本科畢業(yè)設計(論文)

題目：干玉米脫粒機的設計院（系部）：姓名：學號：專業(yè)班級：指導教師：職稱：摘要隨著社會的進步，生活中的每一個角落都有機器的參與。農(nóng)業(yè)是我國的基礎經(jīng)濟、是國家發(fā)展的根本，機械化的普及，不僅使農(nóng)業(yè)加強了農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)，同時也減輕了農(nóng)民的勞動強度。如今我國北方大部分地區(qū)基本上從種到收到入倉，都實現(xiàn)了機械化作業(yè),更值得慶幸的是每種機械的開發(fā)和利用都有相當可觀的市場，科技的創(chuàng)新更好的開闊了市場。本文設計的是一種新型干玉米脫粒機，玉米經(jīng)過一段時間的風干，通過玉米脫粒機的板齒模擬人搓玉米的形式使玉米和玉米芯分開，然后對玉米粒進行清選。該機主要有入料口、柵格式凹板、脫粒倉、主軸、機架、料斗、排芯口、皮帶輪、風機及傳動部件等組成。以電動機為動力源，動力由電動機輸出軸輸出，再通過傳動帶傳遞到板齒主軸上，板齒配合柵格式凹板將玉米脫粒，玉米粒從柵格式凹板分離經(jīng)過風機清選并排出機體外，而玉米芯從入料的另一端排出機體之外，完成脫粒。本設計為新型干玉米脫粒機的設計，以提高生產(chǎn)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)簡便、安全可靠為設計宗旨。本設計在干玉米脫粒機刮臂設計部分，通過對干玉米脫粒機傳動件的合理設計與各零部件的優(yōu)化布置。主要對干玉米脫粒機的電機、傳動帶輪與主軸進行了詳細的選型計算。關鍵詞：玉米脫粒機；傳動；計算；

AbstractWiththeprogressofsociety,everycorneroflifehastheparticipationofmachines.Agricultureisthebasiceconomyofourcountryandthefoundationofnationaldevelopment.Thepopularizationofmechanizationnotonlystrengthensagriculturalproduction,butalsoreducesthelaborintensityoffarmers.Nowadays,mostareasinnorthernChinahavebasicallyrealizedmechanizedoperationfromplantingtowarehousing.Fortunately,thereisaconsiderablemarketforthedevelopmentandutilizationofeachkindofmachinery,andscientificandtechnologicalinnovationhasbetteropenedthemarket.Thispaperdesignsanewtypeofdrycornthresher.Afteraperiodofairdrying,thecornisseparatedfromthecorncobbysimulatingtheformofhumanrubbingcornthroughtheplateteethofthecornthresher,andthenthecornkernelsarecleaned.Themachineismainlycomposedoffeedingport,gridconcaveplate,threshingbin,mainshaft,frame,hopper,coredischargeport,beltpulley,fanandtransmissionparts.Takingthemotorasthepowersource,thepowerisoutputbythemotoroutputshaftandthentransmittedtothemainshaftoftheplateteeththroughthetransmissionbelt.Theplateteethcooperatewiththegridconcaveplatetothreshthecorn.Thecorngrainsareseparatedfromthegridconcaveplate,cleanedbythefananddischargedoutofthemachinebody,andthecorncobisdischargedoutofthemachinebodyfromtheotherendofthefeedingtocompletethreshing.Thisdesignisthedesignofanewtypeofdrycornthresher,whichaimsatimprovingproductionquality,simplestructure,safetyandreliability.Inthedesignpartofthescraperarmofthemudscraper,throughthereasonabledesignofthetransmissionpartsofthedrycornthresherandtheoptimallayoutofvariousparts.Thispapermainlymakesadetailedselectionandcalculationofthemotor,drivepulleyandmainshaftofthedrycornthresher.Keywords:CornThresher;Transmission;Calculation;

目錄摘要 2Abstract 31：緒論 71.1：干玉米脫粒機研究背景及意義 71.2：國內(nèi)外干玉米脫粒機的發(fā)展概況： 71.3：本課題研究內(nèi)容 82：干玉米脫粒機方案的確定 102.1：干玉米脫粒機的工作原理： 102.2：干玉米脫粒機的傳動方案比較 102.3：脫粒方式的選擇 122.3：功能分析 123：傳動機構(gòu)的設計計算 133.1：電動機的選型計算 133.1.1：電機簡述 133.1.2：電機的選型 143.3：V帶及V帶輪的設計 163.3.1皮帶傳動簡介 163.3.2V帶傳動的設計計算 173.3.3帶輪的設計 193.4：脫粒板齒主軸的設計 203.4.1求傳動軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速N2，和轉(zhuǎn)矩T2 203.4.2初步確定軸的最小直徑 213.4.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 213.4.4初步選擇軸系 213.5.按彎扭合成條件校核軸的強度 223.5：軸承座的設計 243.6：板齒的設計 243.6.1：冠狀平板齒、平板齒的總體結(jié)構(gòu)設計 243.7：軸承計算與校核 25結(jié)論 26致謝 27參考文獻 271：緒論1.1：干玉米脫粒機研究背景及意義我國是一個農(nóng)業(yè)大國，隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的提高，尤其在農(nóng)村，農(nóng)民生活中的常用農(nóng)業(yè)機具也都向自動化、機械化、智能化發(fā)展，玉米脫粒機正是這種變化的典型代表。隨著玉米產(chǎn)量的不斷増加，玉米脫粒就成為了一個擺在人們面前的一個棘手的問題，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,2到3個人一上午就能完成兒萬斤玉米的脫粒。所以玉米脫粒機是農(nóng)家不可缺少的必備農(nóng)機。但是現(xiàn)有玉米脫粒機有許多的不足之處，例如玉米脫凈率低，脫離完成之后還需要人工將未脫凈的玉米棒搓干凈，浪費大量的人力、物力；玉米粒摻雜大量的雜物，還需要進行人工清選，效率低：脫粒完成之后還要人工進行清選裝袋；玉米破損率高，容易導致玉米發(fā)生霉變，其市場價值和出口價值降低等等?，F(xiàn)在迫切需要一種新型玉米脫粒機的出現(xiàn)來彌補現(xiàn)行脫粒機的缺點。1.2：國內(nèi)外干玉米脫粒機的發(fā)展概況：1785年蘇格蘭人安朱梅克(AndrewMciklc)發(fā)明第一個回轉(zhuǎn)滾筒脫粒裝置以來，人們對種子玉米脫粒裝置做了大量的試驗和研究，不斷開發(fā)出新的種子玉米脫粒裝置。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。該機的脫粒部分主要由裝有釘子的盤型脫粒裝置構(gòu)成，通過手搖曲柄來轉(zhuǎn)動一個安裝有釘?shù)谋P片。脫粒時，操作員一邊搖動曲柄來旋轉(zhuǎn)盤片，一邊使盤片緊床玉米穂，這個盤片就從玉米芯上把籽粒脫下來。加拿大的Agriculex公司研制了用于單穗種子玉米脫粒的SCS-2型種子玉米脫粒機，它由3個包有橡膠的、并以相同方向不同速度旋轉(zhuǎn)的輾子組成，在三個差速旋轉(zhuǎn)的輾子所產(chǎn)生的摩擦力作用下，玉米籽粒被脫下。該機不傷胚芽、不斷玉米芯，具有破碎率低、未脫凈率低及適應性強等特點。美國AECgro叩公司生產(chǎn)的HS-48型擠搓式種子玉米脫粒機，脫粒性能好、對不同類型種子玉米的適應性強、種子破碎率相對打擊式種子玉米脫粒機小，在歐洲及美國等發(fā)達國家應用普遍。該機生產(chǎn)率高（10-12t/h）,破碎率0.8%左右，但體積龐大，價格昂貴。到目前為止，國內(nèi)引進了四臺該機型，分別安裝在湖北襄樊正大種子公司（正大集團獨資企業(yè)），中種集團——承徳玉米種子加工中心，廿肅酒泉登海先鋒種子加工廠，全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心承擔的“948”項目，安裝在山西省定襄縣天元種子公司加工中心。國外的玉米種植主要以大型農(nóng)場方式種植，玉米的種植、收獲都以大型機械的方式進行，所以玉米脫粒采用大型玉米脫粒機，脫粒效率高、清選干凈，但所需場地大，移動性不好。在我國，玉米的種植主要以家庭生產(chǎn)的方式進行，要求玉米脫粒機的移動性要好，使用不受場地的限制，效率高，使用安全方便。上世紀70年代初期，我國自主硏發(fā)的沖擊式玉米脫粒機得到了推廣普及，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。80年代初期，我國開始推行實現(xiàn)種子生產(chǎn)專業(yè)化、種子加工機械化、種子質(zhì)量標準化、品種布局區(qū)域化和以縣為單位組織統(tǒng)一供種“四化一供”的種子體系，政府撥款從國外引進一批種子加工成套設備。1996年重慶市農(nóng)機研究所陳呂西開發(fā)釆用搓擦式原理5TY-02型玉米脫粒機。2001年農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院何曉鵬在消化吸收美國引進設備基礎上，進行口主研發(fā)的新型擠搓式玉米脫粒機，由北京西達農(nóng)業(yè)工程科技發(fā)展中心、甘肅酒泉奧凱種子機械有限公司和北京市豐田種子機械廠在進一步改進的基礎上生產(chǎn)出了各種系列擠搓式玉米脫粒機。2007年沈陽農(nóng)業(yè)大學李心平研制出了差速式玉米脫粒機。我國近兒年的玉米脫粒機市場比較活躍，雖然最近兒年有許多玉米脫粒機問世，但是由于市場競爭激烈，許多生產(chǎn)廠家降低產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，不進行脫粒技術的研發(fā)和功能的改進，玉米脫粒機市場發(fā)展緩慢，甚至不進反退。使得現(xiàn)在的玉米脫粒機有許多缺點。比如玉米芯的脫凈率低，玉米粒的雜質(zhì)過多、破損率高，使得玉米在存儲過程中容易發(fā)霉，造成不必要的損失。1.3：本課題研究內(nèi)容傳統(tǒng)玉米脫粒機釆用釘齒滾筒與柵格板摩擦擠壓玉米來進行脫粒，這種脫粒方式反映出的問題是：對水分較低（15%以下）的果穂，易將玉米籽粒打碎;對屮等水分（15-19%）的果穂,易造成籽粒表皮的傷害;對水分較高（19%以上）的果穗，不僅脫凈率會降低，而旦個別籽粒表皮損傷嚴重,導致總損失率增高;一般來說，傳統(tǒng)脫粒方式總損失率要超過2%。綜合以上所述，本課題采用揉搓板齒式脫粒裝置。它的工作原理是：玉米經(jīng)人工送進入料口，在螺旋導料板的作用下進入脫粒區(qū)，脫粒區(qū)的柵格板由圓鋼焊制而成，其間隙大于玉米籽粒的寬度，使得玉米粒能夠從柵格板穿過，柵格板下焊有篩板，可有效的降低對玉米果穗的流動阻力，提高脫凈率。主軸采用推料螺旋與齒板組合結(jié)構(gòu)，在脫粒過程中，電動機的動力經(jīng)皮帶輪減速傳到主軸，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上焊有傾斜的板齒，玉米在傾斜板齒的作用下不僅可以向前運動，還可以向上、下運動在運動的過程與兩側(cè)和底部的柵格（類似搓板）進行擠搓，依靠主軸上的進料螺旋和齒板推動果穗向前運動，使齒板與果穗之間、果穗與果穗之間、果穗與柵格之間產(chǎn)生揉搓力，將果穗上的籽粒脫掉，從而達到脫粒的目的。這種方式不僅對果穗沖擊力較小，脫粒過程比較柔和，而且對玉米籽粒的破損較低，本課題針對以下內(nèi)容進行設計：① 新型玉米脫粒機整體結(jié)構(gòu)設計。② 新型玉米脫粒機入料口，板齒，柵格式凹板和風機篩子等主要部件的設計。③ 新型玉米脫粒機傳動軸、帶輪等傳動部分的設計。④ 新型玉米脫粒機的總體結(jié)構(gòu)設計。⑤利用三維繪圖軟件solidworks進行玉米脫粒機整機的三維實體設計。玉米脫粒機基本工藝路線如圖1所示：圖1：玉米脫粒機基本工藝路線玉米脫粒機的主要組成部分：機架、入料口、板齒主軸、柵格式凹板、篩板和風機等組成。其solidworks三維仿真圖如圖2.圖2:玉米脫粒機三維仿真圖2：干玉米脫粒機方案的確定2.1：干玉米脫粒機的工作原理：脫粒工藝模仿人工用手搓玉米的動作。在脫粒區(qū)內(nèi)，板齒滾筒撥動果穗沿柵格凹板作圓周運動，由于板齒沿板齒滾筒軸線成螺旋排列，所以同時也將果穗向排芯口推動，實際上玉米果穗的運動軌跡是螺旋線。如圖2所示，板齒滾筒由焊接在主軸上的變螺距螺旋線分布的螺旋冠狀齒和螺旋平板齒組成，工作時帶動板齒運動從而推動玉米果穗沿凹板轉(zhuǎn)動和沿滾筒軸線從進料口向排芯口移動。螺旋管狀板齒設計成頂部帶冠形狀，其作用如同人工用竹簽子先將玉米果穗上的局部籽粒擠掉，以便后面擠搓順利。由于排芯口壓板的作用，正常工作時物料始終充滿機器內(nèi)部，所以板齒撥動果穗時具有一定的推力，即果穗是在受到推擠的情況下與柵格凹板接觸，與柵格凹板做相對運動，并且既滾動又滑動，從而達到擠搓脫粒的效果。果穗相互之間也同樣是在受到一定壓力的作用下進行充分擠搓，并且機內(nèi)所有果穗的任何部位都有充分的擠搓的機會，從而達到脫掉全部籽粒的目的。2.2：干玉米脫粒機的傳動方案比較動裝置介于機械中原動機與工作機之間，主要將原動機的運動和動力傳給工作機，在此起減速作用，并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。玉米脫粒機的傳動裝置有以下兩種方案方案一：鏈傳動轉(zhuǎn)速通過電機輸出，經(jīng)過減速箱的一次變速通過鏈輪傳遞。鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸小；所需張緊力小，作用于軸上的壓力?。荒茉诟邷?、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動的缺點主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。方案二：帶傳動由于考慮本設計生產(chǎn)過程和使用環(huán)境，如果使用齒輪鏈條進行傳動，會導致齒輪鏈條間隙容易受到異物卡死，而且如果使用多股鏈條進行傳動會大大提高機械對精度的要求。如果使用皮帶傳動經(jīng)濟實惠，成本低。而且對設計精度要求不高。所以本設計使用皮帶傳動作為傳動裝置。優(yōu)點是：中心距變化范圍大，可用于較遠距離的傳動，運行平穩(wěn)、噪音小，能吸震緩沖，有過載保護作用，結(jié)構(gòu)簡單成本低，安裝要求不高。缺點是：傳動有滑動，變速比不準確，外形尺寸大，帶的壽命較短，不適于用于易燃易爆場合，對軸和軸承的作用力大，傳動效率低。圖3：皮帶傳動示意圖2.3：脫粒方式的選擇傳統(tǒng)的釘齒式玉米脫粒機通過釘齒滾筒打擊玉米果穂，使玉米籽粒產(chǎn)生振動和慣性力,從而破壞它與穂軸間的連接。在釘齒滾筒的轉(zhuǎn)動下，釘齒側(cè)面間和釘齒頂部與凹板弧面上的搓擦作用使玉米穂與穂間、穂與凹板冋產(chǎn)生搓擦，從而實現(xiàn)脫粒；板齒式脫粒方式模仿人工用手搓玉米的動作。在脫粒區(qū)內(nèi)，由于板齒與滾筒軸之間一定的夾角，玉米果穂既可以向前運動，又可以做向上、向下運動，在運動過程中與兩側(cè)和底部的柵格進行揉搓，從而實現(xiàn)脫粒。板齒式脫粒機主要由板齒滾筒和柵格凹板組成。板齒寬而高，與滾筒軸向成一定的夾角，板齒冇平板齒利冠狀板齒兩種，在滾筒上按一定方式螺旋排列，使得滾筒在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生軸向推力。滾筒外緣線速度≤4m/s,滾筒外緣的線速度是以保證脫粒時玉米籽粒破碎最少為前提條件來設計的。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可知，含水率為13%左右的玉米穂（此含水率的玉米最易破碎）在齒頂線速度小于4m/s時，破碎率最低。板齒與釘齒的區(qū)別如下：1）由于釘齒式的滾筒線速度為7.3~9.4m/s,超過了4m/s這個限值，故產(chǎn)生的破碎率要高于板齒式脫粒機的破碎率。2）當玉米含水率在13%?20%范圍內(nèi)時，兩種機型的技術性能指標比較穩(wěn)定；當玉米含水率高于20%時，釘齒式脫粒機的脫凈率和破碎率指標明顯下降，板齒式脫粒機的脫凈率和破碎率稍有下降?3）板齒式脫粒機的單位功率生產(chǎn)率要高于釘齒式脫粒機。板齒式脫粒機由于具有高脫凈率、低破碎率和低功耗等優(yōu)點，將會被越來越多的種子企業(yè)所認可，共市場前景度好。同時，國內(nèi)的傳統(tǒng)玉米脫粒機也會逐漸被其替代。所以本設計采用板齒式脫粒裝置。2.3：功能分析本機器主要功能是為玉米的脫粒以及篩分，工作過程為電動機輸出軸將動力輸出，經(jīng)過帶傳動給板齒主軸將玉米脫粒，然后進入篩選裝置，在經(jīng)過從動輪帶動傳動桿，帶動篩選裝置，使雜質(zhì)在玉米粒中分離。①玉米填裝：人工填裝。②脫粒裝置：利用板齒與柵格板的揉搓使玉米粒和玉米芯分離。③除塵裝置：通過風扇將玉米粒上面的粉塵吹除。④篩分裝置：通過凹板上的篩子將玉米粒進行篩選。⑤玉米粒與玉米芯輸出：玉米粒通過自身重力輸出，玉米芯通過板齒推送到機體外。3：傳動機構(gòu)的設計計算3.1：電動機的選型計算3.1.1：電機簡述電機（英文：electricmachinery，俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標準用D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。1）電機的分類：按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。其中交流電機還可劃分：單相電機和三相電機。2）按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。3）按起動與運行方式可劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4）按用途可劃分：驅(qū)動用電動機和控制用電動機。驅(qū)動用電動機可劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機?？刂朴秒妱訖C又劃分：步進電動機和伺服電動機等。5）按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可劃分：籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6）按運轉(zhuǎn)速度可劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關磁阻調(diào)速電動機。異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。同步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負載大小無關而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。7）三相異步電機的工作原理：當向三相定子繞組中通入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。3.1.2：電機的選型根據(jù)資料《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》一書可查得板齒主軸的轉(zhuǎn)速在250~400r/min,取340r/min,取V帯的傳動比i=2?當玉米脫粒機正常工作時板齒跟隨上軸轉(zhuǎn)動，根據(jù)試驗測得知在工作的時候每個板齒所受平均力為156N。因此F即玉米脫粒機正常工作時，受到的切向力為1248N。其中：n——個板齒所受的力M—參與工作的板齒個數(shù)Z—參與工作的板齒條數(shù)當玉米脫粒機的主軸快速旋轉(zhuǎn)時，釘齒跟隨釘齒條轉(zhuǎn)動，這個轉(zhuǎn)速源于主軸的轉(zhuǎn)速和釘齒條的半徑，即:v其中：v—板齒頂部的線速度N軸—脫粒機主軸的轉(zhuǎn)速D—板齒所在圓直徑玉米脫粒機所需功率為P，應由脫粒機的I：作阻力和運行參數(shù)求定,即:P計算求得：P玉米脫粒機驅(qū)動電機的功率：P通過皮帶輪將z再通過齒輪傳動將動力傳遞給旋轉(zhuǎn)主軸。其機械傳動總效率為：Ση=式中：η1－皮帶傳動效率，ηη2－滾筒傳動效率，ηη3－風機傳動效率，ηη4－滾動軸承(每對)0.98-0.99，η則電動機的輸出功率為：P符合這一范圍的同步電動機轉(zhuǎn)速的有720r/min,960r/min,根據(jù)容量和相關轉(zhuǎn)速，由《機械設計通用手冊》查出兩種適宜的電動機型號，因此有兩種不同的傳動比方案，表1電動機方案比較方案動機型號額定功率P/kW滿載轉(zhuǎn)速效率(%)重量(KG)功率因數(shù)1Y160M2-85.5720851190.742YI32M2-65.596085.3840.78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YI32M2-6。所選電動機的額定功率P=5.5kw,滿載轉(zhuǎn)速nm=3.3：V帶及V帶輪的設計3.3.1皮帶傳動簡介皮帶傳動亦稱“帶傳動”。機械傳動的一種。由一根或幾根皮帶緊套在兩個輪子(稱為“皮帶輪”)上組成。兩輪分別裝在主動軸和從動軸上。利用皮帶與兩輪間的摩擦，以傳遞運動和動力。皮帶傳動是用張緊的(環(huán)形的)皮帶，套在兩根傳動軸的皮帶輪上，它依靠皮帶和皮帶輪張緊時產(chǎn)生的摩擦力，將一軸的動力傳給另一軸。皮帶轉(zhuǎn)動可用于兩軸(工作機與動力機)之間大距離傳動。由于皮帶有彈性，可以緩和沖擊、減少振動，傳動平穩(wěn)，但不能保持嚴格的傳動比。傳動件遇到障礙或超載時，皮帶會在皮帶輪上打滑，可防止機件損壞。皮帶傳動簡單易行，成本低，保養(yǎng)維護也簡單，還便于拆換。根據(jù)皮帶的剖面形狀，可分為平皮帶傳動、三角皮帶(三角膠帶)傳動和圓皮帶傳動等，如圖2-2所示。圖3-1皮帶剖面圖平皮帶的剖面為扁矩形，皮帶輪的表面為光滑的圓柱形，皮帶在皮帶輪上工作時，其內(nèi)面是工作面。三角皮帶剖面為梯形，三角皮帶和皮帶輪槽在兩側(cè)面接觸，故其側(cè)面是工作面。由圖可見，在同樣的Q力作用下，三角皮帶在工作表面上產(chǎn)生的正壓力N較平皮帶大。故在其它條件相同時，三角皮帶能傳遞較大的圓周力。圓皮帶一般只適用于小功率的傳動，如縫紉機和某些儀器上的傳動裝置。三角皮帶傳動較平皮帶傳動應用廣泛，而兩者的計算原理基本相同。皮帶傳動在機械中應用得非常廣泛，與嚙合傳動(齒輪、蝸輪傳動)比較，皮帶傳動具有下列一些特點：1）結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，安裝維護方便。2）皮帶富于彈性，可以緩和沖擊和振動，因此運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作時噪聲較低。3）適用于較大中心距的傳動，但從另一方面看，傳動外廓尺寸大，緊湊性差。4）皮帶在皮帶輪上的彈性滑動隨負載的變化而變化，故傳動比不準確。但是過載時，可以發(fā)生打滑。因此能防止其它傳動件的損壞。但通常不用它來作過載保護裝置。5）皮帶必須張緊，使軸和軸承受到較大的作用力。6）皮帶和皮帶輪會摩擦生熱、起電，因之不宜用在有爆炸危險的地方。7）皮帶傳動的效率和耐久性低。三角皮帶與平皮帶傳動相比，有傳動比i較大，中心距A較小，傳動外廓尺寸較緊湊，皮帶的滑動和張緊力較小等優(yōu)點。因為皮帶傳動靠摩擦力工作，所以能有效緩和載荷的沖擊，運行平穩(wěn)、無噪音。制造和安裝精度不像嚙合傳動要求那樣嚴格；工作時和摩擦輪傳動相似，在過載時將引起皮帶打滑，因而可防止其他零件的損壞并可在合理范圍內(nèi)增加皮帶長度以適應中心距較大的工作條件(中心距可到15米)。但是，靠摩擦力運作的皮帶傳動和摩擦輪傳動一樣，也有下列缺點：1）有彈性滑動和打滑，使效率降低和不能保持準確的傳動比；2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動力大；3）皮帶的壽命較短，一般只有2000～3000小時。3.3.2V帶傳動的設計計算1）確定確定設計功率Pd，根據(jù)本設備的使用狀況，選取皮帶輪的工況系數(shù)KP其中：KAP——電動機的功率査《機械設計》一書中的表7.7可知：KAP2）帶型確定：根據(jù)計算得知的功率Pd和電動機上帯輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速n1與電動機一樣的速度,査《機械設計》一書圖7-12,可以選擇主軸所用V帶的型號為B型，為了加工方便，風機V帶仍然采用3）確定帶輪的基準直徑D1和根據(jù)機械設計手冊推薦的帶輪最小基準直徑，可選小帶輪直徑為D1電動機與主抽傳動比的計算i=大帶輪直徑為D根據(jù)表7-5,選取從動輪的基準直徑為355mm,因為對傳動比的要求不高，所以按照設計轉(zhuǎn)速計算。4）驗算帶的速度v式中：n1—D1故符合要求。5）確定中心距a和V帶基準長度L根據(jù)0.7(D10.7×(125+355)考慮到應使結(jié)構(gòu)緊湊與設備驅(qū)動的布置狀況，故取偏小值a0=計算帶的基準長度L==查機械設計手冊,選V帶基準長度Ld計算實際中心距aa=6）計算小輪圍包角α7）確定V帶根數(shù)Z根據(jù)參機械設計手冊計算帶的根數(shù)Z。機械設計手冊查得單根V帶所能傳遞的功率為PO=1.67kW，功率增量△P0=0.3由機械設計手冊查得Ka=0.95，z=取V帶根數(shù)：Z=4。因考慮到風扇也需要帶輪傳動，所以最終取V帶數(shù)量為58）確定單根V帶初張緊力F0，Z型帶的每米質(zhì)量為0.06F==365.5N9）作用在軸上壓力F為了設計安裝帶輪軸和軸承，需確定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。值可以近似由下式算出；F3.3.3帶輪的設計1）帶輪材料的選擇帶輪是帶傳動中的重要零件，它必須滿足下列要求：質(zhì)量分布均勻：安裝時對中性好，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡：鑄造和焊接時的內(nèi)應力小；輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般為Ra=3.2）,以減輕帶的磨損：各槽尺寸和角度應保持一定的精度，以使致荷分布較為均勻等.帶輪材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200：轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼(或用鋼板沖擊后焊接而成)；小功率時可用鑄鋁或塑料。因為小帶輪的轉(zhuǎn)速v=18.8m/s,即v＜25m/s2)主動帶輪的設計帶輪的結(jié)構(gòu)設計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸，設計如下: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D1=125mm,而與主動帯輪配合的電動機軸的直徑是d(2.5所以主動帶輪釆用實心式結(jié)構(gòu)。帶輪參數(shù)的選擇:通過查《機械設計》一書，可以確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，小帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖3-2小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖3.4：脫粒板齒主軸的設計脫粒板齒主軸是玉米脫粒機的主要設計部件之一，它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，而旦沖擊次數(shù)很頻繁的工作環(huán)境，因此脫粒板齒主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(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置，二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宜軸形式傳遞，而民選用宜軸中的階梯軸。為了讓玉米與滾筒能夠充分接觸產(chǎn)生脫粒效果，主軸釆用了兩端剛性軸頭與中間套筒焊接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不但有效地增大了滾筒直徑，而且也大大減輕了主軸的質(zhì)量，有效地解決了慣性量太大的問題。3.4.1求傳動軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速N2，和轉(zhuǎn)矩T由《機械設計課程設計手冊》表1一7得帶傳動的效率n=0.96則功率P轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)矩T3.4.2初步確定軸的最小直徑根據(jù)軸的強度計算，由公式計算軸的最小直徑，由公式：dc—材料系數(shù)取c=1n—軸的轉(zhuǎn)速；dmin—軸的最小直徑（mmP—傳遞功率：d所求為軸的最細處，即裝聯(lián)軸器處。但因此處有個鍵槽，故軸頸應增大5%，即dmin圓整得取軸得最小直徑為40mm。3.4.3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，安裝帶輪和軸承處應有軸肩或套筒定位，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b×h×l為12×8×50。鍵的型號可以通過應滿足這些零件的長度要求。3.4.4初步選擇軸系由脫粒機的結(jié)構(gòu)和相關尺寸可知所設計的軸E裝冇帶輪和板齒，其上的板齒承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根據(jù)d=40mm，初步選取帶輪內(nèi)徑為40mm由于有定位軸肩，所以軸承內(nèi)徑選為60mm,支撐的軸承為深溝球軸承，在《機械設計手冊》查得深溝球軸承的型號為6012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，滾動軸承應在機體內(nèi)有一段移動的位移，查《機械設計手冊》可等位移量s=8mm取安裝板齒軸段的直徑為d=80mm，軸承寫軸肩用套筒固定，左、右兩端采用軸承用軸承座固定軸承，配合為H7/K6軸的基本結(jié)構(gòu)如圖2：圖2主軸結(jié)構(gòu)尺寸圖3.5.按彎扭合成條件校核軸的強度將軸的受力簡化，板齒受力集中于板齒軸的中部，確定軸的支點位置及軸上所受載荷大小、方向和作用點。作軸的受力簡圖，如圖3：圖3：軸的受力簡圖軸上水平面、垂直面，主軸所受支反力如圖4：圖4：主軸所受支反力圖計算得FF計算并畫出軸的水平垂直彎矩圖如圖5:圖5水平垂直彎矩圖合成彎矩及轉(zhuǎn)矩圖如圖6圖6合成彎矩及轉(zhuǎn)矩圖由軸的受力分析圖可以看出危險在左支座A處，該截面的總彎矩為：MA按第三強度理論進行強度校核：1=綜上，軸的強度滿足要求。3.5：軸承座的設計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、彎曲應力、扭轉(zhuǎn)應力等，確定了滾動軸承來支撐上軸，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成比較輕便，主軸軸承選用6012深溝球軸承，風機軸承選用6205深溝球，它們對應的軸承座的型號可以在《機械設計手冊》中査到，它安裝在機架的兩個縱向的、厚度是4mm的角鐵上，用兩個公稱直徑為M12螺栓固定。3.6：板齒的設計冠狀平板齒條是玉米脫粒機的主要脫粒部件，它的設計關系到玉米脫粒機質(zhì)暈的好壞,直接關系到玉米脫粒機正常I：作時整體的脫粒效果以及脫粒時玉米粒和玉米芯能否快速分離，它的功能是釆用脫離滾筒上的八個冠狀板齒和八個平板齒均勻的轉(zhuǎn)動，工作時將玉米填入脫粒機中，主軸的轉(zhuǎn)動帶動固定在冠狀平板齒滾筒上的冠狀平板齒，冠狀平板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)過冠狀平板齒的旋轉(zhuǎn)下，脫粒，冠狀板齒、平板齒呈螺旋排列，目的在于將玉米芯順著冠狀平板齒的螺旋排列排出機體之外。玉米脫粒機的主要功能是脫粒，而冠狀平板齒在匸作中起到了重要作用，因此，冠狀平板齒的設計是脫粒機的設計的主要部件。3.6.1：冠狀平板齒、平板齒的總體結(jié)構(gòu)設計從冠狀平板、平板齒的功用及其匸作要求可以判斷出冠狀平板齒的工作強度很大，玉米脫粒機的冠狀平板、平板齒在滾筒上于軸線方向呈9°均勻地焊接，每一個冠狀平板齒的d=10mm,冠狀平板齒和平板齒均勻的呈螺旋排列方式安裝，兩相鄰的冠狀平板齒條之間的冠狀平板齒橫向距離為100mm,且呈兩條螺旋均勻排列。3.7：軸承計算與校核滾動軸承的尺寸選擇取決于疲勞壽命。壽命計算公式：L式中：CrP一軸承的當量動載荷;n一軸承的轉(zhuǎn)速；ε一軸承的壽命指數(shù)；當量動載荷的計算：用于計算同時承受徑向及軸向載荷的軸承而引進的假定負荷，若將此假定負荷作用于軸承所得的壽命與軸承在實際使用條件下達到的壽命相同。對向心軸承：P=式中：FAx—實際徑向載荷：FAy-實際軸向載荷x一徑向系數(shù)；y一軸向系數(shù)；fd當量動載荷P==預期計算壽命LhLC查表可選平臺升降車的軸承6012，基本額定載荷Cr=93.8KN，極限轉(zhuǎn)速4500r/min故所選軸承滿足設計要求。結(jié)論在這次設計的三個月時間里，我從不了解到深刻的理解干玉米脫粒機的設計課題，這次畢業(yè)設計是我對大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設計對自己的四年的大學生活做出總結(jié),同時為將來工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個良好的基礎。這次設計其實是綜合運用本專業(yè)知識，分析并解決設計中遇到的問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學知識。通過這次設計實踐，使我逐步樹立了正確的設計思想，增強了創(chuàng)新意識，熟悉并掌握了機械設計中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問題和解決問題能力。通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，使我進行了較全面的機械設計基本技能訓練。另外通過本次設計使我領悟出機械設計的一般進程：設計準備、傳動裝置總體設計、傳動零件設計計算、裝配圖設計、零件工作圖設計、編寫設計說明書。如果隨意打亂這個過程則在設計過程中定會多走彎路。在設計過程中在獨立完成的同時，還要及時跟指導老師溝通和請教。每個階段完成后要認真檢查，有錯誤要認真修改，精益求精。畢業(yè)設計的各個階段是相互聯(lián)系的。設計時，零、部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟性以及標準化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設計的進展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設計要對前階段設計中的不合理結(jié)構(gòu)尺寸進行必要的修改。所以，設計要邊計算、邊繪圖，反復修改，設計計算和繪圖交替進行。在設計中要貫徹標準化、系列化與通用化可以保證互換性、減低成本、縮短設計周期，這是機械設計應遵循的原則之一，也是設計質(zhì)量的一項評價指標。在設計中應熟悉和正確采用各種有關技術標準與規(guī)格，盡量采用標準