多功能脱粒机传动部件设计

1 绪论 (2)1.1 设计的目的与意义 (2)1.2 国内外发展现状 (2)1.2.1 国外发展现状 (2)1.2.2 国内发展现状 (3)2 轴流式脱粒机的总体方案选择分析及工作原理 (4)2.1 总体方案的选择 (4)2.2 总体结构 (4)2.3 工作原理 (6)3 电动机的选择 (6)3.1 电动机类型和结构 (6)3.2 选择电动机的容量 (6)3.3 选择电动机的型号 (7)4 带传动的设计 (7)4.1 确定计算功率Pc (7)4.2 确定V带型号 (8)4.3 确定传动比i (8)4.4 计算带轮直径 (8)4.5 验算带速V (8)4.6 校核小带轮的包角α1 (8)4.7 计算所需V带根数Z (8)5 螺旋输送器（搅龙）的设计 (9)5.1 搅龙的结构型式 (9)5.2搅龙叶片的螺旋角 (9)5.3 搅龙的内径D1 (10)5.4搅龙的外径D2 (10)5.5搅龙的螺距S (10)5.6搅龙的转速n (10)5.7计算搅龙带轮直径 (10)6 机架的设计 (11)6．1 断面形状和尺寸选择 (11)6．2 结构设计 (11)7 主轴的设计和校核 (12)7.1 选择轴的材料 (12)7.2 初步确定轴的直径 (12)7.3 轴的结构设计 (13)7.4 轴上零件的周向定位 (14)7.5 滚筒主轴的强度校核 (14)7.6 键连接的强度校核 (16)8 轴承的选用 (17)9 总结 (17)11 参考文献 (18)致谢 (19)1 绪论1.1 设计的目的与意义随着我国农业的快速发展，我国越来越关注农村问题，农业机械化的发展速度进一步加大，由机械代替人力作业已是我国农业发展的一个趋势，而要实现我国农业的的现代化，其物质承担者农业机具的开发与利用必须紧跟上；同时为了完成和巩固本科知识和课程的学习；因此也就有了此时这篇设施作业机具全喂入式多功能脱粒机的设计。

我国是一个以农业生产为主的发展中国家，农业的兴衰关系到人民的生活乃至国家的稳定。

20世纪后半期我过以7%的耕地面积养活了占世界22%的人口，这其中农业科技做出了很大的贡献。

但是目前随着人口的不断增长和环境的不断恶化，我国的农业的发展也正面临着严峻的考验。

如何让在日常的生产影响中有效地提高生产率，实现一机多用是摆在人们面前的一个棘手的问题。

实现农业的现代化、智能化是今后农业的必然选择。

通过采用现代化农业工程和机械技术，适应自然环境，为植物生产收获提供相对更为有利条件，而在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业。

它是在人们生活需求不断增长的同时发展起来的，是在人为可控设施下的农业生产，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量和高效益等特点，是最具活力的现代新农业。

而近期生产收获作业机具发展重点是：开发全喂入式轴流式脱粒机，合理选择配套动力。

要求体积和质量小、动力足，操作舒适，符合人机工程学的设计原理，减轻操作者的劳动强度，尽量减少发动机对设施环境的污染。

动力最好选用是电动机。

南方地区为了解决晚稻的肥料的问题，夏收的时侯有稻草回田当绿肥用的习惯，这一点，全喂入轴流式脱粒机解决的比较好，当在田间作业时，因脱粒后全部茎秆都被打碎了，有助于梨耕，茎秆也易于腐烂。

可见自古至今，脱粒生产对于农业生产的重要性，因此在现阶段对设施作业机具机构的研究和设计是很有必要的。

与此同时，规模逐年扩大的脱粒机发展趋势，也成了社会各界关注的热点。

在这种情况下，有必要对我国脱粒机的发展现状和未来发展趋势等问题进行认真研究，形成正确的认识，这不仅对目前我国轴流式脱粒机行业技术进步及相关产业产品定位的意义重大，而且对未来整个行业的发展十分有益。

同时我国是农业大国，农村市场巨大，要发展农村经济，就更需要转移农村劳动力，提高劳动土地面积。

1.2 国内外发展现状1.2.1 国外发展现状国外轴流式脱粒机的发展，基本上分为欧美和日本两大类型。

所谓欧美型，也就是说这些国家以旱地为主，地块大，各类作物以小麦为主。

而日本型是指以水田为主，大块小，经常规模也小，以水稻为主。

因此，前者用的脱粒机是大型的，大功率的，而后者用的机型都是小型的或中型的。

虽然上述两类地区因其自然条件不同，使用的机型不同，但其实现粒物收获过程机械化所经历的过程却大体上是相同的，即都是先从半机械化开始，然后逐步向机械化过渡，最后实现收获过程机械化。

到了五十年代，已基本上实现了收获过程的半机械化。

例如美国在1950年已拥有70万左右的脱粒机，这时的机收面积已占收获面积的75%。

基本上实现了半机械化，到了七十年代初美国脱粒机的数量达到85万之多。

机收面积达到了95%以上。

目前已向大型、高效和自动化方向发展。

日本的情况有所不同，实现收获过程半机械化的进程要比欧美国家慢得多，当然这里面有些客观原因，地块小，且是水田作业，因此到了六十年代的中期开始探索适用于日本的脱粒机。

到了七十年代中期大约前后用了十年左右的时间，研制出多种适用于日本的脱粒机，脱粒机等产品。

目前已大量推广使用，可以说已基本上实现了收获的过程半机械化。

从研究的动向看，着重于以下几方面的研究：一是机具的可靠性；二是改善操作性能，提高自动化程度；三是使脱粒机更能适应作物生长的自然条件，以提高脱粒机的适应性、效率和工作质量。

四是提高劳动生产率。

1.2.2 国内发展现状解放前，脱粒机也和其它农业机械一样是个空白，根本谈不上研制。

解放后，农业机械化发展很快，脱粒机有了很大的发展，华北和东北不少地区已开始使用我国自己生产的脱粒机。

近几年我国已先后研制出几种适用于北方地区使用的新机型，并已定型大批投产。

我国南方十三个省市、区、市近年来大力发展了对脱粒机的研制，取得重大突破。

机型都为全喂入式的，脱粒后不能保持茎秆完整，为了解决广大农民这一迫切要求，我国南方地区从1970年开始研制半喂入式脱粒机。

经过短短几年努力，取得了重大成果，到目前为止先后经省、区、市级定型的样机已有十五种，形式多种多样，有大有小。

这些机型目前正大批投产，早定型投产的样机，目前已在农业生产上发挥了作用。

事物总是不断发展的，脱粒机的研制工作也是一样，还需要不断的提高和发展；比如研究更为合理的新机型，努力实现通用化、标准化和系列化，把新技术、新工艺和新材料应用到脱粒机上，以便提高脱粒机的工作可靠性，改善其操作性能，减轻机器重量，提高其耐用度和降低造价。

2 轴流式脱粒机的总体方案选择分析及工作原理2.1 总体方案的选择本轴流式脱粒机采用的是全喂入型脱粒机构，对于半喂入型脱粒机构，其对作物的自然状况比较敏感，生长乱的作物及高矮参差达的作物脱粒时，可能会造成无法脱净。

本多功能脱粒机适于脱粒清选稻、麦及豆类、油菜、高粱、小米等多种农作物的全喂入式轴流式脱粒机，属于一种农机设备。

总体方案确定的依据：1）完成农作物的脱粒，保证脱尽率99%以上； 2）要求农作物破碎损失率不得大于0.5%； 3）要求生产率高，机构简单，体积小，易制造、维修，工作可靠，少出故障； 4）打碎的杂物尽量少；2.2 总体结构该多功能脱粒机主要由脱粒机、传动变速装置、滚筒盖板、凹板筛、螺旋推进器、电动机、皮带轮及机架等组成（见下图）；1它具有结构紧凑，适应性强，脱粒率高等优点。

主要技术参数指标：配用标定功率12.1kw柴油机，标定转数2200r/min，整机净质量155kg。

1 机架2 滑谷板3 喂入口4 导向板5 壳盖6 钉齿式滚筒7 排草口8 凹板筛9 螺旋推进器 10 物料出料口 11 主动驱动皮带轮12 联动皮带轮 13 物料出口2.3 工作原理工作时，作物由作物喂入口均匀地喂入机内，高速运转的钉齿式滚筒将作物随之抓入滚筒工作室内，在钉齿和壳盖螺旋导向板的作用下，作物一边作圆周运动，一边作轴向推移运动，而栅格式凹板筛对运动的作物有产生一定的阻力，使作物不断在滚筒的打击下和栅格式凹板筛的梳刷搓揉下，实现籽粒的脱离，被脱离的籽粒经过栅格式凹板筛的筛孔落入出料口，再进行精选工作。

3 电动机的选择3.1 电动机类型和结构电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷特点（性质大小、启动性能和过载情况）、转速来选择。

由于本设计没有特殊的要求，以及设计本身的要求，本设计的电动机均由Y 系列电动机中选出，Y系列电动机适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合。

最终本设计选用Y系列三相异步电动机。

3.2 选择电动机的容量标准电动机的容量由额定功率表示，所选用电动机的额定功率应稍大于工作要求的功率。

若容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，极易损坏；容量过大则增加成本从而造成浪费。

电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，通常不必校验发热和启动力矩。

所需功率为：d WP P KW η=式中： d P ———工作机实际工作需需要的电动机输出功率；W P ———工作所需输入功率；η———电动机至工作机之间传动装置的总效率；工作机所需的功率W P 应由机器工作阻力和运动参数计算求得， 1000W W FV P η= KW 或 n 9550W W WT P η=KW 式中： F ———工作机的阻力；NV ———工作机的线速度；m/sT ———工作机的阻力矩；N*mn W ———工作机的转速；r/minW η———工作机的效率；由于电动机的输出功率已经知道，而且传动效率也在97.5%以上，所以可得工作所需输入功率：W P =d P η=12.7KW3.3 选择电动机的型号对Y 系列电动机，通常多选用同步转速为1500r/min 和1000r/min;这里我综合电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及传动比的特点及大小，我选用1500r/min 的电动机比较方便。

查阅实用机械手册选用Y2—61—4型号电动机，额定功率13Kw ，同步转速1500r/min,满载时功率因数为0.884 带传动的设计4.1 确定计算功率PcPc=KaP Ka —工况系数，根据表1，取Ka=1.1P---电动机输出功率则Pc=KaP=1.1×13=14.3KW4.2 确定V 带型号根据计算功率Pc=14.3KW ，电动机转速n1=1500r/min ，查询机械设计手册，选用A 型带。

4.3 确定传动比i i=21n n ＝21Dp Dp n1—小带轮转速（r/min ） n2—大带轮转速（r/min ）Dp1—小带轮节圆直径（mm ） Dp1—小带轮节圆直径（mm ）根据使用要求，滚筒转速n2为1050r/min ，电动机转速n1为1500r/min ，则 i=10501500=1.43 4.4 计算带轮直径小带轮的基准直径应大于A 型带带轮的最小直径，即d1＞75mm 。