创新设计脚踏式玉米脱粒机

摘要本次设计玉米脱粒机工作原理就是利用板齿和脱粒辅助轴之间的相互挤搓实现脱粒，板齿安装在滚筒上，滚筒的主轴通过曲柄连杆机构和脚踏板相连。脱粒辅助轴是用于抵住玉米棒，并利于玉米棒在板齿和辅助轴之间滚动和滑动，从而实现脱粒。本设计重点是曲柄连杆机构的设计，以达到最优工况；滚筒、主轴、板齿和脱粒辅助轴的设计，还有排芯区和喂料装置——漏斗的设计。设计各项参数达到预期目标，脱净率高、破碎率低、经济性好，尤其适合南方小面积种植农户使用。对减轻劳动强度，提高生产效率，减轻农民负担，增加收入有很大的意义。关键词：脱粒机脱粒滚筒脱粒辅助轴漏斗AstractDesignmaizeshelleroperationprincipletoutilizeboardtoothandthresh,assisttocrowdtorubwiththehandsandrealizethreshingeachotheraxlethistime,theboardtoothisinstalledonthecylinder,themainshaftofthecylinderlinksupwiththerunning-boardthroughthecrankconnectingrodorganization.Thresh,assistaxleusedfor,support,liveinmaizetobeexcellent,benefitmaizetobeexcellentinboardtoothassistingaxlerollandslip,thusrealizethreshing.Thisdesignfocusisthedesignofacrankconnectingrodorganization,inordertoreachtheoptimumoperatingmode;Cylinder,mainshaft,boardtoothandthreshingtoassistthedesignoftheaxle,stillarrangethecoredistrictandfeedthematerialdevice--Designofthefunnel.Designeveryparameterreachre-settarget,takeoffnetratehigh,brokenratelow,economyisfine,especiallysuitableforthelittleareaintheSouthandplantpeasanthouseholdstouse.Tolighteninglabourintensity,improveproductionefficiency,lightenpeasant'sburden,increaseincomesandhaveverygreatmeanings.Keywords:ShellerCylinderthreshingExtractsseedstheauxiliaryaxisFunnel.目录一.玉米脱粒机的工作原理二.玉米脱粒机驱动机构的型式与最优工况的选择2．1驱动机构的作用与型式2．2驱动机构最优工况及曲柄最佳位值的选择三.玉米脱粒机驱动机构设计技术要求3．1驱动机构各构件的相对位置必须满足省力的要求3．2踏板行程S和摆角φ的设计要求3．3行程速比系数K和极位夹角θ3．4机架高度H3．5踏板位置的确定3．6小齿轮中心位置的确定3．7摇杆、连杆和曲柄之间的相对位置确定四．玉米脱粒机滚筒及脱粒部件的设计分析4．1玉米脱粒机的运动特点4．2玉米脱粒机的静力平衡4．3滚筒动力学分析4.4脱粒滚筒转速4.5滚筒直径及滚筒主轴轴径和齿轮传动比的选择4．6滚筒板齿的相关设计4.7玉米脱粒辅助轴的设计4.8辅助轴的的一些安装位置4.9排芯区的设计4.10漏斗的设计和安装五．玉米脱粒机的主要工作部件的强度校核5.1玉米脱粒机大齿轮主轴的校核5.2玉米脱粒机大齿轮偏心轴的校核六．参考文献引言在我省广大农村，特别是丘陵地区和山区，在很长的一段时间内，农业生产和部分农产品加工还须人力来完成。如玉米脱粒、花生收获和加工，油菜的脱粒和清选等。如果有一种以人力为动力（有条件的地方可配用小动力）的多用机具，为山区和丘陵地区农民服务，对减轻劳动强度，提高生产效率，减轻农民负担，增加收入有很大的意义。提高农村经济水平、提高劳动生产率加速农村和谐社会的发展做出贡献。目前市场上还没有针对丘陵地区而又多功能的小型机具，并且要求其价格十分低廉，本项目是通过对农村普遍使用的脚踏式人力水稻脱粒机改进而来，使其有多功能，可以进行玉米、油菜、花生脱粒，它具有结构简单重量轻，价格低廉，可在田间移动，完成不同作业时更换工作部件容易。本设计主要针对玉米脱粒机。目前市场上玉米的脱粒大多采用打击原理设计的普通脱粒机，各种传统普通机型的滚筒转速都在700r/min以上，滚筒外缘线速度均大于8m/s，是靠钉齿高速打击玉米果穗实现脱粒的，对玉米籽粒伤害较大。而现在发达国家如美国已将以打击原理为主的玉米脱粒机淘汰,用一种挤搓脱粒技术原理脱粒机取代,并已得到推广应用。这种技术符合脱净率高、破碎率低的要求，全面克服了老式脱粒机存在的缺点。新机型脱粒损失至少比老机型减少0.5%，而且对种子玉米和普通玉米均适合。玉米含水率对生产率和脱粒有一定的影响。含水率在13%-20%范围内，技术性能指标比较稳定；含水率超过20%，则脱净率和破碎率指标下降，夹带量上升，净度指标下降，风选效果和清选质量也会下降。我国的挤搓玉米脱粒技术的研究工作于2000年开始起步，并且取得了快速进展，参考国外技术进行研究阶段已基本完成，在设计和制造中对主要部件又进行了改进完善，使其结构更加趋于合理，性能又得到进一步提高。现已初步掌握了该项技术的系列设计及确定基本技术参数的方法，目前正进行此项技术的完善、深入研究、系列化及推广工作。本项目利用已有的脚踏式人力水稻脱粒机，运用挤搓原理设计而成。各项参数达到预期目标，脱净率高、破碎率低、经济性好，尤其适合南方小面积种植农户使用。对减轻劳动强度，提高生产效率，减轻农民负担，增加收入有很大的意义。一.玉米脱粒机的工作原理该玉米脱粒机工艺是仿生技术的一种应用,模仿人工用手搓玉米的动作。滚筒上安装有板齿，滚筒带动板齿转动,与玉米挤搓而脱粒，如图1.1图1脱粒机的工作原理图图2带冠板齿当玉米从进料区送入(如图1.3)，玉米就受到板齿的挤搓力，并受往左的推力，所以玉米果穗是边脱粒边往排芯区滑动，这样的话就有利于下一个玉米脱粒的连续性，可同时脱粒好几根玉米，提高了脱粒的效率。图3脱粒机的工作简图在脱粒区内，滚筒板齿拨动果穗沿着脱粒辅助轴作圆周运动，由于板齿与滚筒轴心成一定的夹角,所以同时也将果穗向排芯口推动,实际上玉米果穗的运动轨迹是螺旋线。其中一部分板(如图1.2)所示，设计成顶部带冠形状（二至三处凸起），其作用如同人工用竹签子（过去北方农村用于人工脱玉米籽粒的工具），先将玉米果穗上的局部籽粒挤掉，以便后面挤搓板顺利。由于脱粒辅助轴上也有一些小小的像挫刀一样的齿纹，这样一来玉米棒就不会被滚筒挤到脱粒辅助轴外，二来增大了玉米、滚筒上的板齿及脱粒辅助的摩擦。玉米在这些力的的作用下既滚动又滑动，以达到挤搓脱粒的效果。二.玉米脱粒机驱动机构的型式与最优工况的选择2．1驱动机构的作用与型式驱动机构的作用是把人脚一定行程的往复运动，转变成曲柄的转动，通过大小齿轮啮合增速后，把转动传给小齿轮，从而带动工作部件转动。使工作部件具有足够的线速度达到满足工作的要求。能满足上述要求而广泛使用的机构为曲柄摇杆机构。根据结构形式的不同，我们把曲柄摇杆机构分为三种形式：a）.拉杆式摇杆和踏板支杆为一直杆，统称总摇杆,是最早统型第737型（图2.1.1）。该机构为左右两套驱动机构。这个摇杆的支点在它的一个端点。工作时，连杆受拉力作用，总摇杆受拉力。总摇杆长等于力臂长。即2/sin2)1(isL,其中L为总摇杆长度，S为踏板行程，Φ为踏板摇角。该机构的特点是摇杆很长，操作省力，各支点及铰接点受力小，耐磨。其缺点是受结构限制摇杆支点位于禾斗壁上，不耐磨易松动。而双面传动由于制造精度低很难达到同时传动的目的，也造成结构复杂成本高。b）压杆式摇杆和踏板仍为一直杆，支点在中间的直杆形，又称跷跷板形（图2.1.2）。工作时连杆受压。总摇杆等于力臂长与重臂长之和，即2/sin2)1(isL,其中i为力臂比,它等于力臂长与重臂长之比。该机构的特点是把摇杆支点从禾斗移出，装在机架上，采用单边传动，简化结构，降低成本。其缺点是摇杆短小费力，连杆为压杆不稳定易变形，各支点及铰接点受力大，磨损快，现很少采用。c）摆杆式摇杆和踏板杆不是一直杆,而成一定角度，摇杆和踏板为曲杆,支点在一端（图2.1.3）。工作时连杆受拉，而总摇杆长等于力臂长与重臂长之和，即2/sin2)1(isL。图4支点在一端的直杆式图5支点在中间的直杆式σmax=Mmax/Wz=153.9Mpa。由于σmax＜[σ]，所以，根据弯曲强度校核该轴符合要求。2剪切强度校核校核条件：τmax＜[τ]由于大齿轮轴校核可以知道45#钢安全系数取2。所以[τ]=140.8MpaMPa77.12005.005.75433.12max所以τmax＜[τ]。根据剪切强度条件，偏心轴强度符合要求。由综上校核可得，上述偏心轴强度符合要求。结束语毕业设计是对我们对大学四年来所学知识的大检阅,也是我们实践锻炼的机会,能够达到深化理论,理论与实践更好地结全的目的。在设计过程中，发现自己对知识掌握的不扎实，知识的漏洞很多，更是觉得知识与实践之间的差别。通过这次的实践设计，初步掌握和了解到作为工程技术人员应该具备的专业素质和创新精神。更加深入掌握机械设计的理论基础，并大体了解到设计的基本过程，为以后的进行工程技术设计打下了基础。由于相关的数据比较少，在整个设计过程中遇到不少麻烦，不过通过大量的阅读有关资料，特别是吴瑞梅老师的精心指导下，完成了本项设计。另外因为时间的仓促，水平的有限，本设计难免有些不合理甚至错误的地方，还望请指正！参考文献[1]濮良贵主编.1997.《机械设计》（第八版）.高等教育出版社[2]孙恒陈作模葛文杰.2005《机械原理》（第七版）高等教育出版社[3]李宝笺主编．农业机械学[M]．北京：中国农业出版社，2003[4]吴克坚主编．机械原理[M]．北京：高等教育出版社，1997[5]王新章．关于人力脱粒机的设计问题[J]．南昌：江西农业大学学报，1999(1)12-15