毕业设计玉米脱粒机动力系统的设计.doc

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1、题目 玉米脱粒机动力系统的设计 姓 名： 某 某 某 所在学院： xxxxxxxx学院 所学专业： 机电一体化工程 班 级 08机电1班 学 号 200801201523 指导教师：_ _完成时间：_ _摘 要本设计基于各种脱粒机的结构，主要研究玉米脱粒机的传动系统的结构、工作原理，并在此依据基础上完成零部件的设计，并依据相关机械设计软件来完成零部件的设计。本着从经济性和实用性的角度出发，针对农业发展的需要设计出一种结构简单，工作效率高的玉米脱粒机。首先应该根据玉米盘的自身形状来展开初步设计，从而展开总体方案的传动设计。研究的主要内容基本包括玉米脱粒机构、电机的选择、带轮的结构设计。一般机械设

2、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。为了减轻农民的劳动强度，提高农业作业的机械化程度，填补农业机械的一项空白，针对玉米盘本身特征进行设计，在脱粒时钉齿滚筒高速旋转，使玉米在机箱壁和罗底之间不断被钉齿打击，而这个作用又使玉米棒之间不断互相碰撞，以达到籽盘分离，然后净粒，完成脱粒。关键词：玉米脱粒机；钉齿滚筒；传动系统；带轮AbstractThis design based on various kinds of threshing structure, the main

3、 research corn of transmission system of separating thrasher structure, working principle, and on this basis to complete parts design based on, and according to the relevant mechanical design software to complete parts design. In line with from the point of view of economy and practicability, accord

4、ing to the needs of the development of agriculture designed a kind of simple structure, high efficiency of the corn threshers. First should according to their own shape of corn dish on the preliminary design, and operate the overall scheme of the transmission design.The main contents include corn th

5、reshing institutions, basic motor selection, with the structure design of the wheel. General mechanical design method, usually from the overall scheme started, the overall scheme and the analysis of the first from the agency began, determine the scheme more necessary design calculation and structure

6、 design, and finally to complete equipment drawings and design calculations as the whole design calculation results. In order to reduce the farmer labor intensity, improve agricultural mechanization of homework, fill a gap of agricultural machinery, aiming at the characteristics of the corn disk its

7、elf design, when the threshing nail tooth roller high-speed, make the corn in case wall constantly was nailed tooth between blow, but the effect and the cob collision between that constantly, in order to achieve the seed dish separate, then net grain, complete the threshing.Key words: corn separatin

8、g thrasher; Nail tooth roller; the transmission system; Belt round目 录1、绪论.11.1研究内容的现状.11.2选题意义.11.3研究内容.12、玉米脱粒机总体设计方案.22.1设计任务分析.22.1.1总功能确定.32.2功能分析.32.2.1功能分析.33、电动机的选择.43.1电动机的转速.43.2确定电机工作效率.53.3确定电机的型号.54、带轮与传动带的设计.64.1带轮材料的选择.64.2带轮的结构设计.64.2.1主动轮的结构设计.64.2.2从动带轮的设计.74.3传动带的设计.85、轴的设计.115.1轴材

9、料的选择.115.2轴结构的基本要求.115.3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.125.4 初步选择输出轴系.125.5确定输出轴上的圆角半径值.135.6按弯扭合成条件校核轴的强度.135.6.1作轴的简图.135.6.2 求输出轴上的所受作用力的大小.135.6.3钉齿条上的合力.135.6.4轴上水平面内所受支反力如图.135.6.5轴在垂直面内所受的支反力.145.6.6 作弯矩图.145.6.7作弯矩图.155.6.8作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图）.155.7 校核轴的强度.155.8轴承座的设计.166、钉齿滚筒的设计.176.1钉齿条的总体结构设计.176.2钉齿条及

10、钉齿的设计.17 6.2.1钉齿的设计.176.3 圆盘的设计 .187、玉米脱粒机的安全操作.197.1超速运转,机械“爆炸”.197.2禁止过疲劳或酒后操作.198、玉米脱粒机的维护.218.1玉米脱粒机的技术保养.218.2玉米脱粒机的保管.21总结：.22参考文献.231 绪论1.1 研究内容的现状随着社会的进步，生活中的每一个角落都有机械的参与。农业是我国基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅是农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。根据不完全统计，我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的45%以上，同年出口量北方地区占全国大20%左右。如今我国北方大部

11、分地区从种到收到入仓，实现了机械化作业，更值得庆幸的是，每种机械的开发和利用都有相当可观的市场，科技的创新更好的开国了市场。这里仅对一种玉米脱粒机的课题研究，玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用玉米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：玉米脱粒机在脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与罗底之间的间隙配合，使玉米粒脱下。1.2 选题意义随着社会经济的不断发展，在农村，人们的生活水平得到了很大的提高，生活中的常用农业机具也都向机械化，自动化发展，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面前的一个问

12、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，解决了一起问题，需要的人工少，而且主要是工作效率有大大的提高，3到4个人一上午就能完成4万斤玉米的脱粒。所以玉米脱粒机是农家不可缺少的必备农机。1.3 研究内容对玉米脱粒机进行设计，确定总体布局及结构方案。对传动系统，机身结构，零件图绘制等。2 玉米脱粒机总体设计方案玉米脱粒机的装配示意图(1) ：机体上盖 (7)：钉齿滚筒 (12)：连动带轮(2) ：风扇上盖 (8)：排芯手臂 (13): 主动轮(3) ：支架 (9)：除尘风扇 (14)：电动机(4)：主轴 (10)：筛子 (15): 皮带 (5)：轴承 (11): 从

13、动带轮 (16): 箩底(6)：除尘口 (17): 机体下盖2.1 设计任务分析本玉米脱粒机主要功能对玉米进行脱粒，对玉米粒的大小进行筛选，辅助功能为对刚脱粒下来的玉米粒进行除尘。根据脱粒的需求，对于玉米的筛选分为三个筛网，玉米粒进入第一个筛网，经过第一个筛网中直径为4cm的圆孔后，与玉米芯分开进入第二个筛网，第二个筛网圆孔为6mm。进入第三个筛网，第三个筛网圆孔为3mm，再从第三个筛网的侧边输出到机体外。1总功能玉米脱粒及筛分2动力220v3玉米棒的参数任何玉米棒皆可4脱粒方式钉齿滚筒5筛选方式平面摇晃筛选6辅助功能吹出玉米粒中的粉尘7工作状态在10m2以上都可2.1.1 总功能确定本机的总

14、功能是对玉米的脱粒以及筛分。2.2 功能分析本机器的总功能为玉米的脱粒以及筛分，总功能由供料、脱粒、除尘、筛分功能实现。2.2.1 功能分析本机器主要功能是为玉米的脱粒以及筛分，工作过程为电动机输出轴将动力输出，经过带传动给钉齿滚筒将玉米脱粒，然后进入筛选专职，在经过从动轮带动传动杆，带动筛选装置，使杂质在玉米粒中分离。玉米填装：人工填装脱粒装置：利用钉齿滚筒是玉米粒和玉米芯分离。除尘装置：通过风扇将玉米粒上面的粉尘吹除。筛分装置：通过三个筛子将玉米粒进行筛选。 玉米粒与玉米芯输出：玉米粒通过自身重力输出，玉米芯通过钉齿滚筒推送到机体外。3 电动机的选择3.1 电动机的转速主轴的转速在 750

15、850，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

16、.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 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脱粒机最大功率的确定根据公式：P

17、=Tn/9550 （KW） 可以算出轴的计算功率Pa。其中 T为轴的工作转矩；n为工作轴的转速。根据资料结合实际可以知钉齿滚筒的搓动力的大小F500N,大概估计 F=600N，可以确定工作轴的计算转矩 Ta 。根据资料估计钉齿滚筒轮的转速为700 r/min 根据公式 Ta=FD 其中D 为切削力作用点到轴的距离，Dmax=0.125m。故可以得到最大转矩Tmax=F Dmax=6000.125=75（Nm）。 最大计算功率根据公式：Pamax=Tn/9550=(75700)/9550=5.49738225.5 （KW）。根据工作负载的大小和性质、速度以及工作环境来选择电动机的类型、结构型式、

18、功率转速，确定电动机的型号。根据玉米脱粒机结构特点，传动装置的体积、重量小；所以速度不要太高。因此确定电动机转速时要综合考虑，分析电动机及传动装置的性能，尺寸、重量和价格因素。通常选用同步电动机。3.2 确定电机工作效率电机所需功率按式 ：Pd = Pw/a （KW）、 Pw = FV/1000 （KW） 所以 Pd= FV/1000a （KW）由电动机至带轮的传动总效率为：按设计要求可以知道从电动机到工作轴的传动总效率a=123 其中1为带的传动效率、2为轴承的传动效率、3为带的传动效率。 根据机械设计手册查出1=0.96，2=0.98，3=0.98。所以可知a=123=0.960.980.

19、98= 0.85。通常情况下带传动的带速V12-15m/s 符合带传动的实际工作要求。根据资料选择带轮的转速为3 m/s；选用带轮2与带轮3之间所需的搓动力为420N 、带轮传动的转速为 200 r /minPd= FV/1000a =（4203）/（10000.85）=1.48235291.5 （KW）根据推荐传动比的合理范围，取V带传动的传动比 i1=2-4；带轮传动的传动比i2=3-4；则总传动比合理范围为 ia= 616，故电动机转速的可选范围为 nd= ian=（6-16）200 =12003200 r /min符合这一范围的同步转速有 1400、1500 r /min，根据容量和转

20、速，由机械设计手册查出适用的电动机型号，因此选定电动机型号为 Y90L-4。3.3 确定电机的型号初步确定采用Y系列电动机采用Y90L-4型号的电动机。额定功率Ped=1.5KW、同步转速1500、满载时(满载转速1400、电流3.65A、效率79%、功率因数0.79）堵转电流/额定电流=6.5A、堵转转矩/额定转矩=2.2、最大转矩/额定转矩=2.2、转动惯量=0.0027Kg.m、噪声67 db(A)、电动机重量27kg、总传动比12。4 传动带和带轮的设计4.1 带轮材料的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

21、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。4.2 带轮的结构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

22、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）。4.2.1主动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论轮槽的尺

23、寸，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，所以主动带轮采用腹板式。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4.2.2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。从动带轮的参数选择：通过查机械设计基础

24、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4.3传动带的设计 (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：=1.0(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。(3)确定带轮的基准直径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

25、参考表142，选取。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 计算从动轮的直径(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 ： (5) 验算主动轮上的包角即：求得 ： 满足V带传动的包角要求。(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

26、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(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：(9)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； 5 轴的设计5.1 轴材料的选择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

27、，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。5.2 轴结构的基本要求传动轴是玉米脱粒机的主

28、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。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。根据

29、脱粒机的工作要求和机构特性查表确定轴的材料及其机械性能：材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度（HBS）拉伸强度极限B拉伸屈服极限s.弯曲疲劳极限-1剪切疲劳极限-1备注45号钢调制200217-255（MPa）应用最为广泛650360300155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。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

30、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。5.3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

31、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。5.4 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5.5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。5.6按弯扭合成条件校核轴的强度5.6.1作轴的简图5.6.2 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