玉米脱粒机的设计
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目录
1.引言 1
2.玉米脱粒机总体结构 1
2.1入料部分 1
2.2脱粒部分 1
2.3筛选部分 2
2.4风选部分 2
2.5机架部分 2
3.玉米脱粒机的设计 3
3.1电动机的选择 3
3.2钉齿条上的钉齿转速 4
3.3钉齿滚筒的转速 4
3.4电动机的功率 4
3.5电动机的转速 5
4.辊子带及带轮的设计 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 7
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计算单根V带的初拉力的最小值 10
4.1.8计算压轴力 10
4.2 V带带轮的设计 10
5.辊子传动轴的设计 12
5.1根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径 12
5.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 13
5.3确定输出轴上的圆角半径值 14
5.4按弯扭合成条件校核轴的强度 14
5.4.1作轴的简图 14
5.4.2求输出轴上的所受作用力的大小 14
5.4.3钉齿条上的合力 15
5.4.4轴上水平面内所受支反力如图 15
5.4.5轴在垂直面内所受的支反力 15
5.4.5作弯矩图 16
5.4.6作弯矩图 17
5.4.7作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图） 17
5.5校核轴的强度 17
6.钉齿条的设计 18
7.凹板的设计 19
8.入料口及脱粒机上盖的设计 20
9.风扇带及带轮的设计 21
9.1传动带的设计 21
9.1.1确定计算功率 21
9.1.2选择V带的型号 22
9.1.3确定带轮的基准直径 22
9.1.4确定传动中心距和带长 22
9.1.5验算主动轮上的包角 23
9.1.6计算单根V带的初拉力的最小值 23
9.1.7计算压轴力 24
9.2结构设计 24
10.风机传动轴设计 25
10.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 26
10.2初步选择输出轴系 26
10.3确定输出轴上的圆角半径值 27
10.4按弯扭合成条件校核轴的强度 27
10.4.1求输出轴上的所受作用力的大小 27
10.4.2钉齿条上的合力 27
10.5校核轴的强度 28
11.风扇叶及风扇盖设计 28
12.机架的设计 29
13.轴承座的选用 30
14.螺栓的选用 30
15.玉米脱粒机的安全操作 31
15.1超速运转,机械“爆炸” 31
15.2禁止过疲劳或酒后操作 31
15.3应用合理 31
15.4安全规则 32
16.玉米脱粒机的维护 32
16.1玉米脱粒机的技术保养 33
16.2玉米脱粒机的保管 33
致谢 34
参考文献 35
1.引言
玉米是世界三大粮食作物之一，种植面积仅次于水稻和小麦，位居第三。玉米即是粮食优势畜禽饲料中的主要成分，还是化工、医药、视频、能源等多种产品的重要原料，在各国的粮食安全和国民经济发展中占有重要地位。20世纪90代以来，世界各国对玉米的需求量和利用率均呈上升趋势。
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。在玉米脱粒机技术发展初期，两种玉米脱粒装置的发明具有重要意义：1785年苏格兰人安朱·梅克发明了第一台回转滚筒式玉米脱粒装置，从而开创了机械脱粒的先河。1812年美国人发明了世界上第一台手动盘式玉米脱粒装置。随着玉米脱离技术的发展，玉米脱粒装置收到国内外农机工作者的极大关注。
它的工作原理是：玉米脱粒机利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与圆孔式凹板之间的间隙相配合，在钉齿滚筒和圆孔式凹板之间的揉搓作用下，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。同时，风筛装置将杂质排出。循环不断的进行入料、脱粒、排出机体。
2.玉米脱粒机总体结构
玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、圆孔式凹板、风机和机架等部分组成。整体组成如图1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2mm厚的冷轧钢板制成。将已剥皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和圆孔式凹板之间，进行脱粒。
2.2脱粒部分
脱粒部分主要是由圆孔式凹板、钉齿滚筒、半圆型上盖组成。由钉齿打击玉米穗，使玉米籽粒产生振动和惯性力而破坏它与穗轴之间的连接，在钉齿滚筒的转动下齿侧面间和钉齿顶部与凹板弧面间产生搓擦，实现脱粒。
2.3筛选部分
筛选部分主要是由圆孔式凹板完成。凹板的圆孔与快速旋转的钉齿滚筒将将玉米强行脱粒。无论是工作时还是安装时，圆孔式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过圆孔式凹板，从凹板的圆孔漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米粒和玉米芯分开。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。
2.4风选部分
风选部分由出糠口、风扇等组成。玉米粒经凹板滑下，通过风扇的风力，将籽粒中轻质杂质由出糠口吹出机外。
2.5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。机架的各部分要各自稳定，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。
3.玉米脱粒机的设计
根据《脱粒机》一书的介绍，有关玉米脱粒机TY—4。5型的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750～850，圆孔式凹板的直径为320，其凹板的长度为900在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着十个钉齿，总共40个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为220，滚筒上的钉齿长度为45。
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，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。
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
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 球轴承(稀油润滑) =0。99
V带传动 =0。96
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 750～850，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2～4，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：～～。
根据工作环境要求,按《现代机械设计手册》选用Y系列(IP44)封闭式三相异步电动机。符合电动机转速范围的三相异步电动机转速的有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
额定转速
效率（%）
电动机重量（KG）
功率因数
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
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Y132M-4。所选电动机的额定功率＝7。5kw，额定转速=1440，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
堵转电流
堵转转矩
最大转矩
转速
电流（380V）
效 率
%
功率因数
Y132M-4
7.5
1440
15
87.0
0.85
7
2.2
2.3
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
4.辊子带及带轮的设计
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。
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8—7 可知：=1。0
4.1.2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》一书图8—11，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》一书，可选择V带的型号参考表8-6，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
根据表8-8,圆整为
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》一书中查表8-2，选带的基准长度 。
实际的中心距可按下列公式求得：
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
计算单根V带的额定功率
由,查表8-4a 得
根据，和B型带，查表8-4b得
查表8-5得表8-2得于是
计算V带根数z
取3根。
4.1.7计算单根V带的初拉力的最小值
由表8-3得B型带的单位长度质量
应使带的实际初拉力
4.1.8计算压轴力
为压轴力的最小值
4.2 V带带轮的设计
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。
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，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，，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》一书，确定主动带轮的结构参数，结构参数如下表，其他尺寸根据相应的经验公式计算求出。
表４ 带轮的结构参数 单位（mm）
带的型号
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
主动带轮的厚度可以由计算公式： 求得
即 ：
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》一书，查得带轮的结构参数间表，其他尺寸根据相应的经验公式计算求出。
带的型号
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
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
5.辊子传动轴的设计
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。此轴的设计如下：
5.1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》一书中表15—1 可以查到，应选取调质处理的45号钢，，书中表15—3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24。由于带轮的厚度，再加上风扇带轮的厚度B=18mm,则取输出轴的右段轴径为，其长度为。
5.2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，Ⅰ—Ⅱ轴段右端需要制出一个轴肩，故取Ⅱ—Ⅲ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》一书取得。
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调心球轴承，在《机械设计手册》查得调心球轴承的型号为1306，它的结构尺寸为，故取Ⅲ—Ⅳ段与Ⅴ—Ⅵ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》可得位移量。
取安装钉齿的轴Ⅳ—Ⅴ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，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：
5.3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，小轴肩倒圆角为R1。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。
5.4按弯扭合成条件校核轴的强度
5.4.1作轴的简图
轴的结构
5.4.2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：
5.4.3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）
5.4.4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Ⅲ—Ⅳ段的中心线到Ⅳ—Ⅴ段距左端二分之一处的距离
—是输出轴上Ⅳ—Ⅴ段距左端二分之一处到右端Ⅴ—Ⅵ段中心线之间的距离
即 ：
根据公式： 求得
即 ：
5.4.5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 ：
5.4.5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。
5.4.6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
5.4.7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。
5.5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 ： —轴的抗弯截面系数，
—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》书中查得，对于的45号钢，许用弯曲应力
6.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。
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，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，相互之间相差，而且每条钉齿条上安装钉齿的个数选为13个钉齿，钉齿直径，长为。 所有钉齿焊接在辊子轴上。
7.凹板的设计
在玉米脱粒机中，凹板是与钉齿滚筒相配合的重要部件，凹板有两种功能，其一，是将玉米脱粒后，使玉米粒从凹板的缝隙中漏出，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，凹板具有缝隙或孔，这个缝隙或孔可以将玉米卡缝隙或孔之间，以便于钉齿对玉米进行快速、稳定的脱粒。
传统凹板为栅格型,但由实践经验得出,用半圆桶型孔状铁板,玉米棒的脱净率和玉米粒的完整率更高。半圆桶型孔状铁板的孔分为方形孔和圆形孔，圆形孔效果更好。
所以本机采用凹板是半圆桶型圆孔铁板，厚度为,长度l=900mm。由于被脱得玉米粒3个连在一起的概率最大，所以圆形孔直径设计为。半圆桶直径为220mm。在凹板展开图上，圆孔成7行19排排列，圆孔圆心间距为40mm。
凹板安装在滚筒下面，它与脱离滚筒间隙对脱粒工作的脱粒影响极大。间隙小，会减小脱离空间，降低脱粒效率，增加玉米损伤率；间隙大，增加了脱粒空间，虽可提高脱粒效率，但脱净率会降低。因此，需要找到可行的间隙值，能够兼顾脱净率、损伤率与脱净效率。根据经验，本机凹版间间隙取45mm。向
因为凹板要安装在机架上，所以将凹板焊接到机架上，这样，可以加固机体与凹板的连接质量，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。
8.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）。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。
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2mm冷轧钢板制成，玉米脱粒机的上盖承半圆形状，直径为，长为 。
为保证玉米、顺利从喂入料斗进入脱粒滚筒而不发生堵塞现象喂入料斗底板有一定的倾斜度。喂入料斗的入口偏向螺旋定向滚筒向下旋转的一侧，防止飞溅，提高喂入性能。
脱粒机的上盖整体焊接两个等边角钢上，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钢焊接相连，角钢采用的厚度为，长度为，角钢号数为3。0。在玉米脱粒机上盖的两端设有两个半圆形状的铁板，采用2mm的冷轧钢板制成。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。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9所示：
图9上盖结构图
9.风扇带及带轮的设计
风扇转速
9.1传动带的设计
9.1.1确定计算功率
其中：—工作情况系数
—单根带轮的输入功率 即
查《机械设计》一书中的表8—7 可知：=1。0
9.1.2选择V带的型号
根据计算得知的功率和输入轴上带轮（小带轮）的转速（与输入轴一样的速度），查《机械设计》一书图8—11，可以选择V带的型号为A型。
9.1.3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8-6，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。
输入轴与主轴传动比的计算
（3）计算从动轮的直径
根据表8-8,圆整为
9.1.4确定传动中心距和带长
取
即：
得：
取：
带长
即：
得：
按《机械设计》一书中查表8-2，选带的基准长度 。
实际的中心距可按下列公式求得：
经验公式：
求得 ：
9.1.5验算主动轮上的包角
即：
求得 ： 满足V带传动的包角要求。
9.1.6计算单根V带的初拉力的最小值
由表8-3得A型带的单位长度质量
应使带的实际初拉力
9.1.7计算压轴力
为压轴力的最小值
9.2 V带带轮的设计
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。
9.2结构设计
带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸，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输入轴轴的直径是，，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》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。
带的型号
B
14.0
3.50
10.8
11.5
7.5
125
主动带轮的厚度可以由计算公式： 求得
即 ：
从动带轮的设计
与主动轮带轮相同
10.风机传动轴设计
风机传动轴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。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》一书中表15—1 可以查到，应选取调质处理的45号钢，，书中表15—3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24。由于带轮的厚度，则取输出轴的右段轴径为，其长度为。
10.1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，Ⅰ—Ⅱ轴段右端需要制出一个轴肩，故取Ⅱ—Ⅲ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》一书取得。
10.2初步选择输出轴系 s
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风扇叶，其上的风扇叶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调心球轴承，在《机械设计手册》查得调心球轴承的型号为1306，它的结构尺寸为，故取Ⅲ—Ⅳ段与Ⅴ—Ⅵ段的直径相等，即。基本尺寸/mm|d: 30
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》可得位移量。
取焊接风扇叶的的轴Ⅳ—Ⅴ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，风扇叶长度与滚筒相同为740。轴的基本结构如图4：
图4 轴的结构
10.3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。
10.4按弯扭合成条件校核轴的强度
10.4.1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：
10.4.2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 ：
所以
10.5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 ： —轴的抗弯截面系数，
—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《机械设计手册》书中查得，对于的45号钢，许用弯曲应力
11.风扇叶及风扇盖设计
四片扇叶以风机轴法线方向围绕风机轴相隔90度焊接在风机轴上,厚度为的冷轧钢板。
长度
风扇叶直径160mm，圆角为R1
风扇盖为1mm的冷轧钢板，焊接在机架上。
12.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钢支撑，角钢支撑的好处在于：在角钢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。选择角钢的厚度为，其角钢号数为3。0。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同样的角钢，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，玉米粒和杂质从凹板的孔中漏出，风机将杂质吹出玉米脱粒机的同时，玉米粒落到出粒斜板上，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，它与凹板的玉米芯输出端相连，而且，这个斜板与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10所示：
图10 机架示意图
13.轴承座的选用
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》中选为调心球轴承1306,它的规格尺寸为 。选用轴承座SNK306固定,毛毡圈密封。
14.螺栓的选用
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80mm。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用公称直径为M10的螺栓,就可以满足玉米脱粒机的动力需要。
15.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。
15.1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,或和圆孔式凹板相撞,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。
15.2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。
15.3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。
15.4安全规则
操作人员不要穿肥大的大衣服或裙子,妇女必须带安全帽。
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。
不许酒后操作机械。禁在脱粒场地抽烟和点火。
作业时,喂入人员要注意手与钉齿滚筒之间的安全距离。
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。
玉米脱粒机运转时,禁止有人站在脱粒机上。
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。
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,都必须在机器完全停止运转以后进行。
不许在机械运转时挂卸传动带。
机器发生故障时应立即停机修理,不许带“病”工作。
严禁机械运转时一动机械。
严禁超速运转。
夜间脱粒时,必须有完善的电灯照明设备,禁止用明火照明。
16.玉米脱粒机的维护
玉米脱粒机使用时间短,是季节性使用的机械,而在使用其间内工作条件差,工作负荷重,为了提高生产率,充分发挥机械的效能,保证安全生产,延长机器使用期限,必须认真进行技术保养,使机器经常保持完好的技术状态。
16.1玉米脱粒机的技术保养
(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,特别是要及时清理凹板凹板上的玉米芯。
(2)检查皮带的张紧情况。
(3)检查钉齿滚筒的钉齿,及凹板凹板的固定情况。
(4)对于各个需要润滑部位,应根据前述的要求进行按时润滑。
(5)每天工作结束后应把机器内的杂务清理干净。
16.2玉米脱粒机的保管
玉米脱粒机保管好,可以延长机器的使用寿命,保证玉米的脱粒效率和提高作业的质量。因此,必须认真负责地保管玉米脱粒机。在长期保管中,应保持玉米脱粒机的完善性、不丢零件,预防机件变形、损坏、锈蚀和腐烂,不因保管不当发生任何降低机械使用性能的现象。
作业完毕长期保管的脱粒机,应保管在干燥的地点,最好放在有遮盖的地方或者使用防雨的帆布、塑料布把机器全部盖起来。
玉米脱粒机存放前,应做好以下几项工作:
打开机器上的全部窗孔、护罩和盖,仔细清除机器内外的污物和尘土,特别应注意清理凹板凹板的孔眼和钉齿滚筒上的污物。
仔细检查脱粒机各个部件,如发现零件和部件需要更换时,应及时更换。
取下全部传动皮带并擦干净,抹上化石粉,成束系上标签,妥善保管。
用水洗刷脱粒机外部,待干后,用抹布抹上少来年感的润滑油。
致谢
经过几个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心里有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在老师和同学的帮助下予以解决。首先要感谢康老师对我的指导和督促，在设计过程中康老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解。同时也避免了在设计过程中走弯路，康老师的督促使我一直把毕业设计放在心里，保证按质按量的完成；在做设计的过程中，我的PRO/E和CAD操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能，使我能够按时完成毕业设计。
大学生活即将画上句号，在这四年中我是充实的、快乐的，这要感谢学校领导给我们提供了一个好的学习环境和丰富的课余生活，同时也要感谢所有老师对我们的辛勤培育。
参考文献
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