机械毕业设计-玉米脱粒机设计【全套图纸sw三维】

毕业设计说明书 题 目 玉米脱粒机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 湖 州 师 范 学 院 教 务 处 印 制原 创 性 声 明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 日 期： 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属湖州师范学院。本人完全了解湖州师范学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权湖州师范学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为湖州师范学院。论文作者签名： 日 期： 指导老师签名： 日 期： 目录摘要- 1 -Maize sheller design- 1 -第一章 绪论- 2 -初步拟定设计过程- 2 -第二章 玉米脱粒机总体结构- 3 -2.1入料部分- 3 -2.2脱粒部分- 4 -2.3筛选部分- 4 -2.4机架部分- 4 -2.5玉米脱粒机的总体设计- 4 -第三章 玉米脱粒机的设计- 4 -3.1 电动机的选择- 5 -3.2 钉齿条上的钉齿转速- 5 -3.3 钉齿滚筒的转速- 5 -3.4 电动机的功率- 5 -3.5 电动机的转速- 6 -第四章 带及带轮的设计- 7 -4.1传动带的设计- 7 -4.1.1 确定计算功率- 7 -4.1.2 选择V带的型号- 8 -4.1.3确定带轮的基准直径- 8 -4.1.4 确定传动中心距和带长- 8 -4.1.5 验算主动轮上的包角- 9 -4.1.6 确定V带的根数- 9 -4.1.7 确定带的初拉力- 10 -4.1.8求V带传动作用在轴上的压力- 10 -第五章 V带带轮的设计- 10 -5.1带轮的材料选择- 10 -5.2结构设计- 11 -5.3 从动带轮的设计- 12 -第六章 传动轴的设计- 12 -6.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度- 14 -6.2 初步选择输出轴系- 14 -6.3确定输出轴上的圆角半径值- 14 -6.4 按弯扭合成条件校核轴的强度- 15 -6.4.1 作轴的简图- 15 -6.4.2 求输出轴上的所受作用力的大小- 15 -6.4.3钉齿条上的合力- 15 -6.4.4轴上水平面内所受支反力如图- 15 -6.4.5轴在垂直面内所受的支反力- 16 -6.4.6 作弯矩图- 16 -6.4.7作弯矩图- 17 -6.4.8作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图）- 17 -6.5 校核轴的强度- 17 -第七章 钉齿条的设计- 18 -7.1 钉齿条的总体结构设计- 18 -7.2 钉齿条及钉齿的设计- 19 -7.3 钉齿的设计- 19 -7.4 圆盘的设计- 20 -第八章 栅格式凹板的设计- 21 -8.1栅格凹板的设计- 21 -8.2栅格托架的设计- 22 -第九章 入料口及脱粒机上盖的设计- 22 -第十章 机架的设计- 23 -第十一章 轴承座的设计- 24 -第十二章 玉米脱粒机上的标准件的选择- 25 -12.1玉米脱粒机上的螺栓的选择- 25 -12.2钩头楔键的选择- 25 -第十三章 玉米脱粒机的安全操作- 25 -13.1超速运转,机械“爆炸”- 25 -13.2禁止过疲劳或酒后操作- 25 -第十四章 玉米脱粒机的维护- 26 -14.1玉米脱粒机的技术保养- 26 -14.2玉米脱粒机的保管- 27 -结论:- 27 -致谢:- 28 -参考文献- 29 -附录 图纸列表- 30 -玉米脱粒机的设计 摘要 为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率,设计玉米脱粒机。该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。关键词：玉米；脱粒机；结构；设计 全套图纸，三维加153893706Maize sheller designAbstract: For reducing a peasant during the period of the maize threshes, the intensity of labour, raises working efficiency , designs maize sheller. Be machines turn to have mainly enter expect that the mouth , bars form notch board and nail tooth the cylinder threshing and drive component etc. are composed of. Take electric motor as driving force source, driving force exports axis output from the electric motor , the nail tooth seed-husking cylinder threshes on the cylinder threshing again by the fact that belt delivery arrives at the nail tooth, coordinating bars form notch board with the maize, besides niblet complies with bars form notch board separation and the outside discharging airframe, but the maize core discharges airframe from another one end entering material.Keywords: Maize; Sheller; Structure; Design - 2 -第一章 绪论 脱粒机是用于对小麦、水稻、玉米、高粱、大豆及其它杂粮等作物进行脱粒作业的重要收获机械，在我国广大农村使用十分广泛。脱粒机在我国生产使用已有数十年的历史，将玉米籽（谷物）从作物的穗头上分离下来所使用的机具，称为脱粒机具。质量合格的脱粒机，应该是坚固耐用的、故障少、使用保养方便、结构简单可靠。同时，还应满足以下的农业技术要求：玉米籽应当从玉米盘上脱下来，脱粒要干净。脱下的玉米籽不要破碎、情洁、不混其它玉米盘、杂物等脱粒时应尽量减少玉米盘的损坏，以保证玉米籽的完整。脱粒机在一定程度上应有一定的通用性，尽可能适用于托多种农作物，从而以提高机具的利用率。所设计的脱粒机应有较高的生产率，功率消耗少，即其造价低。脱粒系统是联合收割机的核心，它决定着其他各部分的工作性能。研究脱粒空间内谷物的运动规律是联合收割机脱粒机理研究的关键内容之一。脱粒机生产在我国虽已有数十年历史，但不少企业仍延袭十几年以前的生产方式进行生产和管理，企业管理水平相对落后。全国200多家企业中，至今只有1家企业进行了质量保证体系认证就足以说明这一问题。此外，产品品种单一，产品更新换代适应不了市场的需求，一些产品多年存在的性能问题，如风扇型脱粒机存在的对作物干湿度适应性差的问题一直得不到解决，原因就是多数企业经济效益欠佳，拿不出更多的资金和技术力量用于科研和开发新产品；也有的是由于企业领导急功近利，对开发新产品的重要性认识不足。然而产品更新换代的越慢，越难占领市场，企业效益越差，从而使不少企业的生产陷入了恶性循坏。目前脱粒机生产企业产量最大的为3万多台，最少的仅几十台，不少企业的生产未能形成适度的规模。这主要是因为脱粒机是季节性很强的产品，产品销售往往仅在个月或者十几天的时间，资金周转时间长，不少企业明知进行技术改造形成适度规模生产能降低成本，提高经济效益，但苦于流动资金不足或贷款困难，无力进行适度规模生产，再加上近几年脱粒机行业活动和信息交流不畅，不能根据市场变化及时调整生产结构、产品品种及生产数量，从而导致经济效益不理想。因此我们可以看出脱粒机目前仍有较大的存在空间,对脱粒机的改进设计,使其价格低廉、工作可靠、性能优良、尽可能同时完成多项作业是时代的需要. 初步拟定设计过程这里仅对一种玉米脱粒机是课题讨论研究，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栅格式凹板之间的间隙相配合，使玉米粒拖下（钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并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，循环脱粒，不断的进行填入-脱粒-排出机体。查阅相关资料进行调查研究、进行方案设计（是否合理）、进行整体结构相关零件的设计、进行并不断优化设计、试制完成设计内容。 第二章 玉米脱粒机总体结构总体方案设计包括传动装置的总体设计，传动件与支撑零件的设计计算。一般机械设计方法，通常多从总体方案开始，在总体方案中又首先从机构的分析开始，确定方案后再进行必要的设计计算和结构设计，最后以完成的设备图纸和设计计算书作为整个设计计算的成果。玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。整体组成如下图所示：2.1入料部分入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一毫米厚的铁板制成，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，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。2.2脱粒部分 脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，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，由入料口的另一端（即出料口）排出机体之外。2.3筛选部分 筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。2.4机架部分 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。2.5玉米脱粒机的总体设计 为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计，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。玉米脱粒机的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。 第三章 玉米脱粒机的设计滚筒上安装有钉齿，滚筒的作用是带动钉齿转动，钉齿推动玉米果穗作螺旋运动。滚筒转速由滚筒外缘(钉齿顶部)线速度决定，滚筒外缘线速度是以保证不损伤玉米籽粒为前提条件由试验数据获得。但滚筒外缘线速度不能过低，否则会影响生产率。根据试验数据，确认线速度值在3.23.9m/s之间最佳。滚筒直径由凹板直径决定，并且保证脱粒滚筒外径与凹板留有90100mm的间隙。根据实际功率负荷计算扭矩，确定轴径。滚筒脱粒段长度是决定脱粒质量的重要参数，滚筒过短影响脱净率；滚筒过长，会增加功率消耗及制造成本。用籽粒含水率为20左右(籽粒含水率高相对较难脱粒)的玉米穗做试验，经试验数据确认，脱粒段长度一般应为凹板直径的3.5倍左右。根据脱粒机一书的介绍，有关玉米脱粒机TY4.5型的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750850，栅格式凹板的直径为320，其凹板的长度为710，钉齿有规律地安装在滚筒轴上，其作用是拨动玉米穗沿滚筒轴作复杂运动f玉米穗本身既滚动又滑动，同时沿滚筒轴作不规则螺旋运动)，也推动玉米穗向排芯口方向移动。钉齿宽度：钉齿设计比较宽范围一般为60120 mm，目的是工作时使玉米穗接触面较大，避免点接触产生对玉米穗的局部压力集中损伤玉米籽粒。3.1 电动机的选择根据实践测量得知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条快速旋转，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560。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3.2 钉齿条上的钉齿转速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 钉齿滚筒的转速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： 。3.4 电动机的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：3.5 电动机的转速 根据资料脱粒机一书可查得主轴的转速在 750850，按机械设计指导书中表一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：。 符合这一范围的同步电动机转速的有720，1440，2900，根据容量和相关转速，由机械设计通用手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三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1Y160M2-85.5750720851190.742Y132S2-45.51500144085.5680.843Y132S1-25.53000290085.5640.88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3比较适合。因此选定电动机型号为Y132S1-2。所选电动机的额定功率5.5kw，满载转速=2900rmin，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 电 流额 定 转 矩最 大 转 矩转速rmin 电流（380V）效 率 % 功率因数Y132S2-45.514401185.50.8472.02.2表3 电动机尺寸列表单位中心高 H 外形尺寸底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 轴伸尺寸 装键部位尺寸 电动机的输出轴尺寸 132 第四章 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。 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，再来确定带轮的材料、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 查机械设计基础一书中的表147 可知：=1.04.1.2 选择V带的型号 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），查机械设计基础一书图1412，可以选择V带的型号为B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：根据机械设计基础一书，可选择V带的型号参考表142，选取。（2）计算V带的速度V： V带在的范围内，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 4.1.4 确定传动中心距和带长取 即：得： 取： 带长 即： 得：按机械设计基础一书中查表145，选择想近的基本长度和 相对应的公称长度（内周长）可查得：， 。 实际的中心距可按下列公式求得： 也可用经验公式： 求得 ： 4.1.5 验算主动轮上的包角即：求得 ： 满足V带传动的包角要求。4.1.6 确定V带的根数 V带的根数由下列公式确定： 其中 ： 单根普通V带的许用功率值 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 考虑的材质情况系数，简称材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的胶带，取 ，对于化学线绳结构的胶带，取 。 计入传动比的影响时，单根普通V带所能传递的功率的增量，其计算公式如下： 式中：单根普通V带所能传递的转矩修正值 ，从机械设计基础可以查表1410 主动轮的转速 查得： 则： 查表取值： 由 查得： 所以： 即： 取 根4.1.7 确定带的初拉力 单根V带适当的初拉力 由下列公式求得 其中：传动带单位长度的质量， 即：4.1.8求V带传动作用在轴上的压力 为了设计安装带轮轴和轴承，比需确定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： 即： 求得； 第五章 V带带轮的设计5.1带轮的材料选择带轮是带传动中的重要零件，它必须满足下列要求：质量分布均匀；安装时对中性好，转速高时要经过动平衡；铸造和焊接时的内应力小；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为Ra=3.2）,以减轻带的磨损；各槽尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲击后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。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结构型式；选择带轮的结构形式，根据带的型号确定轮槽尺寸；带轮的其它结构尺寸可参照经验公式计算。确定带轮各部分尺寸后，既可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。V带两侧面夹角为40，而轮槽楔角0却是34、36、或38，其原因是V带在轮上弯曲时，其截面形状发生变化，外边（宽边）受拉而变窄，内边（窄边）受压而变宽，因而使V带的楔角变小。故设计如下：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，所以主动带轮采用实心式。 带轮参数的选择： 通过查机械设计基础一书，可以确定主动带轮的结构参数，结构参数如下表，其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 表带轮的结构参数 单位（mm）带的型号mftsB1652014147.517.4主动带轮的厚度可以由计算公式： 求得 即 ： 主动带轮的结构如图2：图2主动带轮的结构5.3 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。从动带轮的参数选择：通过查机械设计基础一书，可查得带轮的结构参数间表，其他一些相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。 表带轮的结构参数 单位（mm）带的型号mftsB1652014147.517.5从动带轮的厚度可以由计算公式： 求得 即 ： 从动带轮的结构如图3：图3从动带轮的结构 第六章 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。它的主要公用是：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。轴的材料主要采用碳钢和合金钢，也可采用球墨铸铁。碳钢有足够的强度，对应力集中不太敏感，便于进行机械加工和热处理，价格低廉，应用广泛。一般机器的轴，可用30、40、50等牌号的优质中碳钢，其中最常用的为45号钢。为了改善机械性能，应进行正火或调制处理。对于轻载或不重要的轴，一般不需要进行热处理，可采用A3、A4、A5等普通碳素钢。合金钢的机械性能（强度、耐磨性、硬度）更高，多用于制造高速重载及受力大而又要求尺寸小、重量轻的轴。对于在高温、低温、或由腐蚀介质条件下工作的轴，则更宜用合金钢来制造。轴的材料应根据轴的工作状况、重要性和结构复杂程度、生产批量、材料供应情况、加工可能性以及经济性等因素，综合考虑、合理选取。设计轴的基本要求是保证轴具有：1.足够的强度和刚度。即所要求设计的轴具有足够的承载能力，以保证轴在预期寿命内能正常的工作。2.合理的结构。即要求所设计的轴便于加工，疲劳强度高，轴上的零件便于拆装，并且相对于轴有可靠的固定方式。轴的结构设计应满足的要求：1）轴及轴上的零件要有确定的工作位置；2）轴上零件应便于拆装和调整；3）轴具有良好的制造及装配工艺性；4）有利于提高轴的强度、刚度，有利于节约材料和减轻重量。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基础一书中表181 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在机械设计基础一书。查表可以得知带轮的厚度，则取输出轴的次段轴径为，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 ，输出轴的径向定位由普通平键来完成。选用键的型号为普通平键为。键的型号可以通过查机械设计基础一书取得。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相心球轴承，在机械设计手册查得相心球轴承的型号为406，它的结构尺寸为，故取段与段的直径相等，即。考虑到机体的制造误差等原因造成的安装错位或是借口不齐等，滚动轴承应在机体内有一段移动的位移，查机械设计手册可等位移量。取安装钉齿的轴段的直径为，轴承与轴肩用轴端挡圈固定，左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承，配合为，其上在距离处，焊接钉齿滚筒，已知钉齿滚筒长为。轴的基本结构如图4： 图4轴的结构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的值，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 按弯扭合成条件校核轴的强度6.4.1 作轴的简图6.4.2 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：6.4.3钉齿条上的合力 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 ： 根据公式： 求得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 的方向如图所示（b）6.4.4轴上水平面内所受支反力如图 根据公式： 求得 其中：是输出轴上段的中心线到段距左端三分之一处的距离 是输出轴上段距左端三分之一处到右端段中心线之间的距离 即 ： 根据公式： 求得 即 ： 6.4.5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 ： 6.4.6 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1（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 1 （c）所示 合成的弯矩为 ： 作轴的合成弯矩图如图 1 （d）所示。6.4.7作弯矩图 根据公式 ： 求得 即 ： 其中 ： 电动机的额定功率 主轴转速 作轴的弯矩图 1 （e）所示6.4.8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 1 （f）所示。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，从机械设计基础可以查出。 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图5轴的弯扭图 第七章 钉齿条的设计 钉齿条是玉米脱粒机的主要脱离部件，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，它的功能是采用脱离滚筒上的四条钉齿，均匀快速的转动，工作时将玉米填人脱粒机中，主轴的转动带动固定在钉齿滚筒上的钉齿，钉齿的顶端以一定的速度去对玉米脱粒（将玉米进行强行脱粒）。玉米在经过四条钉齿条的快速旋转下脱粒，四条钉齿条上的钉齿承螺旋排列，目的在于将玉米芯顺着钉齿的螺旋排列排出机体之外，同时，每一条钉齿条上的钉齿同样在进行脱粒，以便达到有较高的脱粒率。玉米脱粒机的主要功能是脱粒，而钉齿条在工作中起到了重要作用，因此，钉齿条的设计是脱粒机的设计的主要部件。7.1 钉齿条的总体结构设计 从钉齿条的功用及其工作要求可以判断出钉齿的工作强度很大，根据脱粒机一书得知玉米脱粒机的钉齿滚筒上安装有四条钉齿条，相互之间相差，而且每条钉齿条上安装钉齿的个数范围在710个钉齿，每一个钉齿的 ，四条钉齿条均匀安装在钉齿滚筒上，钉齿在钉齿条上均匀的承螺旋排列方式安装，两相邻的钉齿条之间的钉齿横向距离为，且承两条螺旋均匀排列，在钉齿条的两端分别用一个厚度是，直径是的圆盘固定，在两个圆盘上均匀开有钉齿条宽厚的方孔，四个方通孔均匀承分布，然后将四条钉齿条从四个方孔中穿过，同样，在钉齿条的另一端也用厚度一样但直径为的圆盘固定，是钉齿条穿过方孔而且在圆盘的表面漏出23，因为连接时是采用焊接完成，方便焊接。这样结构更加坚固、稳定、可靠。 圆盘将钉齿条固定，但由于钉齿条过长（即），因此，在主轴的三分之一处和三分之二处，采用直径是的铁柱使钉齿条与主轴相连，它们的连接方式采用焊接式，这样可以增加钉齿条的刚度，以便钉齿条受到更大的强度时不宜损坏，同时也使轴的扭转刚度和弯曲刚度有很大的增加，使钉齿条的扭转刚度和弯曲刚度增加，这样可以使钉齿滚筒的整体刚度和强度极大增加，主轴和钉齿滚筒之间的固定性好，稳定性高等优点。7.2 钉齿条及钉齿的设计钉齿条的功用是固定钉齿的相对位置，使钉齿在正常工作过程中能够持续的正常工作，钉齿所受的脱粒力直接传递到钉齿条上，钉齿条所承受着钉齿的切向力，所以钉齿条应该采用足够强度和刚度的材料制成，根据脱粒机一书中，可以查得材料选为45钢，宗上所述，设计的钉齿条的长宽高 为，其上分布着钉齿，每个钉齿条上均匀分布着7七各钉齿，每个钉齿均穿过钉齿条，然后用螺母拧紧，其中钉齿条上的通孔设计为圆柱型，它的直径为，而且，在钉齿条上通孔的上端开有长为，高为，宽为的小槽，目的是为了在钉齿安装在钉齿条上时，这个小槽可以和钉齿上的凸楞相配合，这样可以使钉齿在钉齿条上周向固定，而且在钉齿正常工作时，也同样使钉齿相对钉齿条固定，不宜使工作时钉齿和钉齿条脱落，其结构如图6：图6钉齿条结构图7.3 钉齿的设计 钉齿是玉米脱粒机的主要工作部件，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，为了使钉齿在钉齿条上的相对固定，在钉齿上增加一个小凸楞，于钉齿条上的小凹槽相配合，使钉齿和钉齿条固定。如图7： 图7 齿钉7.4 圆盘的设计 圆盘是将钉齿条与主轴固定的主要部件，它不仅起连接作用，而且还可以承担钉齿和钉齿条传递的力矩和弯曲及扭转强度，它位与钉齿条的两端，且采用焊接式连接，同时与主轴也要相对固定，采用焊接的连接方式，因此，圆盘的设计也是钉齿滚筒强度高低的要部件。由脱粒机一书，查得圆盘的材料采用刚度和强度较好多45钢制成，其直径，其上均匀分布着四个长方形的通孔，目的是为了固定安装钉齿条，其位置在圆盘上固定，长方孔的底线距圆盘的中心为，其圆盘中心应装套在主轴的直径上（），因此，圆盘的中心应设定为的孔，以便安装在轴上，圆盘的厚度选为，其上的长方形孔高为9.5、宽为40.5，同样也是为了安装其上的钉齿条。另外在圆盘45度角处开有的圆孔，是为了安装加强钢筋，使两圆盘相对紧固。结构设计如图8所示：图8圆盘结构图 第八章 栅格式凹板的设计 在玉米脱粒机中，栅格式凹板是与钉齿滚筒相配合的重要部件，栅格式凹板有两种功能，其一，是将玉米脱粒后，使玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出，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，其二，栅格式凹板是利用钢筋横向焊接而成，钢筋之间有的缝隙，这个缝隙可以将玉米卡在两根钢筋的缝隙之间（因为玉米为圆柱型），以便于钉齿对玉米进行快速、稳定的脱粒。8.1栅格凹板的设计栅格式凹板是由根直径，长为的钢筋，凹板的直径，凹板两边由两个直径为，厚度为，高度为的铁条固定，由于栅格式凹板是半圆桶型，所以钢筋的两端固定是采用半圆式的铁条制成，而且，在凹板的三分之一处和三分之二处都有很薄的铁条相连加固，相应的铁条选为厚度为，宽度为，这种方式也同样是采用脱粒机 一书中的参数来确定的。栅格式凹板与机架相连接，同样采用焊接的形式来连接用圆柱钢筋围成的凹板，因为栅格式凹板要安装在机架上，所以将栅格式凹板两端的铁条和中间的铁条都焊接到机架上，这样，可以加固机体与栅格式凹板的连接质量，在正常工作时，由于有机架的固定支撑，可以使栅格式凹板的工作稳定性更高，更加可靠、稳定。从整体来将，也达到了脱粒机的一体化的设计，提高整体刚度。图9凹板结构图8.2栅格托架的设计栅格托架是用来固定栅格式凹版的，它是通过焊接使栅格式凹版连接在机架上，并用上盖预先开设的的槽来定位。材料选用Q235钢。栅格托架如图10。 图10栅格托架图 第九章 入料口及脱粒机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，同时也加大了钉齿条上的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，玉米脱粒机的上盖的两端部位、入料口的两侧及中间部位，均采用铁条加固，其连接的方式采用焊接，这样可以提高玉米脱粒机的上盖的刚度，不宜变形，同样也有支撑作用。脱粒机的上盖整体焊接两个角铁上，目的是便于与脱粒机的下半部分安装，将脱粒机上盖的缘地脚与角铁焊接相连，角铁采用的厚度为，长度为，起加固作用的铁条同样焊接在两个角铁上，以加坚固。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，如果没有两打的铁板挡住，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着两快铁板的拦挡，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，因此，其直径 ，它与轴承相交处的形状根据轴承来确定，其结构如图11所示：图11上盖结构图 第十章 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、凹板的冲击和应力，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，根据脱粒机一书，查得的设计材料可采用角铁支撑，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。在机架上有两段横梁，要求它的工作强度大，承载能力强，受冲击载荷、弯矩、扭矩不会变形，因此这两端横梁选为角铁的厚度为，而它的高为，宽为，这样的材料来支撑玉米脱粒机的主要载荷部分。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，玉米粒从栅格式凹板的缝隙中漏出，落到出粒斜板上，玉米粒顺着斜板下滑，从而滑出机体之外，达到将玉米粒随脱粒的完成，而随时地将玉米粒排出机体之外， 它的材料也同样是选用 后的铁板制成。再玉米脱粒机的另一端，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，随时的排出集团之外，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，采用焊接的连接方式，它与栅格式凹板的玉米芯输出端相连，而且，这个斜板与栅格式凹板的连接应该过长，从而保障了玉米芯的顺利滑出。从机架的整体来看，机架的选料、结构设计、受力的不属及玉米粒和玉米芯的随机排出，可以看出玉米脱粒机的机是满足要求的，而且结构设计合理，结构设计如图12所示：图12机架示意图 第十一章 轴承座的设计 轴承是支撑主轴的直接部件，此轴承的选择也是根据了轴的动力、载荷、弯曲应力、扭转应力等，确定了滚动轴承来支撑主轴，而且轴承是个标准件，它有一定的规格尺寸的，每一个类型的轴承都有不同的特征和用途。此玉米脱粒机选用的轴承比较轻便，它的型号可以在机械设计手册中查到，比较靠前，它的规格尺寸为，轴承座的基本结构尺寸如图13所示：图13 轴承座的基本结构 第十二章 玉米脱粒机上的标准件的选择12.1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手册查取.在本脱粒机上选择的螺栓为:公称直径为M8,长度为八厘米和五厘米,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。12.2钩头楔键的选择 玉米脱粒机上的主轴和带轮是通过钩头楔键相连,而且, 钩头楔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=12、h=7、L=50。 第十三章 玉米脱粒机的安全操作 玉米脱粒机是解决玉米脱粒的问题,起目的是降低劳动者的劳动强度,提高工作效率,节省工作时间,同时在利用玉米脱粒机时,除了提高劳动效率之外更应该注意安全问题,注意到玉米脱粒机的正确使用可以避免应用玉米脱粒机时造成人员伤害和脱粒机事故的发生.下面略述一些常见的事故和原因,一起造作者的注意。13.1超速运转,机械“爆炸” 玉米脱粒机的主要工作部件,如钉齿滚筒.凹板,轴等,这些零部件所能承受的里是有一定的限度的,当钉齿滚筒高速旋转是,便会产生很大的离心力,如果钉齿滚筒的转速超过一定的范围,和滚动轴承的老化及电动机的功率较高时,就有可能使运动的主轴和主轴上的钉齿滚筒与机体相分离,或和玉米脱粒机的上盖相撞,或和栅格式凹板相撞,可以产生很大的冲击力,这种急速的冲击会造成玉米脱粒机的爆炸,会危害到工作人员的身体安全,为了避免这种事故的发生,应当急时的更换机械重要部位零件,定时拧紧紧固螺栓,一提高工作安全系数。13.2禁止过疲劳或酒后操作 玉米脱粒机的动力很大,虽然用机架和上盖将钉齿滚筒及主轴罩住,加在机体之间,起到安全作用,而且玉米脱粒机的入料口的设计也很合理,但是也同样禁止过疲劳或酒后操作,主要是由于过疲劳或酒后造作人员的大脑很可能不由造作人员的控制,造成操作人员将身体的某个部位伸入机械,与主轴或钉齿滚筒,相接触,由于钉齿滚筒的高速旋转,会使操作人员的错误操作行为造成不必要的伤害,危害到劳动者的安全.因此,为了劳动者的安全,应避免过疲劳或酒后操作。1、 应用合理玉米脱粒机的管理不严,小孩有可能攀爬玩耍,不仅影响操作人员的正常作业,而且小孩年幼无知,他会动碰西摸,随时都有可能发生安全事故。在进行玉米脱粒时,操作人员必须经过组织,并合理分工,个人岗位清楚,责任明确,统一指挥,才能保证安全生产。如果无组织,无纪律,不规定开机和停机的信号,作业场面混乱,随时都有可能发生事故。玉米脱粒机发生意外事故或是机械运转不正常时,应急时停机,随后排除故障,检修机械。不得在玉米脱粒机高速运转时或是主轴有电动机带动运转时排除故障或进行清理玉米脱粒机,检修机械等,否则会发生严重的事故。2、 安全规则(1) 操作人员不要穿肥大的大衣服或裙子,妇女必须带安全帽。(2) 不许小孩在玉米脱粒机场地玩耍和接触玉米脱粒机,不要安排年迈体弱的人员进行入料口作业,操作人员感到疲劳时应急时换人或停止作业,进行休息。(3) 不许酒后操作机械.禁在脱粒场地抽烟和点火。(4) 作业时,喂入人员要注意手与钉齿滚筒之间的安全距离。(5) 不许拆去安全防护罩,在安全防护罩未安装好前严禁起动机械。(6) 玉米脱粒机运转时,禁止有人站在脱粒机上。(7) 负责人在看清周围无人紧靠机器时,才能发出开机信号,未经负责人同意任何人不准起动机械。(8) 玉米脱粒机在运转或尚未完全停止运转时,严禁用手接触机器的工作部件,除规定必须在机械运转状态才能调整的部件外,所有的调整、维护、保养及修理