —軸的抗彎截面系數(shù)，
—軸的許用應(yīng)力，。按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從《機械設(shè)計》可以查出。
按《機械設(shè)計》書中查得，對于的45號鋼，許用彎曲應(yīng)力
6.釘齒條的設(shè)計
釘齒條是玉米脫粒機的主要脫離部件，它的設(shè)計關(guān)系到玉米脫粒機的質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到玉米脫粒機正常工作時整體的脫粒效果以及脫粒后將玉米粒和玉米芯分離的情況，它的功能是采用脫離滾筒上的四條釘齒，均勻快速的轉(zhuǎn)動，工作時將玉米填人脫粒機中，主軸的轉(zhuǎn)動帶動固定在釘齒滾筒上的釘齒，釘齒的頂端以一定的速度去對玉米脫粒（將玉米進行強行脫粒）。玉米在經(jīng)過四條釘齒條的快速旋轉(zhuǎn)下脫粒，四條釘齒條上的釘齒承螺旋排列，目的在于將玉米芯順著釘齒的螺旋排列排出機體之外，同時，每一條釘齒條上的釘齒同樣在進行脫粒，以便達到有較高的脫粒率。玉米脫粒機的主要功能是脫粒，而釘齒條在工作中起到了重要作用，因此，釘齒條的設(shè)計是脫粒機的設(shè)計的主要部件。
釘齒是玉米脫粒機的主要工作部件，它在工作時直接與玉米相接觸，而且它的接觸頻率很高，尤其是在入料口的部位，這個部位的釘齒摩擦的相當?shù)念l繁，因此，在設(shè)計釘齒時應(yīng)當考慮到釘齒的工作強度和工作環(huán)境等問題，這里采用了《脫粒機》一書所建議的45鋼，根據(jù)《脫粒機》一書得知玉米脫粒機的釘齒滾筒上安裝有四條釘齒，相互之間相差，而且每條釘齒條上安裝釘齒的個數(shù)選為13個釘齒，釘齒直徑，長為。 所有釘齒焊接在輥子軸上。
7.凹板的設(shè)計
在玉米脫粒機中，凹板是與釘齒滾筒相配合的重要部件，凹板有兩種功能，其一，是將玉米脫粒后，使玉米粒從凹板的縫隙中漏出，而玉米芯被釘齒滾筒上的釘齒螺旋排列排出機之外，從而使玉米粒和玉米芯分開，從不同的出口排出機體之外，達到玉米脫粒清選的作用，其二，凹板具有縫隙或孔，這個縫隙或孔可以將玉米卡縫隙或孔之間，以便于釘齒對玉米進行快速、穩(wěn)定的脫粒。
傳統(tǒng)凹板為柵格型,但由實踐經(jīng)驗得出,用半圓桶型孔狀鐵板,玉米棒的脫凈率和玉米粒的完整率更高。半圓桶型孔狀鐵板的孔分為方形孔和圓形孔，圓形孔效果更好。
所以本機采用凹板是半圓桶型圓孔鐵板，厚度為,長度l=900mm。由于被脫得玉米粒3個連在一起的概率最大，所以圓形孔直徑設(shè)計為。半圓桶直徑為220mm。在凹板展開圖上，圓孔成7行19排排列，圓孔圓心間距為40mm。
凹板安裝在滾筒下面，它與脫離滾筒間隙對脫粒工作的脫粒影響極大。間隙小，會減小脫離空間，降低脫粒效率，增加玉米損傷率；間隙大，增加了脫?？臻g，雖可提高脫粒效率，但脫凈率會降低。因此，需要找到可行的間隙值，能夠兼顧脫凈率、損傷率與脫凈效率。根據(jù)經(jīng)驗，本機凹版間間隙取45mm。向
因為凹板要安裝在機架上，所以將凹板焊接到機架上，這樣，可以加固機體與凹板的連接質(zhì)量，在正常工作時，由于有機架的固定支撐，可以使凹板的工作穩(wěn)定性更高，更加可靠、穩(wěn)定。從整體來將，也達到了脫粒機的一體化的設(shè)計，提高整體剛度。
8.入料口及脫粒機上蓋的設(shè)計
入料口是將玉米填入玉米脫粒機機體內(nèi)的一個途徑。它的作用在于通過入料口可以將玉米順利的填入機體內(nèi)，而且在填入的過程中或是填入后的工作過程中，脫粒機能安全的工作，而且不會將玉米玉米粒或是玉米芯從入料口飛濺出來，造成人員傷害等事故發(fā)生。因此，玉米脫粒機的入料口的設(shè)計，即關(guān)系到玉米脫粒機的工作質(zhì)量（即脫粒不干凈或是不完全等）。玉米添入脫粒機時，電動機在高速的旋轉(zhuǎn)，連同它的主軸一起旋轉(zhuǎn)。如果入料口的填料方式不利于主軸的工作，此時，這種填料方式對主軸、對機體都有很大的副作用，有可能瞬時加大主軸的承擔負載，即同時加大主軸的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，同時也加大了釘齒條上的釘齒的磨損和老化等。如果入料口的設(shè)計不當，會造成主軸的瞬時被卡死，電動機悶車等現(xiàn)象發(fā)生。
玉米脫粒機的入料口與脫粒機的上蓋相連接為一體，即入料口安裝在玉米脫粒機的上蓋上，兩者均采用2mm冷軋鋼板制成，玉米脫粒機的上蓋承半圓形狀，直徑為，長為 。
為保證玉米、順利從喂入料斗進入脫粒滾筒而不發(fā)生堵塞現(xiàn)象喂入料斗底板有一定的傾斜度。喂入料斗的入口偏向螺旋定向滾筒向下旋轉(zhuǎn)的一側(cè)，防止飛濺，提高喂入性能。
脫粒機的上蓋整體焊接兩個等邊角鋼上，目的是便于與脫粒機的下半部分安裝，將脫粒機上蓋的緣地腳與角鋼焊接相連，角鋼采用的厚度為，長度為，角鋼號數(shù)為3。0。在玉米脫粒機上蓋的兩端設(shè)有兩個半圓形狀的鐵板，采用2mm的冷軋鋼板制成。目的一是保障工作人員的安全。因為在玉米脫粒機正常脫粒時，它的主軸高速旋轉(zhuǎn)，如果沒有兩邊的鐵板擋住，有可能工作人員不甚將手或衣服絞進玉米脫粒機中，造成人員傷亡等事故發(fā)生。二是阻擋脫粒后的玉米飛濺，如果玉米脫粒機上蓋的兩端沒有著兩快鐵板的攔擋，玉米被脫粒機脫粒后，由于主軸的高速旋轉(zhuǎn)擊打脫下的玉米粒四處飛濺，致使脫粒后的玉米不能很好的收集起來，同時飛濺的玉米粒也給工作人員帶來危險，因此玉米脫粒機上蓋兩端的擋板設(shè)計是必要的。擋板在玉米脫粒機安裝中是縱向布置的。而且，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計，兩個擋板都應(yīng)該騎壓軸承座，即擋板的設(shè)計即要考慮到它與脫粒機上蓋的連接又要考慮到它與軸承座的配合，因此，其直徑，它與軸承相交處的形狀根據(jù)軸承來確定，其結(jié)構(gòu)如圖9所示：
圖9上蓋結(jié)構(gòu)圖
9.風扇帶及帶輪的設(shè)計
風扇轉(zhuǎn)速
9.1傳動帶的設(shè)計
9.1.1確定計算功率
其中：—工作情況系數(shù)
—單根帶輪的輸入功率 即
查《機械設(shè)計》一書中的表8—7 可知：=1。0
9.1.2選擇V帶的型號
根據(jù)計算得知的功率和輸入軸上帶輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速（與輸入軸一樣的速度），查《機械設(shè)計》一書圖8—11，可以選擇V帶的型號為A型。
9.1.3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(shè)計》一書，可選擇V帶的型號參考表8-6，選取。
（2）計算V帶的速度V：
V帶在～的范圍內(nèi)，速度V符合要求。
輸入軸與主軸傳動比的計算
（3）計算從動輪的直徑
根據(jù)表8-8,圓整為
9.1.4確定傳動中心距和帶長
取
即：
得：
取：
帶長
即：
得：
按《機械設(shè)計》一書中查表8-2，選帶的基準長度 。
實際的中心距可按下列公式求得：
經(jīng)驗公式：
求得 ：
9.1.5驗算主動輪上的包角
即：
求得 ： 滿足V帶傳動的包角要求。
9.1.6計算單根V帶的初拉力的最小值
由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量
應(yīng)使帶的實際初拉力
9.1.7計算壓軸力
為壓軸力的最小值
9.2 V帶帶輪的設(shè)計
帶輪的材料選擇
因為帶輪的轉(zhuǎn)速，即，轉(zhuǎn)速比較底，所以材料選定為。
9.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸，設(shè)計如下：
主動帶輪的結(jié)構(gòu)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輸入軸軸的直徑是，，所以主動帶輪采用腹板式。
帶輪參數(shù)的選擇： 通過查《機械設(shè)計》一書，可以確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算求得。
帶的型號
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
主動帶輪的厚度可以由計算公式： 求得
即 ：
從動帶輪的設(shè)計
與主動輪帶輪相同
10.風機傳動軸設(shè)計
風機傳動軸玉米脫粒機正常工作過程中，承擔主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)零件。它的主要公用是：一是支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)計如下：
根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗公式：
其中：—軸常用的幾種材料的的值
—主軸上的功率
—主軸上的轉(zhuǎn)速
軸上的材料由《機械設(shè)計》一書中表15—1 可以查到，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，，書中表15—3取，于是得 ：
輸出軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內(nèi)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：
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24。由于帶輪的厚度，則取輸出軸的右段軸徑為，其長度為。
10.1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 ，輸出軸的徑向定位由普通平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵為。鍵的型號可以通過查《機械設(shè)計》一書取得。
10.2初步選擇輸出軸系 s
由脫粒機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計的軸上裝有帶輪和風扇葉，其上的風扇葉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調(diào)心球軸承，在《機械設(shè)計手冊》查得調(diào)心球軸承的型號為1306，它的結(jié)構(gòu)尺寸為，故?、蟆舳闻cⅤ—Ⅵ段的直徑相等，即?；境叽?mm|d: 30
考慮到機體的制造誤差等原因造成的安裝錯位或是借口不齊等，滾動軸承應(yīng)在機體內(nèi)有一段移動的位移，查《機械設(shè)計手冊》可得位移量。
取焊接風扇葉的的軸Ⅳ—Ⅴ段的直徑為，，左、右兩端采用的軸承用軸承座固定軸承，配合為，風扇葉長度與滾筒相同為740。軸的基本結(jié)構(gòu)如圖4：
圖4 軸的結(jié)構(gòu)
10.3確定輸出軸上的圓角半徑值
按前面所述的原則，求出軸肩處的圓角半徑的值，詳細見圖。軸端倒角在軸的兩端均為，小軸肩為軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應(yīng)力集中。
10.4按彎扭合成條件校核軸的強度
10.4.1求輸出軸上的所受作用力的大小
根據(jù)公式： 求得
其中：—電動機的額定功率
—主軸的轉(zhuǎn)速
即：
10.4.2釘齒條上的合力
根據(jù)公式： 求得
其中 ：—輸出軸的軸心到釘齒定的距離
即 ：
所以
10.5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 ：
式中 ： —軸的抗彎截面系數(shù)，
—軸的許用應(yīng)力，。按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在、、中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從《機械設(shè)計》可以查出。
按《機械設(shè)計手冊》書中查得，對于的45號鋼，許用彎曲應(yīng)力
11.風扇葉及風扇蓋設(shè)計
四片扇葉以風機軸法線方向圍繞風機軸相隔90度焊接在風機軸上,厚度為的冷軋鋼板。
長度
風扇葉直徑160mm，圓角為R1
風扇蓋為1mm的冷軋鋼板，焊接在機架上。
12.機架的設(shè)計
機架是玉米脫粒機的主要支撐部件，它是承擔所有來自軸及電動機、凹板的沖擊和應(yīng)力，機架的堅固是玉米脫粒機的工作穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)，因此機架無論是從結(jié)構(gòu)上還是從材料上，都應(yīng)該采用堅固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。就此玉米脫粒機來說，它的沖擊載荷和內(nèi)部的應(yīng)力偏低，電動機達到動力偏小，以及所選用的機型比較輕便，根據(jù)《脫粒機》一書，查得的設(shè)計材料可采用角鋼支撐，角鋼支撐的好處在于：在角鋼材料本身所支撐的載荷范圍條件下，不會發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，雖然有較小的彈性變形，也不會影響脫粒機機體的堅固、穩(wěn)定的效果，盡管在玉米脫粒機正常工作的情況下，也不會影響玉米脫粒機的整體效果。選擇角鋼的厚度為，其角鋼號數(shù)為3。0。在機架上有兩段橫梁，要求它的工作強度大，承載能力強，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會變形，因此這兩端橫梁選為同樣的角鋼，這樣的材料來支撐玉米脫粒機的主要載荷部分。玉米脫粒機的機架上安裝有一出粒斜板，目的是當脫粒機將玉米脫粒后，玉米粒和雜質(zhì)從凹板的孔中漏出，風機將雜質(zhì)吹出玉米脫粒機的同時，玉米粒落到出粒斜板上，玉米粒順著斜板下滑，從而滑出機體之外，達到將玉米粒隨脫粒的完成，而隨時地將玉米粒排出機體之外。它的材料也同樣是選用 后的鐵板制成。再玉米脫粒機的另一端，即玉米芯的排出端，設(shè)計了一個下滑的斜斗，其功用是完成玉米芯順利的排出機體之外，使玉米芯隨玉米脫粒機的主軸的不停旋轉(zhuǎn)，隨時的排出之外，也便于工作人員的清理，它也是應(yīng)用厚的鐵板制成的，與機體相連，采用焊接的連接方式，它與凹板的玉米芯輸出端相連，而且，這個斜板與凹板的連接應(yīng)該過長～，從而保障了玉米芯的順利滑出。從機架的整體來看，機架的選料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力的不屬及玉米粒和玉米芯的隨機排出，可以看出玉米脫粒機的機是滿足要求的，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖10所示：
圖10 機架示意圖
13.軸承座的選用
軸承是支撐主軸的直接部件，此軸承的選擇也是根據(jù)了軸的動力、載荷、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，確定了滾動軸承來支撐主軸。而且軸承是個標準件，它有一定的規(guī)格尺寸的，每一個類型的軸承都有不同的特征和用途。此玉米脫粒機選用的軸承比較輕便，它的型號可以在《機械設(shè)計手冊》中選為調(diào)心球軸承1306,它的規(guī)格尺寸為 。選用軸承座SNK306固定,毛氈圈密封。
14.螺栓的選用
應(yīng)用在玉米脫粒機上的螺栓是機械設(shè)計的標準件,螺栓的選擇可以根據(jù)《機械設(shè)計手冊》查取。在本脫粒機上選擇的螺栓為:公稱直徑為M8,長度為80mm。玉米脫粒機應(yīng)用的螺栓是起連接作用,在機體的上蓋和機架應(yīng)用螺栓連接,在電動機和機體之間也同樣用螺栓連接用公稱直徑為M10的螺栓,就可以滿足玉米脫粒機的動力需要。
15.玉米脫粒機的安全操作
玉米脫粒機是解決玉米脫粒的問題,起目的是降低勞動者的勞動強度,提高工作效率,節(jié)省工作時間。同時在利用玉米脫粒機時,除了提高勞動效率之外更應(yīng)該注意安全問題,注意到玉米脫粒機的正確使用可以避免應(yīng)用玉米脫粒機時造成人員傷害和脫粒機事故的發(fā)生。下面略述一些常見的事故和原因,一起造作者的注意。
15.1超速運轉(zhuǎn),機械“爆炸”
玉米脫粒機的主要工作部件,如釘齒滾筒。凹板,軸等,這些零部件所能承受的里是有一定的限度的。當釘齒滾筒高速旋轉(zhuǎn)是,便會產(chǎn)生很大的離心力,如果釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速超過一定的范圍,和滾動軸承的老化及電動機的功率較高時,就有可能使運動的主軸和主軸上的釘齒滾筒與機體相分離,或和玉米脫粒機的上蓋相撞,或和圓孔式凹板相撞,可以產(chǎn)生很大的沖擊力,這種急速的沖擊會造成玉米脫粒機的爆炸,會危害到工作人員的身體安全。為了避免這種事故的發(fā)生,應(yīng)當急時的更換機械重要部位零件,定時擰緊緊固螺栓,一提高工作安全系數(shù)。
15.2禁止過疲勞或酒后操作
玉米脫粒機的動力很大,雖然用機架和上蓋將釘齒滾筒及主軸罩住,加在機體之間,起到安全作用,而且玉米脫粒機的入料口的設(shè)計也很合理,但是也同樣禁止過疲勞或酒后操作,主要是由于過疲勞或酒后造作人員的大腦很可能不由造作人員的控制,造成操作人員將身體的某個部位伸入機械,與主軸或釘齒滾筒,相接觸,由于釘齒滾筒的高速旋轉(zhuǎn),會使操作人員的錯誤操作行為造成不必要的傷害,危害到勞動者的安全。
因此,為了勞動者的安全,應(yīng)避免過疲勞或酒后操作。
15.3應(yīng)用合理
玉米脫粒機的管理不嚴,小孩有可能攀爬玩耍,不僅影響操作人員的正常作業(yè),而且小孩年幼無知,他會動碰西摸,隨時都有可能發(fā)生安全事故。在進行玉米脫粒時,操作人員必須經(jīng)過組織,并合理分工,個人崗位清楚,責任明確,統(tǒng)一指揮,才能保證安全生產(chǎn)。如果無組織,無紀律,不規(guī)定開機和停機的信號,作業(yè)場面混亂,隨時都有可能發(fā)生事故。玉米脫粒機發(fā)生意外事故或是機械運轉(zhuǎn)不正常時,應(yīng)急時停機,隨后排除故障,檢修機械。不得在玉米脫粒機高速運轉(zhuǎn)時或是主軸有電動機帶動運轉(zhuǎn)時排除故障或進行清理玉米脫粒機,檢修機械等,否則會發(fā)生嚴重的事故。
15.4安全規(guī)則
操作人員不要穿肥大的大衣服或裙子,婦女必須帶安全帽。
不許小孩在玉米脫粒機場地玩耍和接觸玉米脫粒機,不要安排年邁體弱的人員進行入料口作業(yè),操作人員感到疲勞時應(yīng)急時換人或停止作業(yè),進行休息。
不許酒后操作機械。禁在脫粒場地抽煙和點火。
作業(yè)時,喂入人員要注意手與釘齒滾筒之間的安全距離。
不許拆去安全防護罩,在安全防護罩未安裝好前嚴禁起動機械。
玉米脫粒機運轉(zhuǎn)時,禁止有人站在脫粒機上。
負責人在看清周圍無人緊靠機器時,才能發(fā)出開機信號,未經(jīng)負責人同意任何人不準起動機械。
玉米脫粒機在運轉(zhuǎn)或尚未完全停止運轉(zhuǎn)時,嚴禁用手接觸機器的工作部件,除規(guī)定必須在機械運轉(zhuǎn)狀態(tài)才能調(diào)整的部件外,所有的調(diào)整、維護、保養(yǎng)及修理,都必須在機器完全停止運轉(zhuǎn)以后進行。
不許在機械運轉(zhuǎn)時掛卸傳動帶。
機器發(fā)生故障時應(yīng)立即停機修理,不許帶“病”工作。
嚴禁機械運轉(zhuǎn)時一動機械。
嚴禁超速運轉(zhuǎn)。
夜間脫粒時,必須有完善的電燈照明設(shè)備,禁止用明火照明。
16.玉米脫粒機的維護
玉米脫粒機使用時間短,是季節(jié)性使用的機械,而在使用其間內(nèi)工作條件差,工作負荷重,為了提高生產(chǎn)率,充分發(fā)揮機械的效能,保證安全生產(chǎn),延長機器使用期限,必須認真進行技術(shù)保養(yǎng),使機器經(jīng)常保持完好的技術(shù)狀態(tài)。
16.1玉米脫粒機的技術(shù)保養(yǎng)
(1)玉米脫粒機工作前,必須徹底的清理機器上各個部件殘存的附著物,特別是要及時清理凹板凹板上的玉米芯。
(2)檢查皮帶的張緊情況。
(3)檢查釘齒滾筒的釘齒,及凹板凹板的固定情況。
(4)對于各個需要潤滑部位,應(yīng)根據(jù)前述的要求進行按時潤滑。
(5)每天工作結(jié)束后應(yīng)把機器內(nèi)的雜務(wù)清理干凈。
16.2玉米脫粒機的保管
玉米脫粒機保管好,可以延長機器的使用壽命,保證玉米的脫粒效率和提高作業(yè)的質(zhì)量。因此,必須認真負責地保管玉米脫粒機。在長期保管中,應(yīng)保持玉米脫粒機的完善性、不丟零件,預(yù)防機件變形、損壞、銹蝕和腐爛,不因保管不當發(fā)生任何降低機械使用性能的現(xiàn)象。
作業(yè)完畢長期保管的脫粒機,應(yīng)保管在干燥的地點,最好放在有遮蓋的地方或者使用防雨的帆布、塑料布把機器全部蓋起來。
玉米脫粒機存放前,應(yīng)做好以下幾項工作:
打開機器上的全部窗孔、護罩和蓋,仔細清除機器內(nèi)外的污物和塵土,特別應(yīng)注意清理凹板凹板的孔眼和釘齒滾筒上的污物。
仔細檢查脫粒機各個部件,如發(fā)現(xiàn)零件和部件需要更換時,應(yīng)及時更換。
取下全部傳動皮帶并擦干凈,抹上化石粉,成束系上標簽,妥善保管。
用水洗刷脫粒機外部,待干后,用抹布抹上少來年感的潤滑油。
致謝
經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心里有一種說不出的輕松，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在老師和同學(xué)的幫助下予以解決。首先要感謝康老師對我的指導(dǎo)和督促，在設(shè)計過程中康老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對知識的理解。同時也避免了在設(shè)計過程中走彎路，康老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心里，保證按質(zhì)按量的完成；在做設(shè)計的過程中，我的PRO/E和CAD操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計。
大學(xué)生活即將畫上句號，在這四年中我是充實的、快樂的，這要感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給我們提供了一個好的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的課余生活，同時也要感謝所有老師對我們的辛勤培育。
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