1、 任 务 书任 务 书第 1 页毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：小型玉米脱粒机的设计小型玉米脱粒机的设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：1、毕业设计（论文）要求、毕业设计（论文）要求设计一种小型电动玉米脱粒机，能够实现玉米的脱粒及玉米粒与玉米芯的分离。要求完成机械结构设计及指定零件的工艺设计。2、原始数据及资料、原始数据及资料(1)资料资料:查找国内外小型玉米脱粒机的设计方案及其应用的最新技术，了解它的使用现状和实际使用中遇到的问题及其改进方案。(2)原始数据原始数据:螺旋辊与直辊长度尺寸:800mm900mm。螺旋辊与直辊直径尺寸：
2、100mm200mm。选用小功率、可连续工作的电机。3、设计进度、设计进度:4-6 周：布置题目，搜集资料，熟悉内容，写开题报告，完成外文资料翻译工作。7-8 周：讨论方案并确定方案。9-14 周:对各项设计内容进行具体实施。15 周：出图自检并将所有设计交指导老师审核。16-17 周：修改，编写说明书，准备答辩。第 2 页4、毕业设计（论文）主要内容：、毕业设计（论文）主要内容：(1)小型玉米脱粒机机械结构设计。(2)电动机的选择及传动系统的设计。(3)熟悉玉米的特性。(4)了解玉米脱粒原理。(5)进行结构受力的计算。5、学生应交出的设计文件（论文）：、学生应交出的设计文件（论文）：(1)说
3、明书一份（4550 页）。(2)整体机构装配图一张。(3)典型零件图数张。(4)指定零件夹具图一张。6、主要参考文献（资料）：、主要参考文献（资料）：(1)机械设计。(2)结构受力分析及计算。(3)机械设计手册。(4)农业机械设计手册。专业班级 学生 要求设计（论文）工作起止日期 指 导 教 师 签 字 日期 教研室主任审批签字 日期 系主任批准签字 日期 万方数据万方数据万方数据万方数据差速式玉米种子脱粒机的设计差速式玉米种子脱粒机的设计作者：李心平，马福丽，高连兴作者单位：李心平(河南科技大学车辆与动力工程学院,471003,洛阳市)，马福丽(河南科技大学林学院,471003,洛阳市)，高
4、连兴(沈阳农业大学工程学院,110161,沈阳市)刊名：农业机械学报英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY FOR AGRICULTURAL MACHINERY年，卷(期)：2008,39(8)被引用次数：5次 参考文献(9条)参考文献(9条)1.毛广卿;刘玉兰;王玉山 粮食输送机械与应用 20032.A1-Jalil H F;Marley S J;Chowdhury M H Laboratory studies of a low-damage com-sheUing machine1980(02)3.Fandohan P;Ahouansou R;Ho
5、ussou P Impact of mechanical shelling and dehulling on fusarium infectionand fumonisin contamination in maize外文期刊 2006(04)4.Akoletkiv P B Study the broken maize grain on tangential thresher 1998(05)5.苏炳宗 玉米脱粒过程中籽粒的机械损伤分折期刊论文-四川农机 1991(02)6.何晓鹏;刘春和;师建芳 挤搓式玉米脱粒机的研制期刊论文-农业工程学报 2003(03)7.李心平;高连兴;马福丽 玉米种
6、子冲击损伤的试验研究期刊论文-沈阳农业大学学报 2007(01)8.李心平;高连兴;马福丽 玉米种子脱粒特性的试验研究期刊论文-农机化研究 2007(02)9.李力生;潘世强;张盛女 我国玉米种子加工业的现状及发展对策期刊论文-吉林农业大学学报 2001(01)引证文献(6条)引证文献(6条)1.李心平.李玉柱.高吭.马福丽.高连兴 玉米种子差速脱粒的单因素分析期刊论文-农机化研究 2011(2)2.柳建安.李伟杰 螺旋挤搓式玉米脱粒机的设计期刊论文-农机化研究 2010(8)3.李心平.李玉柱.高吭.高连兴 低损伤玉米种子脱粒机整机结构设计期刊论文-安徽农业科学 2010(22)4.李心平.
7、马福丽.高连兴 玉米种子脱粒过程高速摄影观察分析期刊论文-农业机械学报 2009(11)5.李心平.高连兴 差速式玉米种子脱粒机的性能试验期刊论文-农业工程学报 2009(12)6.李心平.李玉柱.高吭.马福丽.高连兴 玉米种子差速脱粒的单因素分析期刊论文-农机化研究 2011(2)本文链接：http:/ 1.直辊与螺旋辊尺寸的确定直辊与螺旋辊尺寸的确定由任务书可知，直辊与螺旋辊长度尺寸:800mm900mm。直辊与螺旋辊直径尺寸:100mm200mm。为防止两辊因直径不同而使果穗涌向一侧造成脱粒效率降低，两辊采用相同的直径。当转速和喂入量为定值，两辊的直径较小时，果穗受到的轴向加速度较大，脱
8、粒时间短，效率较低。相反，两辊直径较大时，果穗所受轴向加速度较小，脱粒时间长，效率较高。但是直径太大时，辊子边缘的线速度太高，造成玉米粒破碎。综合考虑取两辊直径为 160mm。脱粒辊长度的选择既要考虑脱净率，又要考虑制造成本和功率消耗。辊子太长会消耗多余的功率，且易折断已经脱净的玉米芯；辊子太短会造成玉米脱净率低，脱粒效果较差。综合考虑取两辊长度为 850mm。两辊之间的间隙大小选择应当合理。间隙较大时，脱粒空间较大，生产效率高。但是会使脱粒干净的小玉米芯从间隙落下，混入玉米籽粒增加筛选工作量。间隙较小时，虽然解决了玉米芯下落的问题，但是玉米籽粒容易产生堵塞，且生产效率较低。参考农业机械学报中
9、差速式玉米种子脱粒机的设计一文可知，经过实验，两辊间隙取值范围为 1020mm，确定值还要根据两辊轴上齿轮的中心矩取值决定。综上，两辊长度取 850mm，直径取 160mm，两辊间隙取 10mm。对于螺旋辊，凸棱高度取 10mm，线头数取 4 且等距分布排列，螺旋升角取 30。对于直辊，凸棱高度同样取 10mm，齿数取 8。2.螺旋辊转速限制螺旋辊转速限制螺旋辊子在低速时转动时，对于玉米果穗运动影响不大。但是超过一定转速时，果穗由于受到的切向力过大而被抛起，产生跳跃和翻滚影响脱粒效果。所以要对螺旋棍子的转速做出限制，使它所受的离心力小于其自身重力，即mgRmw2max (2-1)由（2-1）推
10、出DgA230nmax (2-2)式中 A物料综合系数 g重力加速度，单位为 m/s2；D螺旋辊直径，单位为 m；m果穗质量，单位为 kg；max螺旋辊的旋转角速度，单位为 rad/s；maxn螺旋辊的最大转速，单位为 r/min。令 A=Dg230A，则式（2-2）变为DAmaxn (2-3)式中 A物料综合特征系数所以，既考虑玉米果穗正常脱粒又考虑效率的情况下，螺旋辊的转速取值范围为 n。查得玉米的物料综合特征系数 A 的值为 50，螺旋辊直径为 160mm，凸棱高度为 10mm，则由式（2-3）可得 DAmaxn=61.050=125r/min3.直辊与螺旋辊的转速直辊与螺旋辊的转速辊子
11、的直径确定后，转速越高生产效率越高，但是过高的转速造成籽粒破碎和玉米芯断裂的问题，也加大了功率消耗。为此我们要对辊子转速做出限制，两辊转速由其外沿线速度决定，必须保证玉米籽粒不破碎的前提下提高生产效率。我们采用自由落体碰撞模拟辊子打击果穗，参考农业机械学报 中差速式玉米种子脱粒机的设计一文可知经过多次实验测得，超过 0.7m 高度下落就能使籽粒破裂1。所以辊子的线速度为1gtv gHt21 (3-1)式中 H果穗下落高度，单位为 m；t1下落时间，单位为 s；v撞击时的瞬时速度，单位为 m/s。Dvn601max (3-2)式中 nmax1两辊的最大转速，单位为 r/min；D两辊直径，单位为
12、 m。根据(3-1)和（3-2）可以得出 nmax1=442r/min。综合考虑籽粒破碎和脱粒效率，辊子的速度可以取接近但小于 nmax1的速度。对于直辊转速取 v1=400r/min，对于螺旋辊还要同时满足式(2-3)，取螺旋辊转速为 v2=100r/min。4.脱粒电动机的选择脱粒电动机的选择玉米在脱粒时受力十分复杂，在此我们对其进行简化，只考虑玉米所受的切向力。对于同一个玉米，小直径的那端脱粒所需的力最大，查阅 农业机械学报中种子玉米机械脱粒最佳施力方式实验 一文可知单个玉米粒脱粒条件为切向力 F单=3N，所以可得直辊和螺旋辊受力为NnFF单 (4-1)式中 F单单个玉米粒脱落所需切向力
13、，单位为 N；n单列玉米粒平均个数；N同一时间参加脱粒的玉米个数。根据统计所知，单列玉米粒的平均个数 n=40，单个玉米的果穗长度为2022cm，而本机辊子长度为 850mm，所以 N=4。可以得出NnFF单4043=480N所以玉米脱粒机在正常工作时，两辊所受的切向力为 480N。已知直辊的转速 n1=400r/min，螺旋辊的转速 n2=100r/min，分别计算两辊的功率。FvP (4-2)2Dv30n (4-3)式中 P辊子的功率，单位为 w；v辊子外缘的线速度，单位为 m/s；n辊子的转速，单位为 r/min；D辊子的直径，单位为 m；F辊子所受的切向力，单位为 N；综合（4-2）和
14、（4-3）可得6.1111VFPKw222VFP0.4kw电机与直辊之间采用皮带传动，取效率为 1。而螺旋轴与直辊之间采用齿轮转动，取传动效率为 2。由机械设计课程设计指导书 中表一可知圆柱齿轮传动的效率 取值范围为 0.940.96，在这里取 1=0.95，普通 v 带传动的传动效率 取值 0.940.97，这里取 2=0.96。则可求电动机的功率为1221PPP=2.1169.095.04.06.1kw前面已知直辊的转速取值为 400r/min，从机械设计课程设计指导书 中表一得知传动比的合理取值范为 24，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，符合这一范围的同步电动机转速的有 720r
15、/min，970r/min 和 1440r/min。根据容量和相关转速，由 机械设计手册 查出三种适宜的电动机型号分别为 Y100L1-4，Y112M-6 和 Y132S-8。最终选定 Y112M-6 为适合机型，额定功率 2.2kw，满载转速 940r/min，重量 45kg。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，脱粒电动机选择 Y112M-6 型号，额定功率为 2.2kw，满载转速 940r/min，重量 45kg。5.传动带轮的设计传动带轮的设计 螺旋辊与直辊水平平行配置，直辊与电动机之间采用带轮传动。下面进行带轮的设计。5.1.带轮传动比的确定 脱粒电动机选择 Y11
16、2M-6 型号，额定功率为 2.2kw，满载转速 940r/min。已知直辊转速 n1=400r/min，螺旋辊转速 n2=100r/min。所以可以由以下公式确定带轮的传动比i=21nn （5-1）根据式（5-1)可得2.35194040011电电nni5.2.选择三角带的型号带的型号可以根据计算功率 Pc和小带轮转速 n 选取，计算功率公式为PKPAc (5-2)式中 KA工作情况系数；P名义传递功率，单位为 kw；Pc计算功率，单位为 kw。小型玉米脱粒机都是短时间工作的，一天的工作时间小于 10 小时，载荷变动较大。从机械设计表 11.5 中查的工作情况系数 KA=1.2。已知脱粒电动机型号选择 Y112M-6，额定功率为 2.2kw，满载转速 940r/min。所以 V 带的计算功率为kwPKPAc64.22.22.111V 带的计算功率已知，根据机械设计 中图 11.15 可得得出，V 带选用 A型 V 带。5.3.确定带轮的基准直径带轮的直径直接关系到弯曲应力的大小，直径越小带的弯曲应力越大。考虑到寿命问题，小带轮的直径不宜过小，即 DDmin。查机械设计课程设计手册表
