家用小型玉米脱粒机的设计

郑州航空工业管理学院毕 业 论 文（设 计） 2013 届 机械设计制造及其自动化 专业 0906063 班级题 目 家用小型玉米脱粒机的设计 姓 名 学号 指导教师 职称 二一三 年 五 月 十五 日内 容 摘 要 从1785年苏格兰人安朱梅克( AndrewMeikle)发明第一个回转滚筒脱粒装置以来, 人们对玉米脱粒装置做了大量的试验和研究, 不断开发出新的玉米脱粒装置。1815年, 美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。之后人们对于玉米脱粒装置的改进一直没有停止过。上个世纪70年代初期, 我国自行研制的冲击式原理玉米脱粒机得到了普及应用, 当时以大、中型脱粒机为主。进入80年代后, 农村开始实行家庭联产承包责任制, 我国又相继研发了冲击式原理的一系列中、小型玉米脱粒机, 以适应农户的生产需要。 随着社会的发展，机械化在我国普及的速度很快，由于我国是农业大国而且农业是我国的经济基础，所以普及机械化对于我过农业的发展是至关重要的，但是由于我国的农业现状，大都属于小农经济，所以决定了在某些方面大型的机械很难普及，所以需要普及一些小型的家用机械。玉米脱粒机就是其中一个很典型的实例，随着人们的玉米产量的不断增加，玉米脱粒就成为了一个摆在人们而前的一个问题，人工脱粒太慢，费时间，而且需要的人很多，很不方便，玉米脱粒机的出现，解决了这一问题，需要的人工少，而且主要是工作效率有大大的提高，所以玉米脱粒机是农家不可缺少的必备农机。玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用脱粒机使玉米和玉米芯分开，这种机械就是玉米脱粒机。它的工作原理是:玉米脱粒机在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与筛网之间的间隙相配合，使玉米粒拖下(钉齿滚筒和筛网之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，井借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，籽粒由筛孔分离出去，玉米芯从机器尾部排出，玉米丝，皮屑从风口排出。循环脱粒，不断的进行填入脱粒排出机体这一循环。该种机器，脱粒的效率由滚筒的长度和直径而确定，人们可根据自己的脱粒效率，合理的选用适当的玉米脱粒机。关键词玉米脱粒机；脱粒结构；设计AbstractIn 1815, the United States developed the worlds first dedicated to corn threshing hand-operated corn thresher. Improvement for corn threshing device after people have never stopped. The early 70s of last century, Chinas 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 worlds first dedicated to corn threshing hand-operated corn thresher. Improvement for corn threshing device after people have never stopped. The early 70s of last century, Chinas 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 录1. 引言 32. 玉米脱粒机的总体结构的设计 5 2.1玉米脱粒机的整体结构 5 2.2玉米脱粒机的总体设计 63. 电动机的选择7 3.1电动机的转速 7 3.2钉齿滚筒上钉齿的转速 7 3.3电动机的功率 8 3.3.1脱粒机主轴上需要的功率8 3.3.2离心式鼓风机的功率8 3.3.3所需电动机的总功率104. 带及带轮的设计11 4.1传动带的设计 12 4.1.1确定计算功率12 4.1.2选择V带的带型12 4.1.3确定带轮的基准直径12 4.1.4确定传动中心距a和V带的基准长度13 4.1.5计算中心距a及其变动范围13 4.1.6验算主动轮上的包角13 4.1.7确定V带的根数14 4.1.8确定单根V带的初拉力的最小值14 4.1.9计算V带传动作用在轴上的压力105.V带轮的结构设计15 5.1带轮的材料选择 15 5.2带轮的结构设计 15 5.2.1主动带轮的结构选择15 5.2.2从动带轮的设计156.传动轴的设计 16 6.1确定主轴的各段直径和长度 18 6.2初步选择输出轴系 18 6.3确定输出轴上的圆角半径值 19 6.4求轴上所受的力和力矩 19 6.5校核轴的强度 227. 校核轴承的强度 238. 滚筒的设计 239. 钉齿的设计 2510. 筛网的设计2511. 入料口及脱粒上盖的设计2612. 除尘装置的设计2813. 机架的设计2914. 轴承座的设计3015. 玉米脱粒机上标准件的选择31 15.1玉米脱粒机上螺栓的选择31 15.2键的选择3116. 玉米脱粒机的使用和维护31 16.1玉米脱粒机的使用和维护31 16.2玉米脱粒机的维修与保养32结论33致谢33参考文献341引言随着社会的进步，农业机械化已经在我国普及开来，特别是一些家用的小型机械也进入千家万户之中。而玉米脱粒机作为农业机械化的重要组成部分，它的研究和开发也是必不可少的。现在社会中有很多种类的玉米脱粒机。按照脱粒原理可以分为挤压式、碾压式、打击式、差速式和搓擦式5类。根据脱粒滚筒的外形可分为圆盘形、圆柱形和圆锥形。按脱粒滚筒的安放形式又可分为卧式和立式。按脱粒元件来分其种类更多，常见的有纹杆钉齿、弓齿、风扇叶轮及组合式等。(1) 纹杆式脱粒装置 纹杆式脱粒装置采用打击原埋设计，工作时，纹杆滚筒转动，使玉米穗在齿侧面和纹杆顶部与凹板弧面上产生搓擦作用，玉米穗与穗间凹板间产生搓擦，从而实现脱粒。脱粒效率主要取决于打击速度和打击机会。该装置对玉米籽粒伤害较大，但脱净率和效率高。(2) 杆齿式脱粒装置 杆齿式脱粒装置采用杆齿式轴流滚筒，杆齿按螺旋线排列并固定在齿板上。玉米穗通过滚筒前端的喂人螺旋输送器轴向喂入，从另一轴端排出。工作时，杆齿滚筒转动，使玉米穗在杆齿和齿板部与凹板弧面上产生搓擦作用，从而实现脱粒。脱粒效率主要取决于杆齿速度。该装置对玉米籽粒伤害较小，但脱净率和效率较低。(3)钉齿式脱粒装置 钉齿式脱粒装置，是模仿人工用手搓玉米的动作。由于钉齿与滚筒轴之间有一定的夹角，利用钉齿拨动果穗，使果穗在受到推挤的情况下既做向前的运动，又做向上或向下的运动。在运动过程中，与两侧和底部的栅格进行揉搓，并且与筛网做相对运动，既滚动又滑动，以达到挤搓脱粒的效果。果穗相互之间也同样在受到一定压力的作用下进行充分的挤搓，并且机内所有果穗的任何部位都有充分的挤搓机会，从而脱掉全部籽粒。钉齿式脱粒装置脱粒性能好，对不同类型种子玉米的适应性强、效率高、脱净率高、玉米籽粒破碎率低。(4)形成的差速旋转来实现玉米穗脱粒。它还可以带皮脱粒，玉米籽粒仿手工搓落，不伤胚芽。具有玉米穗差速式脱粒装置 差速式原理设计的脱粒装置，是利用同方向不同旋转速度的脱粒元件间所完整、破碎率低、脱净率高及适应性强等特点。但采用该原理设计的脱粒机一般生产效率低。(5)纽合式脱粒装置组合式脱粒装置是对纹杆式、弓齿式、螺旋叶片和板齿进行不同的组合得到组合式轴流滚筒。例如螺旋叶片板齿组合式轴流滚筒，脱粒性能柔和，脱粒效果好，这是一种值得进行深入研究的轴流脱粒装置。但是造价有点高，不太适合农村小家庭用。综上所述，我们可以知道钉齿式脱粒装置比较符合我们的要求，所以本课题采用钉齿式脱粒装置作为研究对象，然后再结合其他的补充机构来整体完成玉米的快速脱粒。它的工作原理是:玉米脱粒机在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与筛网之间的间隙相配合，使玉米粒拖下(钉齿滚筒和筛网之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，井借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，籽粒由筛孔分离出去，玉米芯从机器尾部排出，玉米丝，皮屑从风口排出。循环脱粒，不断的进行填入脱粒排出机体这一循环。该种机器，脱粒的效率由滚筒的长度和直径而确定，人们可根据自己的脱粒效率，合理的选用适当的玉米脱粒机。2.玉米脱粒机的总体结构的设计2.1玉米脱粒机的整体结构本玉米脱粒机的设计主要包括入料部分，玉米脱粒机构，筛选机构，除尘装置，电机的选择，带轮的结构设计和整体机架的设计。入料部分入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一厘米厚的铁板制成，入料部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和筛网之间，进行脱粒玉米脱粒机构玉米脱粒机构主要是由钉齿滚筒、筛网、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒与筛网和上盖之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从筛网上的圆孔漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，从出料口排出机体之外。筛选机构筛选机构主要是由筛网来完成，它是由一个半圆筒形地铁板组成的，上面有很多直径为20mm的圆孔。能够让玉米粒通过这些筛孔落到下面的滑板上。除尘装置除尘装置是通过一个风扇和一个吸风口，把通过筛网落下的玉米粒中的粉尘吹除。电机的选择为了使玉米脱粒机更加方便，所以本机器采用电力拖动，而且电动机采用节能的方式，电动机安装在玉米脱粒机的下部。带轮的结构设计本机器通过带传动是电动机带动钉尺滚筒和风扇。整体机架的设计机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成，机架是玉米脱粒机的主要支撑，他承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此玉米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成。2.2玉米脱粒机的总体设计 为了使玉米脱粒机更加方便实用，此玉米脱粒机采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在玉米脱粒机的下部，与脱粒机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。玉米脱粒机从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯，最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外，是玉米脱粒机一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此玉米脱粒机有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。图一3电动机的选择 3.1电动机的转速根据查阅资料对比本次设计的玉米脱粒机的主轴的转速在 600-800为宜，所以本脱粒机的主轴转速选择700按机械设计中所推荐的传动比合理取值范围，取V带的传动比24，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为：4）700=14002800。 3.2 钉齿滚筒上钉齿的转速根据实践测量得知滚筒上设有四排钉尺，每排有5到6个钉尺，初步测算每个钉齿的均匀受力为40，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为480。其中：钉齿所受的力 参与工作的钉齿个数 参与工作的钉齿条数当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径，即：， 其中：钉齿的转速 脱粒机主轴的转速 钉齿距轴心的距离 3.3电动机的功率3.3.1脱粒机主轴上需要的功率玉米脱粒机所需功率为，应由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：，计算求得： 。3.3.2离心式鼓风机的功率本风机采用农用机械中广泛采用的农用风机，叶片平直，外形为切角矩形，壳体采用蜗壳。玉米中漂浮物的速度为，在标准情况下，空气的容重为。那么风机的风速。现初步选择风机的风速为8m/s。假设轻质杂物的质量为q=0.052kg/s，则空气的流量为Q=U为轻杂质与空气量之比的系数。U=0.20.3风机的全压力P=风扇的静压，单筛机构为15mm水柱左右风扇的动压。其中水的密度，风机的参数计算叶轮的外径压力系数，值为0.30.4，n风机的转速，取1000r/min则=0.171m风扇的宽度B=（12）=0.342m风机出风口的高度风扇的功率N=叶轮的参数叶片的宽度b=（0.110.12）=0.12x0.171m=0.021m叶片的内径b=（0.350.5）=（0.350.5）x0.171=0.060.085m叶片数z=46。取z=6. 3.3.3.所需电动机的总功率电动机功率由公式来计算，脱粒机传动装置的总效率，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即 ，其中、 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下： 滚动轴承（每对）0.980.995 即取 =0.99 V带传动 0.940.97 即取 =0.97 滚筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 =1则 由此可得电动机的功率：根据现实家庭的使用情况，电动机选用220V的双电容单向异步电动机，由机械设计通用手册查出两适宜的电动机型号，因此有两种不同的传动比方案，如表1：表1 电动机的型号和技术参数及传动比 方案电动机型号额定功率电动机转速基本参数P/kW同步转速满载转速效率（%）电动机重量（KG）功率因数1YL100L-232850285078220.952YL100L2-431440144077320.95综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为YL100L2-4。所选电动机的额定功率3KW，满载转速=1440rmin，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：表2 其主要参数如下表型 号 额定功率 KW 满 载 时额 定 转 矩最 大 转 矩转速rmin 电流（220V）效 率 % 功率因数YL100L2-43144018.6770.951.81.84.带及带轮的设计根据玉米脱粒机的具体传动要求，可选取电动机和主轴之间用V带和带轮的传动方式传动，因为在脱粒机的工作过程中，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使玉米脱粒机工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响玉米脱粒机的传动，因为玉米脱粒机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，而且V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有V带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以，在电动机与玉米脱粒机之间选用V带与带轮的传动配合是很合理的。在主轴和风扇轴之间也选用V带的传动。 选择V带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定V带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴的压力（为设计轴承作好准备）。4.1传动带的设计4.1.1 确定计算功率 其中：工作情况系数电动机的功率 查机械设计一书中的表87 可知：=1.0KW4.1.2 选择V带的带型 根据计算得知的功率和电动机上带轮（小带轮）的转速（与电动机一样的速度），查机械设计一书图811，可以选择V带的型号为A型。4.1.3确定带轮的基准直径 （1）初选主动带轮的基准直径：根据机械设计一书，可选择V带的型号参考表88，选取=80mm（2）计算V带的速度V： V带在的规定范围内，速度V符合要求。电动机与主轴传动比的计算 （3）计算从动轮的直径 为了符合标准根据机械设计表8-8选择D2=160m4.1.4 确定传动中心距a和V带的基准长度取 即：得： 取： 带长 即： 得： 根据机械设计一书中查表8-2，选择带的基准长度LD =1250mm 4.1.5计算中心距a及其变动范围传动的实际中心距 得出考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要常给出中心距的变动范围 即413mma470mm 4.1.6验算主动轮上的包角已知1 1800 -(D2-D1) a2 1800 -(D2-D1)可知小带轮上的包角1 小于大带轮上的包角a2，可知小带轮的上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，应使 1 1800 -(D2-D1)900求得1 1710 900 满足V带传动的包角要求。 4.1.7确定V带的根数计算单根V带的额定功率Pr由=80mm和小带轮转速n=1440，查机械设计表8-4a得P0 =1.21KW。根据n=1440，i=2.1和A型带，查机械设计表8-4b得P0 =0.16KW。查机械设计表8-5得K =0.98，查机械设计表8-2得KL =1.11，于是 Pr=（P0 +P0）KKL =（1.21+0.16）0.981.11KW1.5KWV带的根数取z=2根 4.1.8确定单根V带的初拉力的最小值由机械设计表8-3得z型带的单位长度质量q=0.10，所以=应使带的实际初拉力4.1.9计算v带传动作用在轴上的压力为了设计安装带轮轴和轴承，必须确定V带作用在轴上的压力，它等于V带两边的初拉力之和，忽略V带两边的拉力差，则值可以近似由下式算出：5. V带轮的结构设计 5.1带轮的材料选择因为带轮的转速，即，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，硬度为。 5.2带轮的结构设计带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。 5.2.1主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是，因此根据经验公式，所以主动带轮采用腹板式。 带轮参数的选择： 通过查机械设计表8-10，可以确定主动带轮的结构参数，由公式L= 5.2.2从动带轮的设计从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定，即 ，所以从动带轮同样采用腹板式。通过查机械设计表8-10，可知从动带轮的结构参数，为了增加辅助功能即带动除尘装置中的鼓风机，所以在从动轮上多增加一个轮槽 L= 图二6.传动轴的设计传动轴是玉米脱粒机的主要设计部件之一，他在玉米脱粒机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，玉米脱粒是瞬时冲击很大，而且冲击次数很频繁的工作环境，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。它的主要作用是：一是支持轴上所安装的回转零件，使其有确定的工作位置；而是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，根据玉米脱粒机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，玉米脱粒机的主轴选用直轴形式传递，而且选用直轴中的阶梯轴。此轴的设计如下：根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式： 其中：轴常用的几种材料的的值 主轴上的功率 主轴上的转速 轴上的材料由机械设计中表151 可以查到，应选取调质处理的45号钢，书中表182取，于是得 ： 输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，必在轴上开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加5%以上，这样增加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： 主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为25在机械设计一书。查表可以得知带轮的厚度，则取输出轴的段轴径为，其长度为。6.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足带轮的轴向定位要求，轴段右端需要制出一个轴肩，故取段的轴直径 ，长度。输出轴的径向定位由普通平键来完成。根据查机械设计表6-1得选用键的型号为普通平键为。 6.2 初步选择输出轴系 由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和钉齿滚筒，其上的钉齿承螺旋排列，但由于受力不大可以忽略它的受力。又根据，初步选取支撑的轴承为深沟球轴承，在机械设计手册查得相心球轴承的代号为6006，它的结构尺寸为，故取段与段的直径相等，即。取此段长度。滚动轴承的右端需要一个定位轴肩，且轴肩的高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承。所以取，。同理根据实际测量取安装钉齿的轴段的直径为，左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承，配合为。已知钉齿滚筒长为。轴的基本结构如图图三 6.3确定输出轴上的圆角半径值 按前面所述的原则，求出轴肩处的圆角半径=2mm，详细见图。轴端倒角在轴的两端均为，小轴肩为轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中。 6.4求轴上所受的力和力矩 求输出轴上的所受作用力的大小 根据公式： 求得 其中：电动机的额定功率 主轴的转速 即： 钉齿上的合力 根据公式： 求得 其中 ：输出轴的轴心到钉齿定的距离即 ： 根据公式： 求得其中：80%径向力占圆周力的百分数 （根据脱粒机查得）即 ： 由于玉米脱粒机的主轴轴向不受力。则取（根据脱粒机 查得圆周力 径向力 轴向力 的方向. 轴上水平面内所受支反力 根据公式： 求得 其中： 即 ： 根据公式： 求得 即 ： 轴在垂直面内所受的支反力根据公式： 求得其中 ：钉齿的顶端到主轴轴心的距离 即 ： 根据公式 ： 求得即 ： 作弯矩图 在水平面内，轴上、三点的弯矩为 ：根据公式 ： 求得即： 作水平面内弯矩图如图（b）所示在垂直面内，轴上、三点的弯矩为 ： 根据公式 ： 求得 即 ： 根据公式 ： 求得 即 ：作垂直面内弯矩图如图 （c）所示 合成的弯矩为 ： 作轴的合成弯矩图如图 （d）所示。 作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图）B 点：C点左侧 ：D点右侧 ：作轴的当量弯矩图 （e）所示。图四 6.5校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的强度（既危险截面c的强度）。由经验公式及上面计算出的数值可得出。 公式 ： 式中 ： 轴的抗弯抛面模量， 轴的许用应力，。按轴实际所受弯曲应力的循环特性，在、中选取其相应的数值，从机械设计可以查出。 按机械设计基础书中查得，对于的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力7.校核轴承的强度已知轴承受到的径向载荷为，轴向载荷。预期的使用寿命为。则 所以 轴承的当量动载荷由机械设计表13-5可以查的X=1，Y=0根据机械设计表13-6查的，取则 则轴承的基本额定动载荷 查机械设计可知 则已知选择的6006轴承的可知所以轴承选取的轴承满足需求。8.滚筒的设计滚筒类型的设计常用的滚筒形式有圆柱形滚筒和圆锥形钉齿滚筒。圆柱形滚筒可以连同钉齿整体铸造，也可以在铸造滚筒上安装钉齿。它的结构简单，成本低，脱粒质量好，因而应用比较多。圆锥形滚筒一般由齿板座、齿板和钉齿等组合而成的，所以制造成本较高。由以上可知，本脱粒机选用圆柱形滚筒。滚筒通过左右两边的圆盘固定在轴上。圆盘中间有中心孔可以套在轴上，然后通过焊接的方法和轴固定。圆盘和滚筒之间通过焊接的方法连接。通过测量，本脱粒机的滚筒选取直径为90mm，长度为465mm。滚筒厚度为5mm。材料选用45钢制成。圆盘同样采用厚度为5mm的45钢制成，为了方便和滚筒焊接，直径选取为90mm。为了方便圆盘能够装套在轴上，所以圆盘的中心孔应定为34mm。（装套圆盘的轴的直径）图五9.钉齿的设计钉齿是玉米脱粒机的主要脱粒部件，它的设计关系到玉米脱粒机的质量的好坏，直接关系到玉米脱粒机正常工作时整体的脱粒效果以及脱粒后将玉米粒和玉米芯分离的情况。它在工作时直接与玉米相接触，而且它的接触频率很高，尤其是在入料口的部位，这个部位的钉齿摩擦的相当的频繁，因此，在设计钉齿时应当考虑到钉齿的工作强度和工作环境等问题，这里采用了脱粒机一书所建议的45钢，为了使钉齿能够更加稳定的固定在滚筒上，在滚筒增加一个直径为10mm的孔，选取钉齿直径，其中与滚筒上的孔配合，使钉齿固定在轴上的圆孔里，再采用焊接的方法固定。并确保坚固、稳定、可靠。在钉齿滚筒上一共设计四条钉齿，相互之间相差，而且每条钉齿上安装的钉齿的个数为5到6个，采用交叉间隔的方法。每条钉齿上两个相邻的钉齿间的距离为85-90mm，且四条钉齿成螺旋排列，这样可以将玉米芯顺着螺旋排列的钉齿从机器后面排出机体之外，同时每一条钉齿条上的钉齿都在进行着脱粒，这样可以有效的提高脱粒率。10.筛网的设计 在玉米脱粒机中，筛网是与钉齿滚筒相配合的重要部件。是将玉米脱粒后，使玉米粒从筛网上的孔中漏出，而玉米芯被钉齿滚筒上的钉齿螺旋排列排出机之外，从而使玉米粒和玉米芯分开，从不同的出口排出机体之外，达到玉米脱粒清选的作用。筛网是由厚3mm的半椭圆桶铁板组成，为了确保滚筒钉齿顶端与筛网间有合适的间隙，所以选取椭圆的长轴为230mm，短半轴为73mm，长500mm，上面均匀排列着直径为20mm的圆孔。两个圆孔之间的间距为10mm。筛网和上盖一起通过螺栓与机架固定。这样可以确保筛网在工作中更加可靠、稳定。图六11.入料口及脱粒上盖的设计 入料口是将玉米填入玉米脱粒机机体内的一个途径，它是玉米脱粒机上的一个部件，它的作用在于通过入料口可以将玉米顺利的填入机体内，而且在填入的过程中或是填入后的工作过程中，脱粒机能安全的工作，而且不会将玉米粒或是玉米芯从入料口飞溅出来，造成人员伤害等事故发生，因此，玉米脱粒机的入料口的设计，即关系到玉米脱粒机的工作质量（即脱粒不干净或是不完全等）。因为在将玉米添入脱粒机时，电动机在高速的旋转，连同它的主轴一起旋转，如果入料口的填料方式不利于主轴的工作，此时，这种填料方式对主轴、对机体都有很大的副作用，有可能瞬时加大主轴的承担负载，即同时加大主轴的弯曲应力、扭转应力等，同时也加大了钉齿的磨损和老化等。如果入料口的设计不当，会造成主轴的瞬时被卡死，电动机闷车等现象发生，这些现象对电动机和玉米脱粒机的主轴有及大的破坏性。因此，在设计玉米脱粒机入料口时应当考虑到设计不当可能发生的危害，精心的设计其结构。玉米脱粒机的入料口与脱粒机的上盖相连接为一体，即入料口安装在玉米脱粒机的上盖上，两者均采用的薄铁板制成，玉米脱粒机的上盖承半圆形状，直径为，长为 ，（入料口的一侧与脱粒机的上盖边缘相切），这样可以是玉米在进入脱粒机机体时，能够很好的被钉齿滚筒上的钉齿打削（脱粒），因此，上盖上的入料口设计很重要。其上入料口的最小口径长为，宽为，其上的最大口径（为了方便填料可以设计大一些）长为，宽为，在入口处设有一个挡板，防止玉米在脱粒中玉米粒从入口处溅出而对人产生危害。玉米脱粒机的入料口铁板与上盖铁板之间的连接采用焊接的方式。上盖的两边设有宽为35mm的肩，两个肩上各有五个螺栓孔，通过螺栓与筛网和机架固定在一起。在玉米脱粒机上盖的两端设有两个半圆形状的铁板，其采用的材料是一样的，目的一是保障工作人员的安全，因为在玉米脱粒机正常脱粒时，它的主轴高速旋转，如果没有两边的铁板挡住，有可能工作人员不甚将手或衣服绞进玉米脱粒机中，造成人员伤亡等事故发生。二是阻挡脱粒后的玉米飞溅，如果玉米脱粒机上盖的两端没有这两快铁板的拦挡，玉米被脱粒机脱粒后，由于主轴的高速旋转击打脱下的玉米粒四处飞溅，致使脱粒后的玉米不能很好的收集起来，同时飞溅的玉米粒也给工作人员带来危险，因此玉米脱粒机上盖两端的挡板设计是必要的，也是必须的。挡板在玉米脱粒机安装中是纵向布置的，而且，根据它的结构设计，两个挡板都应该骑压轴承座，即挡板的设计即要考虑到它与脱粒机上盖的连接又要考虑到它与轴承座的配合，它与轴承相交处的形状根据轴承来确定。图七12.除尘装置的设计 除尘装置由吸尘筒、离心式鼓风机、除尘风筒组成，吸尘筒开口部在接料漏斗的出料口下端，利用离心式鼓风机产生的吸力可吸出大部分因脱粒产生的灰尘、杂质。经由除尘风筒排到指定地点，消除粉尘污染，保护工作人员的身体健康，改善了工作环境，还可提高脱粒玉米的洁净度。13.机架的设计机架是玉米脱粒机的主要支撑部件，它是承担所有来自轴及电动机、筛网的冲击和应力，机架的坚固是玉米脱粒机的工作稳定、运转平稳的基础，因此机架无论是从结构上还是从材料上，都应该采用坚固的稳定的材料和样式制成。就此玉米脱粒机来说，它的冲击载荷和内部的应力偏低，电动机达到动力偏小，以及所选用的机型比较轻便，因此可采用角铁支撑，角铁支撑的好处在于：在角铁材料本身所支撑的载荷范围条件下，不会发生结构变形，虽然有较小的弹性变形，也不会影响脱粒机机体的坚固、稳定的效果，尽管在玉米脱粒机正常工作的情况下，也不会影响玉米脱粒机的整体效果。选择角铁的厚度为，其规格尺寸为：高为，宽为。玉米脱粒机的机架上安装有一出粒斜板，目的是当脱粒机将玉米脱粒后，玉米粒从筛网上的孔中漏出，落到出粒斜板上，玉米粒顺着斜板下滑，从而滑出机体之外，它的材料也同样是选用 后的铁板制成。在出粒斜板的上部设有除尘机构中的吸尘筒用于吸出从筛网中落下的玉米粒中的杂质和灰尘。在玉米脱粒机的尾部，即玉米芯的排出端，设计了一个下滑的斜斗，其功用是完成玉米芯顺利的排出机体之外，使玉米芯随玉米脱粒机的主轴的不停旋转，随时的排出机体之外，也便于工作人员的清理，它也是应用厚的铁板制成的，与机体相连，采用螺栓固定的连接方式。从机架的整体来看，机架的选料、结构设计、受力的分析及玉米粒和玉米芯的随机排出，可以看出玉米脱粒机的机架是满足要求的，而且结构设计合理。详细结构设计如图所示。 图八14.轴承座的设计轴承座是支撑和固定轴承的直接部件，轴承的选择是根据了轴的动力、载荷、弯曲应力、扭转应力等，确定了深沟球滚动轴承，而且轴承是个标准件，它有一定的规格尺寸的。此玉米脱粒机选用的轴承比较轻便，它的型号是深沟球轴承6006它的规格尺寸为 它用安装在机架的两个纵向角铁上的轴承座固定，轴承座分别用两个公称直径为螺栓固定，轴承座的基本结构尺寸如图所示图九15.玉米脱粒机上的标准件的选择 15.1玉米脱粒机上的螺栓的选择 应用在玉米脱粒机上的螺栓是机械设计的标准件,螺栓的选择可以根据机械设计查取.在本脱粒机上选择的螺栓为:公称直径为M8,长度为三十五厘米,玉米脱粒机应用的螺栓是起连接作用,在机体的上盖和机架应用本螺栓连接,在电动机和机体之间也同样用螺栓连接,而且,应用公称直径为M8的螺栓,就可以满足玉米脱粒机的动力需要. 15.2键的选择 玉米脱粒机上的主轴和带轮是通过键相连,而且键也同样可以在机械设计手册中查取,它也是一个标准件,其型号规格为:b=8、h=7、L=36.风扇轴与风扇带轮之间也通过键连接，其型号规格是b=6、h=6、L=14.16.玉米脱粒机的使用和维护 16.1玉米脱粒机使用时的注意事项 1.玉米脱粒机应放在地面平坦、通风良好的地面上。 2.对各个转动部件的连接处要用油保养，各个部件的紧固螺栓要牢靠，滚的旋转方向要和规定的方向一致。 3.脱粒前要让机器空运转一会，检查各部件连接是否牢固，转动是否平稳。确定无异常后才可投入工作。 4.V带的松紧要适当，过松或过紧都要进行重新调整。 5.工作时，工作人员应站在规定的位置，喂入量要适当，防止喂入量过大时出现卡机现象。 6.出现故障时，应先断开电机的电源，带机器停止运转后方可检修，严谨在机器运转的情况下推送玉米或掏取玉米。 16.2玉米脱粒机的维修与保养 家用玉米脱粒机是季节性使用的机械,使用时间短,而在使用期间内工作负荷重,工作条件差,为了充分发挥机械的效能,提高生产率,保证安全生产,延长机器使用期限,必须认真、及时、细致地进行技术保养,使机器经常保持完好的技术状态。 1.玉米脱粒机工作前,必须彻底的清理机器上各个部件残存的附着物,特别是要及时清理筛网上的玉米芯。 2.对于各个需要润滑部位,应根据要求进行按时润滑。 3.每次用过之后要仔细检查玉米脱粒机的各个部件,如发现零件和部件需要更换时,应及时更换。 4.在未涂油漆的金属表面以及工作过程中受摩擦的地方,如各处调节螺栓等地方,涂上防锈油。掉漆处要及时刷漆补好，防止生锈。 结论大学生活即将结束，经过几个月的忙碌，我的毕业设计终于完成。这次设计充分全面的运用了我在大学所学的知识。虽然在设计的过程中遇到了很多问题，但是在蒋志强老师的指导和一些同学的帮助下，经过查阅大量的资料，我反复计算修改，最终顺利的完成了本次设计。本次毕业论文设计，虽然出现很多问题，但是我也学到了很多知识，特别是掌握了对一个课题的设计过程和设计步骤，也学会了在一个课题中如何培养自己正确的设计思想和思维方法，学会了在设计过程中如何合理的查阅资料和合理的计算数据。而且在绘图过程中也锻炼了我的计算机绘图能力。特别是大大的提高了我的AUTO CAD和Pro/e的操作水平。由于我的知识水平有限，且实践不足。所以在设计过程中在所难免的会出现一些问题和错误。在此恳请各位老师能够谅解，并给予批评指正。致谢 经过几个月的努力，我终于完成了我的毕业设计论文，在设计过程中遇到的很多问题都是在老师的指导下和同学的帮助下完成的。在此我要特别感谢蒋志强老师对我的指导和督促，并在设计过程中给我指出了正确的设计方向，避免了我在设计过程中少走了很多弯路，致使我的毕业设计论文能够顺利完成。同时还要感谢和我同组的同学，他们在我遇到设计困难的时候给了我很多帮助