玉米脱粒机结构三维设计毕业设计

玉米脱粒机结构三维设计华东理工大学

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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日期：年月日

导师签名：日期：年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：（签名）

年月日

目录

中文摘要、关键词 (Ⅰ)

英文摘要、关键词 (Ⅱ)

引言 (3)

第1章玉米脱粒机总体机构 (4)

1.1 入料部分 (4)

1.2 脱离部分 (4)

1.3 筛选部分 (4)

1.4 机架部分 (4)

1.5总体设计 (4)

第 2 章玉米脱粒机电动机的选择 (6)

2.1 钉齿条上钉齿的速度 (6)

2.2 电动机的选择 (6)

第 3 章带及带轮的设计 (8)

3.1 传动带及带轮的设计 (8)

3.1.1 确定计算功率 (8)

3.1.2 选择V带的型号 (8)

3.1.3 确定带轮的基准直径 (8)

3.1.4 确定V带的基准长度和传动中心距 (9)

3.1.5 验算主动带轮上的包角 (9)

3.1.6 确定V带的根数 (10)

3.1.7 确定V带的初拉力 (10)

3.1.8 求V带传动作用在轴上的压力 (10)

3.2 带轮的材料选择 (10)

3.3 带轮的结构设计 (10)

第四章传动轴的设计 (13)

4.1确定轴的各段直径和长度 (13)

4.2初步选择输出轴系 (14)

第五章总体部分的设计 (15)

5.1钉齿条及钉齿的设计 (15)

5.1.1钉齿条的总体结构设计 (15)

5.1.2钉齿条的设计 (16)

5.1.3钉齿的设计 (16)

5.1.4圆盘的设计 (16)

5.2栅格式凹版的设计 (17)

5.3入料口及脱粒机上盖的设计 (19)

5.4机架的设计 (21)

5.5玉米脱粒机的标准件的选择 (23)

5.5.1玉米脱粒机上的螺栓的选择 (23)

5.5.2钩头楔键的选择 (23)

结论 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

玉米脱粒机结构三维设计

摘要：本文是以脱粒机利用钉齿滚筒如何工作来脱玉米粒为研究对象展开工作的，主要研究玉米脱粒机的工作原理，并在此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。研究的主要内容有玉米脱粒机机构，电机的选择，带及带轮的设计，分析了各种影响脱粒的因素。进而给出了玉米脱粒机总体结构的设计方案。本文根据机器的筛选装置的设计实际要求，从整体上分为入料口和排出口，脱粒装置，筛选装置，带轮传动的设计几个部分，介绍了结构的设计原则和采取的一些措施，关键词：玉米；脱粒机；带轮设计；钉齿滚筒

The 3D design of machine structure of corn thresher

Abstract: This article is based on how use of spike-tooth drum work to take off the corn thresher started to work as the research object, mainly studies the working principle of the corn thresher and on the basis of complete parts design, and according to the related mechanical design software to complete the design of the parts, from the perspective of economy and practicality, aiming at the need of agricultural development to design a simple structure, high efficiency of corn thresher. Research is the main content of the corn thresher institutions, the choice of motor, the design of the belt and pulley, analyzed the various factors affecting threshing. Then gives the overall structure of the corn sheller design scheme. In this paper, the design of the machine filter device based on the actual requirements, on the whole is divided into into the mouth and discharge, threshing device, filter device and the design of the belt wheel transmission parts, this paper introduces the structure, design principles and measures.

Keywords: corn; threshing machine; pulley design; spike-tooth drum

引言

玉米脱粒机是我国粮食收获的重要农业机械之一。由于我国地域广阔，各地的地理、气候、农艺要求和经济状况等差异都较大，在丘陵、半山区的间作套种地区以及杂粮、水稻种植区，玉米脱粒机的使用仍十分广泛。所以随着农业的发展，玉米脱粒机仍有十分广阔的市场前景。目前,杂粮类玉米脱粒机也不十分广泛，仅东北、华北和西北等地一些企业生产玉米、高粱或大豆玉米脱粒机。本文仅对玉米脱粒机进行讨论研究，本课题设计的是玉米脱粒机是玉米剥皮后，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。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，即是利用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。

第1章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、栅格式凹板、电机及机架等部分组成。整体组成如图1.1所示。

1.1入料部分

入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用1mm厚的铁板制成，入料部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已剥皮风干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。

1.2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，玉米芯由入料口的另一端出料口排出机体之外。

1.3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。

1.4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，因此它的设计是非常重要的部分。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3mm厚的角铁制成。

1.5总体设计

为了更好的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用节能式，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[1][2]。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、结构简单便于保管和维修。

图1.1 总体结构

1—筛选部分 2—脱粒部分 3—入料部分 4—机架部分

第2章 玉米脱粒机电动机选择

本课题设计的玉米脱粒机主轴转速为600/min r ，设定在主轴上有4条钉齿条，每条钉齿条上分布着7个钉齿，总共28个钉齿环绕滚筒在钉齿条上均匀排列。

实测得知每个钉齿受力37N ，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。

F N M Z =??

式中：N —钉齿所受的力，单位为N

M —参与工作的钉齿个数

Z —参与工作的钉齿条数

代入数据得：3772518F N =??=

2.1 钉齿条上钉齿的速度

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速度，这个速度等于主轴的速度与钉齿的速度，即：

601000N D

V π=?轴 式中：V —钉齿的速度，单位为m/s

轴N —脱粒机主轴的转速，单位为r/min

D —钉齿距轴的最大直径，单位为mm 代入数据得： 3.146002407.54601000

V ??==?(m/s ) 2.2 电动机的功率

玉米脱粒机所需功率为W P ，由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：

1000

W FV P = 代入数据得：5187.54 3.9057 3.911000

W P KW ?=

=≈

电动机功率由公式w

a p p η=来计算，脱粒机传动装置的总效率a η，应由组成

传动装置的各个部分运动副的效率乘积，即123a ηηηη=??，其中分别为每一个

传动副的效率，选取传动副的效率值如下

滚动轴承0.98 0.995 取10.99η=

V 带传动0.94 0.97 取20.97η=

滚筒传动（由于钉齿条固定在滚筒上）取31η=

则1230.990.9710.96a ηηηη=??=??= 得到电动机的功率为 3.91 4.07240.96w a

p p KW η===≈ 由选择的主轴转速为600r/min,查机械设计指导书中传动比的取值。得到的传动比为2 4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，电动机转速范围为(24)60012002400/min d n r =?= ，当电动机选择的功率为4KW 时，符合这两个要求的只有电动机型号为Y112M-4，其满载转速为1440r/min,额定功率为4KW 。

第三章 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）。

3.1传动带及带轮的设计

传动带的设计

3.1.1 确定计算功率

ca A P K P =?

其中：A K —工作情况系数

P —电动机的功率

查《机械设计》一书 可知：A K =1.0

1.044ca P KW =?=

3.1.2 选择V 带的型号

根据计算得知的功率ca P 和电动机上带轮（小带轮）的转速1n （与电动机一样的速度），查机械设计一书，可以选择V 带的型号为A 型。

3.1.3确定带轮的基准直径

（1）初选主动带轮的基准直径1d d ：根据机械设计一书，可选择V 带的型号参考表6-2，初选1106d d mm =

（2）计算V 带的速度V ： 11

3.1410614407.98/601000601000

d d n v m s π????===?? V 带在5～25m/s 的范围内，15～25m/s 最宜，速度v 符合要求。

电动机与主轴传动比的计算 121440 2.4600n i n ===

（3）计算从动轮的直径2d d 1212254.4d d n d d mm n =?=

查机械设计手册得

2265d d mm

= 3.1.4 确定V 带的基准长度和传动中心距a 。

取 210210.7()2()d d d d d d a d d ?+≤≤?+

即：00.7(106265)2(106265)a ?+≤≤?+

得：0259.7742mm a mm ≤≤

取：0600a =

带长 2100210

()2()24d d d d d d d L a d d a π

-=?+++ 即： 0 3.14(265106)2600(106265)24600d L -=?+?++?

得：01782d L mm = 查机械设计书选取带的基准长度

1800d L mm =

实际的中心距可按下列公式求得： 可用经验公式：002d d L L a a -≈+

得001800178260060922d d L L a a mm --≈+=+=

求得 ： 中心距的变动范围为582636mm

3.1.5 验算主动轮上的包角 0021118057.3d d d d a

α-=-? 即：000126510618057.3164.8600α-=-

?= 求得 ：01120α> 故主动轮上的包角合适。

3.1.6 确定V 带的根数 查机械设计书知

V 带的根数由下列公式确定：00())

ca L p z p p K K α=

+ 由111440/min,106d n r d mm ==

查机械设计得知001.46,0.17,0.96, 1.01L P

kW P kW K K α=?=== 所以4 2.53(1.460.17)0.96 1.01

z ==+? 即取 z=3根

3.1.7 确定V 带的初拉力0F ,由机械设计中知公式

20 2.5500(1)ca P F qv zv K α=-+ 查机械设计得0.1/q kg m =

代入相关数据的0140.37F N =

3.1.8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Q F ，它等于V 带两边的初拉力之和，忽略V 带两边的拉力差，则Q F 值可以由下式算出： 即： 1

02sin 2Q F zF α=

求得； 0

164.823140.37sin 8342

Q F N =???= 3.2带轮的材料选择

因为带轮的转速7.89/v m s =，即25/v m s <，转速比较底，所以材料选定为灰铸铁，硬度为150HT 。

3.3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论轮槽的尺寸，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1106d d mm =，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是120d mm =，因为112.5d d d ≥且1300d d mm ≤，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。

表3.1带轮的结构参数 单位（mm ）

带的型号

d b a h f h

e

f δ ? A

11.0 2.75 8.7 15 9

6 034 主动带轮的厚度可以由计算公式：(1)2B z e f =-+ 求得

即：(31)152948B mm =-?+?=

主动带轮的结构如图3.1

图3.1主动带轮的结构图

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2265d d mm = ，由于2300d d mm <，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，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3.2带轮的结构参数 单位（mm ）

带的型号

d b a h f h

e

f δ ? A

11.0 2.75 8.7 15 9

6 038 从动带轮的厚度可以由计算公式：(1)2B z e f =-+ 求得

即：(31)152948B mm =-?+?=

从动带轮的结构图如图3.2

图3.2从动带轮的结构图

第4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