《小型水稻脫粒機設計【32頁加15100字】【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《小型水稻脫粒機設計【32頁加15100字】【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院 全日制普通本科生畢業(yè)設計 小型水稻脫粒機設計 生姓名 ： 張武金 學 號： 200841914330 年級專業(yè)及班級： 2008 級機械設計制造及其自動 化（ 3)班 指導老師及職稱： 全臘珍 教授 學 部： 理工學部 湖南·長沙 提交日期： 2012 年 5 月 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院全日制普通本科生 畢業(yè)設計誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師 的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 摘要?????????????????????? ???????????? 1 關(guān)鍵詞????????????????????????????????? 1 1 前言????????????????????????????????? 1 課題研究的和意義???????????????????????? 2 小型水稻脫粒機的現(xiàn)狀?????????????????????? 2 本設計的創(chuàng)新思路???????????????????????? 3 2 總體方案確定?????????????????????????? ??? 3 脫粒機的工作原理???????????????????????? 3 設計目的???????????????????????????? 4 設計任務???????????????????????????? 4 系統(tǒng)功能描述和功能分解????????????????????? 4 喂入部分????????????????????????? 4 脫粒部分?????????????? ??????????? 4 篩選部分????????????????????????? 5 總體方案的設計和求解?????????????????????? 5 3 脫粒裝置設計????????????????????????????? 6 脫粒原理???????????????????????????? 6 脫粒裝置類型選擇???????????????????????? 7 脫粒滾筒轉(zhuǎn)速計算??????????? ????????????? 8 滾筒直徑計算?????????????????????????? 8 脫粒滾筒長度確定???????????????????????? 9 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滾筒脫粒齒確定???????????????????????? 9 弓齒形狀選擇?????????????????????? 9 弓齒排列???????????????????????? 9 相關(guān)參數(shù)計算?? ???????????????????? 9 4 清選裝置設計???????????????????????????? 10 清選原理??????????????????????????? 10 清選裝置類型選擇??????????????????????? 10 風機參數(shù)計算????????????????????????? 11 風機計算???????????????????????? 11 風機參數(shù) 選擇?????????????????????? 11 凹版設計??????????????????????????? 11 凹版類型確定?????????????????????? 11 凹版直徑確定?????????????????????? 12 凹版與滾筒之間間隙確定????????????????? 12 5 動力選擇?????????????????????????????? 12 整機消耗的功率計算?????????????????????? 12 脫粒裝置的消耗的功率計算???????????????? 12 清選裝置的消耗的功率?????????????????? 13 電動機選擇?????????????????????????? 13 6 傳動裝置的設計??????????????????????????? 14 傳動路線??????????????????????????? 14 確定傳動裝置的傳動比????????????????????? 14 確定傳動裝置的動力參數(shù)???????????????????? 14 皮帶輪的設計與計算?????????????????????? 15 帶型確定???????????????????????? 15 帶輪直徑與帶速確定??????????????????? 15 帶的基準長度和軸間距確定??????????? ????? 16 驗算小帶輪的包角??????????????????????? 16 確定 V 帶的根數(shù)???????????????????????? 16 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 單根 V 帶預警力計算?????????????????????? 17 計算壓軸力?????????????????????????? 17 7 圓柱齒輪的設計與計算???????????????????????? 17 材料的選擇及許用應力確定??????????????? ???? 17 按輪齒接觸強度計算?????????????????????? 17 按齒根彎曲強度計算?????????????????????? 18 8 軸設計與計算???????????????????????????? 20 軸的材料選擇????????????????????????? 20 軸的最小直徑確定??????????????????????? 20 軸結(jié)構(gòu)設計??????????????????????? ??? 20 9 鍵連接選擇????????????????????????????? 21 10 滾動軸承選用???????????????????????????? 21 11 主要部件校核???????????????????????????? 21 圓柱齒輪校核????????????????????????? 21 軸校核???????????????????????????? 21 軸上載荷計算???????????????? ?????? 21 按彎扭合成應力校核軸的強度??????????????? 22 精確校核軸的疲勞強度?????????????????? 23 鍵強度校核?????????????????????????? 24 滾動軸承校核????????????????????????? 24 當量動載荷計算????????????????????? 24 計 算所需的徑向基本額定動載荷?????????????? 24 算軸承的壽命?????????????????????? 25 結(jié)束語????????????????????????????????? 25 參考文獻???????????????????????????????? 25 致謝?????????????????????????????????? 26 附錄?????????????????????????????????? 27 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 1 小型水稻脫粒機設計 學 生：張武金 指導老師：全臘珍 （湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院 ，長沙 410128） 摘 要 ： 為了滿足湖南農(nóng)村水稻脫粒生產(chǎn)的需要，設計一種針對湖南市場的水稻脫粒機已迫在眉睫，該水稻脫粒機可一次性完成脫粒、篩選、分離和裝袋作業(yè)。該機體積小、重量輕，操作靈活，通過性與適應性好，較好地解決了丘陵、山區(qū)和水田水稻收獲的難題。該機采用半喂入、弓齒式滾筒脫粒機脫粒，確保脫粒干凈、破碎率低，分離性能好。 關(guān)鍵詞 ： 水稻脫粒機；脫粒；分離；清選 10128) n to of of of is of to of is 前言 水稻在三大糧食作物面積和產(chǎn)量僅次于小麥，多于玉米。亞洲的水稻種植面積占世界的 90%以上，中國的水稻的總產(chǎn)量和面積位于世界第一位和第二位。目前中國的水 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2 稻種植面積達 畝， 水稻作為我國第一大糧食作物，約占糧食總產(chǎn)量的４０％。水稻生產(chǎn)不僅擔負著確保我國糧食安全的重任，還肩負實現(xiàn)種糧增效、稻農(nóng)增收和全面推進新農(nóng)村建設的重大使命。 但是和西方的發(fā)達國家相比較，我國的水稻收獲的機械化程度嚴重偏低，收獲過程中糧食的損失大， 制約著我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民收入水平的增長。 課題研究的意義 水 稻是我國第一大糧食作物，不到３０％的水稻種植面積，生產(chǎn)了約占世界總產(chǎn)量４０％左右的糧食。近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的轉(zhuǎn)狀態(tài)。在目前水稻收獲機械多種形式并存的條件下，為了滿足廣大用戶莖桿需求量的不斷提高，在消化吸收國內(nèi)外同類型機型的基礎上，設計一種水稻半喂入式的脫粒機械，該機械采用夾持喂入、弓齒滾筒脫粒、風扇清選等機構(gòu)，使其具有機構(gòu)簡單、體積小、重量輕、脫粒質(zhì)量好等特點。 近幾年，隨著聯(lián)合收割機作業(yè)范圍的不斷擴大，聯(lián) 合收割機發(fā)展十分迅速，使脫粒機市場受到一定的沖擊。在這種形式下，聯(lián)合收割機、脫粒機和割曬機將如何發(fā)展，怎么發(fā)展，脫粒機還有沒有發(fā)展前途，這是脫粒機相關(guān)方面應當高度關(guān)注的問題。據(jù)統(tǒng)計，目前我國的種植面積為 外還有 1200萬 山區(qū)和丘陵小塊地的小麥收獲全靠人工收割后，再由脫粒機械進行脫粒。所以，脫粒機械對農(nóng)作物的收獲還占有很大的工作量。 我國的水稻、玉米、小麥等農(nóng)作物機械收割的狀況。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國水稻機械化收獲的作業(yè)面積僅僅只占總種植面積的 絕大多數(shù)的水稻脫粒仍然靠脫粒機進行脫粒 ；玉米機械收獲面積僅占全國玉米種植面積的 而且，目前我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機大部分只具有摘穗、剝皮和秸稈粉碎等功能，籽粒的脫粒還要靠脫粒機來完成。就全國范圍來說，對于農(nóng)作物的收獲脫粒 80%以上要靠脫粒機和人工來完成。 終上所述，盡管近年來聯(lián)合收割機的迅猛發(fā)展，但是由于我國幅員遼闊、氣候地理條件加上種植方式的差異，以及不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展的不平衡、聯(lián)合收割機械的廣泛應用還有相當長的路要走。因此，在今后的相當長的的時間內(nèi)，脫粒機在我國農(nóng)作物的收獲中，尤其是邊遠的山區(qū)、丘陵地帶，脫粒機仍然是主要的不可或缺的 農(nóng)業(yè)收獲機械。 本設計通過對水稻脫粒機械的分析和對存在的問題進行改進，設計一種半喂入式脫粒機，為進一步改進和提高水稻脫粒機械奠定基礎。 小型水稻脫粒機的現(xiàn)狀 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 3 1800年，―固立式打谷機，“地豬牌 ” 在美國得到廣泛應用，木架式的推家上固立滾筒進行打谷，手工進行分離清選。以后產(chǎn)生了具有抖動特點的分離裝置。 1850年后，自動喂入、解捆、谷粒處理等出現(xiàn)，并逐漸發(fā)展完善。在本世紀以前，是把收割和脫?？醋魍耆毩⒖紤]的 到了本世紀提出了降低成本和縮短作業(yè)時間都要求，希望制成切割器和脫粒裝置作合在一起的收割機。這 種想法是在 140多年以前在美國作業(yè)記的，110 年前制成了機器， 70 年前，開始用帶了發(fā)動機的聯(lián)合收割機，近代的自走式聯(lián)合收割機大約是在 40多年前制成的。日本久保田水稻聯(lián)合收割機、三久、金子谷物烘干機、中型拖拉機、埋草旋耕機等一大批國內(nèi)外先進適用的機具得到了較好的推廣應用，加快了我國水稻聯(lián)合收割機技術(shù)的改造和完善，成為水稻收獲機械的主導機型，大大提升了我國水稻收獲機械的整體技術(shù)水平。 目前，全世界的可用耕地大約有 32 億公頃，已開發(fā)的有 公頃，未達到可用耕地的一半。就總的耕地資源來說，在南美和澳洲以及亞洲 的北部還有大量的耕地未開發(fā)。但是由于氣候等原因，真正可供開發(fā)的耕地并不多。大規(guī)模經(jīng)營的資本主義大農(nóng)牧場、大種植園主要生產(chǎn)供出口的經(jīng)濟作物和其他農(nóng)牧產(chǎn)品，專業(yè)化、機械化程度較高；同時并存數(shù)量龐大的個體農(nóng)戶，除部分以生產(chǎn)糧食作物為主的自給性農(nóng)業(yè)外，也為國內(nèi)市場提供大量的農(nóng)牧產(chǎn)品。因此，小型水稻脫粒機不能滿足生產(chǎn)作業(yè)的需要，所以大中型水稻脫粒機已經(jīng)得到了廣泛的應用。但是適合人均耕地面積少、缺乏先進適用機具廣大的農(nóng)民的小型脫粒機。 近幾年我國小型水稻脫粒機的設計也有了一定的基礎，并且不斷地在它的研發(fā)上取得了快速的進 展，我國通過對外國先進的脫粒技術(shù)的吸收和對主要零部件的改進，使得小型水稻脫粒機的結(jié)構(gòu)和性能有了很大的提高，現(xiàn)在已經(jīng)可以生產(chǎn)出操作方便、經(jīng)濟實用的小型水稻脫粒機，為我國水稻脫粒機的發(fā)展和推廣起到了極大的作用。 本設計的創(chuàng)新思路 本次設計的主要目的是針對現(xiàn)存的小型水稻脫粒結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化、對其存在的一些缺點進行改進；首先在原理上，主要以梳刷脫粒為主，打擊原理為輔兩者相互結(jié)合的脫離方式對水稻進行脫粒，這主要體現(xiàn)在脫離滾筒的齒的設計上。其次，清選方面是采用風機和篩子結(jié)合進行清選，在一定方面上提高了稻粒和雜質(zhì) 的分離，提高了稻粒的純凈度。 2 總體方案確定 脫粒機工作原理 [4] 被割谷物經(jīng)脫粒機械的喂入口進入由脫粒滾筒和凹版組成的脫粒裝置進行打擊和 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4 搓擦后，短脫出物通過柵格狀凹版進入由清選篩和風機組成的清糧裝置進行清選；長脫出物則進入分離裝置進行莖稈與籽粒的分離，長莖稈被排出機外，而籽粒等短脫出物則通過分離裝置上的篩孔進入下方的清糧裝置進行清選；在風機和清選篩的聯(lián)合作用下，穎殼等細小輕雜物被吹出機外，干凈的籽粒經(jīng)由籽粒收集裝置進入集糧裝置。 設計目的 進一步加深學生對大學所學理論知識的 理解，培養(yǎng)學生運用理論知識獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學生對設計有一完整和系統(tǒng)的概念；同時通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生計算，使用技術(shù)資料及繪制圖形的工程設計能力，為今后的工作打下堅實的基礎。 設計任務 1、 傳動 裝置的設計 2、 脫粒裝置的設計 3 、清選裝置的設計 4 、動力的匹配 要求： 1、輸送流暢 2、生產(chǎn)效率 :1 噸 /時 3、要求機構(gòu)設計方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小、無污染，使用方便。 4、完成 3 張 紙（折合）， 并要求 ]繪制。 5、撰寫設計說明書，文字在 字間，條理清楚，計算有據(jù)，翻譯一定數(shù)量的英文（摘要）。 6、設計說明書的內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設計計算；傳動方案的確定及設計計算，主要工作部件的設計；主要零件分析計算和校核；參考文獻，鳴謝。 系統(tǒng)的功能描述和功能分解 喂入部分 喂入部位與釘齒滾筒的釘齒部位存在一定的間隙，將已割下來的水稻經(jīng)過人工從喂入口進入，水稻的穗部分進入脫粒部位，即釘齒滾 筒和柵格式凹板之間，進行脫粒。 脫粒部分 脫粒部分主要是由釘齒滾筒、柵格式凹板。水稻穗在釘齒滾筒和柵格式凹板之間進行脫粒，將已脫下的谷粒從柵格式凹板的縫隙漏下，落到下滑板，經(jīng)過振動篩和風機 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 5 的清選，由倉口排出機體之外 [2]。 篩選部分 篩選部分主要是由柵格式凹板、風機、振動篩完成，當水稻穗進入脫粒部分后，經(jīng)過弓齒滾筒的脫粒，水稻脫粒之后，再將谷粒經(jīng)過柵格式凹板，從凹板的縫隙漏出，當然，無論是工作時還是安裝時，柵格式凹板是固定不動的。谷粒順著斜滑板，在振動篩和風機的綜合作用下， 將谷粒和雜質(zhì)分開 [3]。 本設計要求實現(xiàn)水稻的脫粒以及水稻莖稈的分離，其主要功能是脫粒，機構(gòu)的脫粒需要動力，這就涉及到動力的選擇與安裝，為機構(gòu)的動力功能；脫粒機的工作還需要控制，這是脫粒機的控制功能。根據(jù)上述分析，繪制的機構(gòu)功能構(gòu)成圖 [4]如圖 1 所示。 圖 1 水稻脫粒機的機構(gòu)功能構(gòu)成圖 了實現(xiàn)脫粒機的脫粒功能，脫粒機需要動力，從發(fā)動機輸出的動力經(jīng)過皮帶輪的傳遞給脫粒滾筒；根據(jù)不同的條件，脫粒滾筒需 要不同的轉(zhuǎn)速，這要求脫粒機需要調(diào)節(jié)控制功能，經(jīng)過分析，得到如圖 2所示的水稻脫粒機的功能樹。 總體方案設計和求解 對上述功能樹的分析可知，脫粒機包括動力部分、脫粒部分、傳動部分，根據(jù)功能可以尋求其功能載體，根據(jù)功能載體可以形成形態(tài)學矩陣，如表 1所示 [5]。 根據(jù)形態(tài)學矩陣可知，本設計共有 4× 2× 4× 3=96種方案可以供選擇。根據(jù)設計說明書的要求，水稻脫粒機要 輸送流暢，動力足夠且穩(wěn)定性好，以及結(jié)合農(nóng)村的具體情況考慮，經(jīng)過綜合分析，選用 力經(jīng)發(fā)動機輸出，通過 力三部分輸出，一部分給脫粒滾筒，一部分給分離裝置 ，一部分給清選裝置。整機的結(jié)構(gòu)初步確定如圖 3所示。 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 6 圖 2 水稻脫粒機的功能樹 1 水稻脫粒機的形態(tài)學矩陣 功能 功能解 1 2 3 4 A 驅(qū)動 水冷柴油機 汽油機 電動機 風冷柴油機 B 脫粒 全喂入 半喂入 C 傳動 帶傳動 鏈傳動 圓柱齒輪傳動 同步帶傳動 D 清選 氣流式 風扇篩子式 氣流清選筒 圖 3 脫粒機的結(jié)構(gòu)圖 3 脫粒裝置設計 脫粒原理 1）沖擊脫粒：靠脫粒元件與谷物穗頭的相互沖擊作用而進行脫粒。沖擊速度越高， 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 7 脫粒能力越強，但破碎率也越大 [6]。 2）搓擦脫粒：靠脫粒元件與谷物之間，以及谷物 與谷物之間的相互摩擦而使谷物脫粒。脫粒裝置的脫粒間隙的大小至關(guān)重要。 3）梳刷脫粒：靠脫粒元件對谷物施加拉力而進行的脫粒。 4）碾壓脫粒：靠脫粒元件對谷物施加擠壓力而進行的脫粒。此時作用在谷物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。 5）振動脫粒：靠脫粒元件對谷物施加高頻振動而進行的脫粒。 上述幾種脫粒方式是在長期的生產(chǎn)實踐過程中總結(jié)而來的，水稻為帶殼貯存。如果裸存的話，存放時間很短。水稻的籽粒脆硬，容易破碎。因此，本設計采用梳刷脫粒為主，打擊脫粒為輔，兩者配合完成脫粒。 脫粒裝置 類型選擇 脫粒裝置按不同的方式分有不同的類型，按喂入方式可分為：全喂入和半喂入 [6]； 按脫粒齒形可分為： 1)切流紋桿滾筒式脫粒裝置，其由紋桿滾筒、柵格狀凹版、間隙調(diào)節(jié)裝置等組成。以搓擦脫粒為主、沖擊為輔，脫粒能力和分離能力強，斷穗率小。但當喂入不均勻、谷物濕度大時，脫粒質(zhì)量明顯下降。 2)切流釘齒滾筒式脫粒裝置，其由釘齒滾筒和釘齒凹板組成。利用釘齒對谷物的強烈沖擊以及在脫粒間隙內(nèi)的搓擦而進行脫粒。抓取能力強、對不均勻喂入和濕作物有較強的適應性。但斷稈率較高，分離效果較差。 3)雙滾筒脫粒 裝置，采用兩個滾筒串聯(lián)工作。第一個滾筒的轉(zhuǎn)速較低，可以把成熟的好、飽滿的籽粒先脫下來。第二個滾筒的轉(zhuǎn)速較高，間隙較小，可使前一滾筒未脫凈的谷粒完全脫粒。 4)軸流滾筒脫粒裝置，軸流式滾筒功率耗用受作物物理機械特性影響較大，比傳統(tǒng)型更為敏感，喂入作物長度、含水率的影響均較大。 5)弓齒滾筒式脫粒裝置，適用脫粒水稻，也可以兼脫小麥。脫粒僅穗頭進入滾筒，脫粒后能保證莖桿完整；凹板篩分離物含雜率小有利于后續(xù)的清選；絕大部分谷粒能夠由凹板篩分離出來，谷粒的破碎和損傷很少，功率消耗小。但是只適應脫粒梢部 接穗的作物，不適應矮桿作物，對作物的適應性差。 考慮到成本和農(nóng)村稻田等因素，本設計采用的是弓齒滾筒半喂入脫粒裝置。脫粒方式分為上脫、下脫和側(cè)脫三種形式，如圖 4 上脫式分離效果好，滾筒位置低，喂入性能差；下脫式分離性能差，斷穗和帶柄 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 8 少，適用于一般夾持式半喂入脫粒機和聯(lián)合收割機；側(cè)脫式分離性能和喂入性能較好，適用于臥式聯(lián)合收割機。本設計采用的是下脫式。 圖 4 半喂入式脫粒裝置的脫粒方式 脫粒滾筒轉(zhuǎn)速計算 滾筒的轉(zhuǎn)速一般根據(jù)滾筒的有效直徑來計算。當滾筒速度增加時，脫凈率增加，水稻帶柄率減少，但破碎率和斷莖率都會增加，當圓周速度大于 12 米 /秒時，水稻脫凈率在 99％以上，但如果圓周速度過大，脫離效率提高并不顯著，僅使谷粒在滾筒上跳動加劇，增加谷粒的拋散損失 [7]。當滾筒的圓周速度太小時，弓齒對穗的沖擊力減弱，從而延長脫粒時間而降低生產(chǎn)率。通常情況下對于水稻來說： 17~14? 。根據(jù)圓周速度 n 。 60/)( ?? ?? （ 1) )(/60 ?? ? 式中 D—— 滾筒直徑（不包括弓齒高度 ） ； H—— 弓齒的高度，取 滾筒轉(zhuǎn)速 mi n/560 ??? ? 取 50 滾筒直徑計算 滾筒圈直徑 8], 其計算式為 ： ) ? )360 ?? 其中 L—— 下作物的長度 l—— 作物喂 入 深度 , 一般大于 400]； ɑ—— 所 包圍滾筒的允許包角 ,一般為 120o[10]。 一 般況下 , 選用較大直徑為有利 , 其原因是 ： 作物喂得深 , 未進未脫損失少 ； 喂 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 9 人口弧度大 , 可以提高喂人性能 ； 滾筒不易纏草 , 對作物品種和濕度的適應性好 ； 凹板篩面積大 , 分離能力強 ； 引轉(zhuǎn)動慣量大 , 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) , 適應超負荷的性能良好 ； 凹板曲率小 ,喂進脫粒室的莖稈折斷少 , 有利于減少功率消耗 [11]。 20000 由上式可得： 82? ， 由上式可得： 00? 。 滾筒直徑一般為 齒頂計算） [12]，齒根處直徑一般為 由于本次設計中的采用的是半喂入式脫粒裝置，因此進入脫粒裝置的只是作物的穗頭部分，故不用擔心莖桿纏繞的問題可以取滾筒直徑為 4003] (不 含弓齒高）。 脫粒滾筒長度確定 它與喂入速度和弓齒總數(shù)有關(guān) [14]。半喂入脫粒機工作時作物潮濕 , 工作量大 ,一般選為 600機設計滾筒長度定為 7005]. 滾筒脫粒齒設計 弓齒形狀選擇 弓齒的形狀有“ V” 字形及“ U”字形兩種。試驗結(jié)果表明“ V”字形弓齒頂角為 22o時，消耗的功率和斷穗率都最少。“ U”字形弓齒圓弧大的功率消耗小，斷穗率也小。本設計滾筒上脫粒齒采用三重齒，它們能夠提高梳刷、脫粒質(zhì)量，并且滾筒不易纏草。弓齒用 45鋼制造，淬 火部位的硬度為 56]。 弓齒的排列 半喂入式的脫粒滾筒的弓齒排列按斜線，具有工作平穩(wěn)，生產(chǎn)率高的特點。所以，在本設計中，采用的是齒排斜線配置。弓齒依螺旋排列的目地除了達到脫粒時負荷均勻外，而且還能促使雜余沿軸向流動。所以，選擇弓齒的排列按照螺旋線分區(qū)的排列。分三個區(qū)，第一區(qū)段為梳整區(qū)，約占滾筒全長的 10%梳整齒選材為 6鋼絲，對作梳導和推送，梳整齒安裝在滾筒喂入端的錐形面上。第二區(qū)段為脫粒區(qū)，約占滾筒全長的 70[17]。鋼絲直徑 5又分 前后兩區(qū)。前區(qū)約占全長的 40由于谷物剛進入脫粒間隙，脫粒量較大，安裝了加強齒。 第三區(qū)為排稿區(qū)，只占滾筒全長的 8鋼絲直徑 5加強排草能力，齒距較密，為 60 毫米左右，齒形與脫粒齒相同。 相關(guān)參數(shù)的計算 螺旋排列的列數(shù)： 6/60 ????? l 。 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 10 弓齒軸向間距： l 0 ??? 。 弓齒數(shù)： 1 2 0/60 ?????? l。 4 清選裝置設計 清選原理 經(jīng)脫粒裝置 脫下的和經(jīng)分離裝置分離出的短脫出物中混有斷、碎莖稈、穎殼和灰塵等細小夾雜物。清選裝置的功用就是將混合物中的籽粒分離出來，將其他混雜物排出機外，以得到清潔的籽粒。 清選原理大致可以分為兩類：一類是按照谷粒的空氣動力特性（懸浮速度）進行清選。另一類是利用氣流和篩子配合進行清選。 清選裝置類型的選擇 清糧裝置的類型主要有：氣流式、篩子式和氣流篩子組合式 [18]。 (1)氣流式清選裝置：按照谷物混合物各組成部分的空氣動力特性的不同進行選別。根據(jù)這一原理，可利用相關(guān)機械將混合物擲向空中，或利用 風機產(chǎn)生的氣流對谷物進行分離和選別，飄浮速度小的輕雜物吹的較遠，而飄浮速度大的籽粒將落在距風機較近的地方。 (2)篩子式清選裝置；利用混合物各組成部分的尺寸特性的差異進行分離和選別。具體 方法是：根據(jù)谷粒的大小、形狀，設計適當?shù)暮Y孔，以達到篩選的目的。 (3)氣流篩子組合式清選裝置：利用混合物各組成部分的尺寸特性和空氣動力特性將篩子和風機配合進行分離選別。清糧效果好，在多數(shù)脫粒機和聯(lián)合收獲機上采用這種配合形式。 本設計采用第三種清選裝置，其結(jié)構(gòu)如下圖 5所示。 圖 5 風扇篩子式清選裝置 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 11 風機參數(shù)的選擇和計算 風機計算 (1）風機葉輪葉輪的外徑 ?/ (2) 其中 ? 為壓力系數(shù)，一般 取 = 代入上式得： ?U m/s) 1D = ??/60/(650)× 取 1D = (2）風扇進風口的直徑 2D =(1D ，取 2D ＝ (3）風扇寬度Ｂ B ）（? ，取 B= (4）風機出風口高度 S 1) ，取 ?S (5)風扇功率 102/ ????? ? (6)葉輪內(nèi)徑31)D ,取3D＝０ 7）葉片數(shù) Z 的確定 6~4?Z ,取 5?Z 片。 風機參數(shù)的選擇 本設計中的風機采用的是農(nóng)機中廣泛采用的農(nóng)用型風機 ,葉片采用直葉 ,外形為切角的矩形 ,以改善風機出口氣流的不均勻性 ,殼體為蝸殼形外殼 ,據(jù)試驗飽滿谷粒的懸浮速度為 8~6? 之間 ,比重 /取風機的風速為 7? 。 (1)假設輕質(zhì)夾雜物的質(zhì)量為 ， u —— 輕質(zhì)雜質(zhì)量與空氣量之比的系數(shù)，通常 .0?u ， 則空氣的流量為 =m3/s (2)風機的全壓力 p 為： p = +15=72× 5= (3) 4 凹板的設計 凹板類型的確定 凹板 有編織篩式和柵格式兩種，其比較如表 2所示。 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 12 表 2 編織篩式與柵格式凹板的對比 板類型 篩孔尺寸（ 優(yōu)點 缺點 ? 處理斷穗能力很強， 容易變形 編織篩凹板 鋼絲直徑 斷穗、帶柄率少結(jié)構(gòu) 濕脫性能差、 簡單、容易制造 易堵塞易磨損 篩孔寬 12 剛性好、分離能力強 結(jié)構(gòu)和制造工藝復雜 柵格式凹板 篩孔長 20 夾帶損失小、濕脫適好 較多、斷穗、帶柄較多 經(jīng)過綜合比較，本設計采用柵格式凹板，其結(jié)構(gòu)如圖 6所示。 圖 6 凹板篩結(jié)構(gòu)示意圖 凹板直徑的確定 凹板直徑是決定生產(chǎn)率的主要參數(shù)（在限制滾筒轉(zhuǎn)速的情況下，凹板直徑是決定生產(chǎn)率的唯一參數(shù)），凹板直徑與生產(chǎn)率成正比，但不是一次性線性關(guān)系。 根據(jù)凹板直徑與生產(chǎn)率的關(guān)系和實際生產(chǎn)情況，本設計現(xiàn)選取凹板直徑 D 為490水稻脫粒機來說，其脫粒間 隙就是滾筒齒頂圓與凹板圓鋼之間的間隙。 凹板與滾筒之間間隙的確定 滾筒與凹板入口間隙和出口間隙的比值為 3入口間隙小則凹板分離能力強，但過小易產(chǎn)生堵塞。入口間隙過大（ >30滾筒抓取作物的能力和凹板前端的分離能力減弱。取入口的間隙為 30出口的間隙為 10粒間隙從喂入口到出口從300脫粒區(qū)為 3 6 5 動力的選擇 整機消耗的功率計算 脫粒裝置的功率消耗的計算 柵格凸板 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 13 脫粒裝置在工作時，在運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性 較好（保障脫粒滾筒運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)動機有足夠的儲備功率和較靈敏的調(diào)速器）的條件下，其功率總耗用 N 由兩部分組成：一部分用于克服滾筒空轉(zhuǎn)而消耗的功率總功率消耗的5%，一部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率總功率消耗的 93%，所以 脫粒裝置的功率消耗為： N =） (4) 1)其中空轉(zhuǎn)功率消耗 :?A + 3?B 式中： A —— 系數(shù)， ?A 為克服軸承及傳動裝置的摩擦阻力的功率消耗， 310)???A B—— 系數(shù)， 3?B 為克服滾筒轉(zhuǎn)動時的空氣迎風阻力而消耗的功率， ?? ）（B . 2)其中脫粒功率消耗個過程比較復雜，水稻首先是以較低的速度進入脫粒裝置入口處，與高速旋轉(zhuǎn)的脫粒滾筒接觸，然后被拖入脫粒間隙進行脫粒，既有梳刷也有打擊，研究的依 據(jù)是動量守恒定律： 沖量轉(zhuǎn)換為動量： ?? ， ??? / （ 5) )1(1 0 0 0/2 ??m? — 單位時間 喂入的谷物量； F — 綜合搓擦系數(shù)， v — 滾筒的切向速度， 15m / s。 將數(shù)據(jù)代入 N = N= 清選裝置的功率消耗的計算 清選裝置消耗的功率由下式可求得： )(/ ?(6) 其中： 單位時間進入清選裝置的脫出物質(zhì)量（ ）； 單位脫出物質(zhì)量清選篩所需的功率（ ），上篩： 篩： ? —— 選別能力系數(shù)， 代入數(shù)據(jù)可得消耗的功率： ?? ?/ 電動機的選擇 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 14 通過上面的計算，可以知道整個脫粒機消耗的功率，其消耗的總功率為： ?= 查機械設計手冊 [19]可得，選取廣泛用于農(nóng)業(yè)上的 Y 系列的三相異步電機，選取型號為： 額定功率為 滿載轉(zhuǎn)速為 50 r 6 傳動裝置設計 傳動路線 主傳動軸 → 脫粒滾筒 → 第 2傳動軸 → 風機 ↓→ 第 1傳動軸→ 曲柄搖桿 確定傳動裝置的傳動比 總傳動比 額?(7) 式中 額n— 電動機滿載轉(zhuǎn)速， 750r/ ?? 帶的傳動比 2?i ，處于 2～ 4之間，符合要求 。 分配各級傳動比 1) 取 41?i ， 2)取第 1傳動軸傳動比 2i 為 3)第 2傳動軸傳動比 ??i。 傳動裝置動力參數(shù)的計算 電動機輸出軸額定轉(zhuǎn)速為 ?額p 50 r, 脫粒機滿負荷作業(yè)時 ,輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1）各軸轉(zhuǎn)速 主傳動軸轉(zhuǎn)速 ,主n。主軸與動力輸出軸直聯(lián)。 m 0 0 ?動主第 1傳動軸轉(zhuǎn) 1n 。傳動比為 6.0?i ， 帶傳動按 92%效率計算 , 則 m 8 6%921 ??? 主脫粒滾筒轉(zhuǎn)速脫n。帶傳動按 92%效率計算 ,則 m 5 0%92 ?? 主脫 第 2傳動軸轉(zhuǎn)速為 2n ，傳動比為 1。帶傳動按 92%效率計算，則 m 9 8%9216 5 02 ??? 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 15 風機的轉(zhuǎn)速風n，風機直接安裝在第 2傳動軸上，則 m 982 ?風2）各軸功率 主傳動軸 主額第 1傳動軸 ?? 主式中 ? 傳動效率；查表 [19]取值 3）各軸轉(zhuǎn)矩 第 1傳動軸 ).( 5/ 5 0/9 5 5 01 ??? 筒額第 2傳動軸 ).( 5 0/9 5 5 0 212 ??? 皮帶輪的設計與計算 帶型的選定 根據(jù)總體方案的選擇，選用的是 額定功率為 轉(zhuǎn)速為50 r 。查機械設計手冊 [19]的工況系數(shù) ?？傻糜嬎愎β蕿椋? ?(8) 根據(jù)計算功率和電動機的轉(zhuǎn)速，查手冊 [19]選擇采用 帶輪直徑與帶速的確定 小帶輪的直徑通過查機械設計手冊 [19]，有dd ，其中帶的最小基準直徑，1降低皮帶的使用壽命。；反過來，雖然可以延長皮帶的使用壽命，但是帶傳動的外形尺寸隨之增大。 表 3 V 帶輪的最小基準直徑 V 型 Y Z A B C D E 50 63 75 90 125 140 200 224 355 500 選取小帶輪的直徑 51 ?。 大帶輪的基準直徑 (12 ????? ? ，取 02 ?。 上式中 ? 是 很小，在計算中可以忽略不計。 帶速的計算：m a 00060/ d ??? ? 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 16 代入數(shù)據(jù)的 對于普通的 V 帶， 255m ?，太小傳遞的功率小，太大則離心力過大，計算的結(jié)果在合理范圍內(nèi)，符合設計要求。 帶的基準長度和軸間距的確定 由公式 )(2)???（（ 9) 代入數(shù)據(jù)得 000 ?。 所需帶的基準長度為： 02122100 4/)()(2/2 ???? ?代入數(shù)據(jù)得 則實際的軸間距為 2/)(00 ??代入數(shù)據(jù)的實際的軸間距為 。 驗算小帶輪的包角 由下式可求帶輪包角： ?????? (1 8 0121 ????? 80 ?? 一般 ??1201? ，最小不低于 ?90 ，小帶輪包角合適，不需要使用張緊輪。 確定 V 帶根數(shù) ? ? ? ?? ????? 000(10) 其中 0p?—— 功率增量，考慮傳動比 1?i 時，在大帶 輪上的彎曲應力較小，在壽命相同的條件下，可以增大傳遞的功率。 — 包角修正系數(shù)，考慮包角不等于 ?180 時對傳動能力的影響。 帶長修正系數(shù)，考慮包角不為特定長度時對傳動能力的影響。 0p—— 單根 查機械設計手冊 [20]可得： ?p， p= ? ?? ? ????z 圓整后取 ?z 單根 V 帶預緊力的計算 根據(jù)公式 ? ?? ? 20 / 0 ???(11) 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 17 = ?????? ）（ = 計算壓軸力 根據(jù)公式 2/ ?(12) 2/s a x ? ?(13) 其中 為正常預緊力的 代入數(shù)據(jù) 1 52/ 6s i 92 ?????? 2 1 a x ??? 7 圓柱齒輪的設計與計算 材料的選擇及許用應力的確定 根據(jù)設計方案，本設計采用的是直齒圓柱齒輪傳動，傳遞的功率為 考慮 到脫粒機 功率較大，故大、小齒輪都選用硬齒面。 選取 大 、 小齒輪的材料均為 40經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48～ 55采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需要磨削，故初選 7級精度 。 按輪齒接觸強度的計算 根據(jù)公式 ? ?3 2211 /? ???(14) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) 3.1? 2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 : ????? 451 5 3）由 機械設計手冊 [20]選取齒寬系數(shù) 9.0?d?； 4）由 手冊 [20]查得材料的彈性影響系數(shù) ）按齒面硬度中間值 手冊 [20 得大、小齒輪得接觸疲勞強度極限 M 1 7 02? ?? (15) 6）計算應力循環(huán)次數(shù) )153 0 082(16 5 0606011 ???????? ? 892 ???N 7)查 設計手冊 [19]得接觸疲勞壽命系數(shù) 算接觸疲勞許用應力 購買設計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 18 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝ 1，得 ? ? 1? ?? ? 2? ?計算 1）試算小齒輪分度圓直徑入 H? 中較小的值 ? ?3 2211 /? ??? 224 ???????? 2）計算圓周速度 v 0 0 0/6 5 0 060/11 ?????? ?3）計算齒寬 b ???? ?4）計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 1 ??? ???5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) ， 7級精度，由 手冊 [21]查得動載系數(shù) 10.1?假設 100/ ?,由 手冊 [21]查得齒間載荷分配系數(shù) ?? K； 由 手冊 [21]查得使用系數(shù) 1? 由 表 4查得接 觸強度計算