德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文）
2.2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。
2.3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。
2.4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，因此它的设计是许强不弱的部分。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四毫米厚的角铁制成。
2.5玉米脱粒机的总体设计
为了更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取节能式，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。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、结构简单便于维修和保管。
3 玉米脱粒机的设计
根据玉米脱粒机TS—54型的设计参数：脱粒机主轴为750到850rmin，栅格式凹板
直径为320mm，长度为735mm，在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿，总共28个钉齿呈螺旋均匀焊接安装，在滚筒外缘分布细轴，成180度分布，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出脱粒机之外。
3
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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40N，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，当玉米脱粒机正常工作时滚筒上细轴的快速旋转，其中只能有一根细轴受到玉米所给的切向力。根据试验测得知在工作的时候细轴所受切向力为560N。即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为560N
[2]
。
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：
V???N轴?D60?1000?3.14?750?（200?2?20）?9.42m
s60?1000 其中： V—钉齿的转速
N轴—脱粒机主轴的转速 D—钉齿距轴心的距离
根据工作负载的大小速度等来选择电动机的类型、功率转速。根据玉米脱粒机结构特点，传动装置的体积、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，工作环境和工作载荷等因素。通常选用同步电动机。 3.1.1 电动机的功率
电机所需功率按式 ：Pd = Pw/ηa （KW）、 Pw = FV/1000 （KW） 所以 Pd= FV/1000ηa （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ηa=η1·η2·η3
其中：η1—为带的传动效率、Pd-工作效率； η2—为轴承的传动效率、Pw-有效功率； η3—为带的传动效率。
根据机械设计手册查出η1=0.96，η2=0.98，η3=0.98。 所以可知ηa=η1·η24·η32=0.96×0.984×0.982= 0.96。 由此可得电动机的功率：
Pd?F?V560?9.42??5.495?5.5KW
1000??a1000?0.963.1.2电动机的型号
主轴的转速在 750～850r
min，取V带的传动比i1′=2～4，即可满足电动机的转速
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德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 与主轴的转速相匹配，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′= 6—16，故电动机转速的可选范围为 nd′= ia′·n=（6--16）×200 =1200—3200 r /min 。符合这一范围的同步电动机转速的有720rmin，1440rmin，2900rmin，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 额定
电动机转速
电动机型
方案
号
P/kW
转速
1 2 3
Y160M2-8 Y132S2-4 Y132S1-2
5.5 5.5 5.5
750 1500 3000
转速 720 1440 2900
85 85.5 85.5
同步
满载
效率（%）
量（KG） 119 68 64
0.74 0.84 0.88
电动机重
功率因数
功率
基本参数
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[3]。所选电动机的额定功率Pd＝5.5kw，满载转速nm=1440r／min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：
表2 电动机尺寸列表 单位mm
中心高 H
外形尺寸
底脚安装尺寸A*B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸 D*E
装键部位尺寸F*GD
电动机的输出轴尺寸G
L?(AC?AD)?HD
2
475X345X315
132
216X140
12
38X80
10X41
33
3.2传动装置的设计
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，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，因而使玉米脱粒机工作平稳，等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在弹性滑动，使传动比不精确，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、
5
德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化 毕业设计（论文） 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。 3.2.1传动带的设计
(1) 确定计算功率
Pca?KA?P
其中：KA—工作情况系数；
P—电动机的功率。
查《机械设计》一书中的表8—7 可知：
KA=1.0
Pca?1.0?5.5?5.5
(2) 选择V带的型号
根据计算得知的功率Pca和电动机上带轮的转速n1（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A型。 (3)确定带轮的基准直径
①初选主动带轮的基准直径D1
根据《机械设计》一书，可选择V带的型号参考表8—6和8-8，选取D1 ?80mm。
②计算V带的速度V
??D1?N13.14?95?1440v???7.2m
s60?100060?1000
V带在5～25m的范围内，速度V符合要求
s电动机与主轴传动比的计算
i?③计算从动轮的直径D2
n1n2?1440750?1.92
D2?n1n2?D1?1440750?95?182mm
(4) 确定传动中心距和带长
0.7?(D1?D2)?a?2?(D1?D2)
0.7?(95?182)?a0?2?(95?182)
194mm?a0?554mm
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Ld0?2?a0?Ld0?2?500??2?(D1?D2)?(D2?D1)?(D2?D1)4a03.14(182?95)?(95?182)??(182?95) 24?500Ld0?1729mm
其中：ao —为中心距；
Ldo—为相应带长。
按《机械设计基础》一书中查表8—2，选择相近的基本长度Ldd和 Ldd相对应的公称长度（内周长Li）可查得：Ldd?1800mm。
实际的中心距也可用经验公式：
a?a0?Ldd?Ld 2a?536mm
(5)验算主动轮上的包角
?1?1800??1?1800?D2?D1?57.30 a182?95?57.30 500a1?1700?1200
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：
Z?pc
(p0?ka?kl??p0)?k其中：p0 —单根普通V带的许用功率值 p0(kw)；
k?—考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数；
kl—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
k?0.75，对于化学线绳结构的胶带，取 k?1.0；
?p0—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。 查表取值： k??0.98 kl?0.93 k?0.75
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