3688 小型玉米剝皮機(jī)設(shè)計(jì)
3688 小型玉米剝皮機(jī)設(shè)計(jì),小型,玉米,剝皮,設(shè)計(jì)
1 小型玉米剝皮機(jī)設(shè)計(jì)1 緒論在玉米分段收獲時(shí)，玉米剝皮工序勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)工時(shí)和誤農(nóng)時(shí)，且影響玉米的質(zhì)量和完整性等問(wèn)題，針對(duì)我國(guó)玉米收獲后剝皮這個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出場(chǎng)上玉米剝皮機(jī)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)予以設(shè)計(jì)。微型玉米剝皮機(jī)是收獲玉米穗外表皮的一種機(jī)具，本機(jī)為 4 輥機(jī)型，可滿足單戶、聯(lián)戶和種糧大戶使用。它代替了傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動(dòng)，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，有效地防止了因剝皮不及時(shí)而造成的玉米霉?fàn)€損失，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便性能可靠，生產(chǎn)效率高，可采用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或三輪農(nóng)用運(yùn)輸車發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，本機(jī)采用單相交流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵棍和橡膠輥組成，達(dá)到 1500 kg/h，動(dòng)力源 3 kW 的設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要?jiǎng)兤ぱb置采用全橡膠的玉米剝皮輥，并且兩輥高低設(shè)置，且可以根據(jù)玉米棒的大小不同調(diào)節(jié)兩輥間的距離。這避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中采用鑄鐵輥對(duì)玉米籽粒的損壞，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更為合理。經(jīng)計(jì)算、校核，該機(jī)符合設(shè)計(jì)要求，并且在剝皮裝置與傳統(tǒng)方式上較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有所改進(jìn)，更適于在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外玉米剝皮機(jī)的概況：（1）美國(guó)玉米剝皮機(jī)的概況美國(guó)玉米種植面積占全世界玉米種植面積的 37%，由于生產(chǎn)過(guò)程對(duì)機(jī)械化得迫切要求，在 1885 年就研制成功了場(chǎng)上作業(yè)的玉米剝皮機(jī)；1908 年又研制了田間摘穗剝皮機(jī)；現(xiàn)在已經(jīng)向聯(lián)合自走的方向發(fā)展。 （2）我國(guó)玉米剝皮機(jī)研制現(xiàn)狀從 20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，我國(guó)進(jìn)行玉米剝皮機(jī)的研制工作。如豐收—2 臥、豐收—2 立和 4YBJ—2 型的田間玉米摘穗剝皮機(jī)。60 年代，中國(guó)農(nóng)機(jī)院與黑龍江農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所協(xié)作設(shè)計(jì)了 YD—3 型玉米剝皮機(jī)。70 年代，黑龍江省紅興隆國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)管理局設(shè)計(jì)了場(chǎng)上玉米剝皮機(jī)。1979 年，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的 4YB—2 型玉米收獲機(jī)及吉林農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的 4QY—2 型玉米收獲機(jī)都配置了剝皮機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，小型玉米剝皮機(jī)是一種專玉米表皮的專用機(jī)械。這種機(jī)械主要針對(duì)農(nóng)村的廣大農(nóng)民用戶使用，所以此機(jī)械必須具有如下特點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)單，便于廣大農(nóng)村用戶的使用，零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于安裝和維修。 （2）整機(jī)安裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低而且動(dòng)力的選擇要符合農(nóng)村的實(shí)際情況，因此動(dòng)力盡量安裝電動(dòng)機(jī)或者柴油機(jī)。 （3）本機(jī)還要有較高的生產(chǎn)率，較低的籽粒破碎率，較高剝凈率。因此，本機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)農(nóng)村不同用戶的使用要求，設(shè)計(jì)了不同的類型。此種機(jī)械的研制成功，大大減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，為了廣大農(nóng)民節(jié)省大量時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也成為農(nóng)民致富的途徑之一。1.1 任務(wù)來(lái)源根據(jù)農(nóng)村當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際情況，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用還沒(méi)有普遍推廣，尤其是在像東北這樣的產(chǎn)糧大區(qū)，農(nóng)民收獲的糧食由于不能及時(shí)得到農(nóng)業(yè)機(jī)械的支援，而只能用傳統(tǒng)的手工勞作，這樣使得農(nóng)民在秋季可謂苦不堪言。特別是對(duì)于玉米這一高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作物，在東北地區(qū)特別是我省由于有大量的播種面積，而這種作物的本身又是一種勞動(dòng)含量較高的作物，因此，對(duì)于各種玉米所用的農(nóng)業(yè)機(jī)械已迫在眉睫，而玉米生產(chǎn)過(guò)程中的播種、耕管機(jī)械已基本解決，而收獲機(jī)械卻仍是一個(gè)空白，農(nóng)民收獲季節(jié)由于都是用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)，所以強(qiáng)度特別高，特別是玉米的剝皮，不但時(shí)間長(zhǎng)，且占用勞動(dòng)力多，工作效率又不高，如不及時(shí)剝皮，還易使玉米發(fā)霉、變質(zhì)。所以，玉米剝皮機(jī)不但具有廣泛市場(chǎng)，而且極易推廣，又能解決農(nóng)民的當(dāng)務(wù)之急，使農(nóng)民在玉米的收獲季節(jié)不再為玉米剝皮而犯難了。1.2 玉米剝皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介玉米剝皮機(jī)主要由剝皮機(jī)構(gòu)、壓送器和果穗分布裝置等組成。 （1）剝皮機(jī)構(gòu)主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗表皮。其原理是相對(duì)旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥?zhàn)幼ト〔兊粼谄渖线\(yùn)動(dòng)的果穗的表皮，同時(shí)把表皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉表皮。剝皮輥間隙時(shí)由壓縮彈簧來(lái)保證的，不用經(jīng)常調(diào)整。 （2）壓送器對(duì)改善果穗剝皮質(zhì)量，提高剝皮裝置生產(chǎn)率是極其重要的，2 它把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對(duì)果穗的摩擦力，并促使表皮蓬松和使剝皮輥更好地抓取表皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其性能繞自軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使果穗向四周的表皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時(shí)翹起來(lái)，這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機(jī)采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器。2 總體方案的分析2.1 剝皮的工藝過(guò)程采用人工上料，人工喂入，機(jī)械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過(guò)程中之所以采用人工上料和人工喂入主要是如果采用自動(dòng)喂入會(huì)使機(jī)器的成本和造價(jià)會(huì)大大地提高而農(nóng)民對(duì)這種機(jī)械由于價(jià)格的增設(shè)而使購(gòu)買力下降。配套動(dòng)力源采用 Y 系列三相電動(dòng)機(jī)，主要工作部件選用全橡膠的玉米剝皮輥，傳動(dòng)部分使用帶傳動(dòng)和直齒輪傳動(dòng)。2.2 方案的選擇在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾考慮過(guò)采用自動(dòng)喂入，但這種機(jī)械雖然在效率上有所提高，但同時(shí)它也將提高機(jī)器的成本，從而使購(gòu)買力下降。而采用人工喂入雖然不如自動(dòng)喂入效率高，但也比手工大大的提高，而且適合大多數(shù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力。之所以采用 Y 系列電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)?Y 系列電動(dòng)機(jī)是目前最常使用的，而且價(jià)格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡膠比較有彈性不會(huì)損傷籽粒。傳動(dòng)部分由于該機(jī)比較簡(jiǎn)單所以選用直齒輪既可。2.3 主要工作部件型式的選擇剝皮機(jī)主要核心部件是剝皮裝置，傳統(tǒng)式剝皮裝置采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個(gè)橡膠螺旋剝皮輥配對(duì)使用，兩對(duì)輥的中心距 a=66.75，且兩對(duì)輥形成以個(gè)槽形，一般采用兩對(duì)或四對(duì)輥，為增加玉米穗與輥?zhàn)拥膲毫?，在剝皮輥的上方配有兩組或三組壓制器，多年來(lái)的實(shí)踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達(dá)到 85%，籽粒破碎率高達(dá) 2%，這是玉米剝皮機(jī) 推廣的主要原因。94 年通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)出一種全橡膠的玉米剝皮輥，這種輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性布損傷籽粒，并在軸線方向上布置有螺距為 2m 的螺旋線，果穗能沿線向下滑，再加上與支架本身的傾角，使果穗能自動(dòng)進(jìn)入下料斗，身產(chǎn)率較高，該裝置已獲得國(guó)家實(shí)用型專利（專利號(hào)：942250133）新產(chǎn)品，直接利用剝皮裝置專利技術(shù)，配以傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、動(dòng)力源及上下料斗等部件組成。3 總體配置的確定總體配置就是合理安排各部件位置和聯(lián)接關(guān)系，確定動(dòng)力的傳動(dòng)路線，與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接關(guān)系，使機(jī)器工藝路線合理，并且便于使用，調(diào)整和維修，同時(shí)機(jī)器外觀造型要給人以美感。3.1 機(jī)架的配置機(jī)架采用角鋼焊接而成，如圖 3-1 所示：圖 3-1 機(jī)架為了便于作業(yè)后的移動(dòng)，在機(jī)架底部安裝有四個(gè)行走輪，且在前面的兩個(gè)行走輪需要能夠轉(zhuǎn)3 向，這樣使整機(jī)的移動(dòng)更加方便，更便于生產(chǎn)中的使用，考慮到成本方面的因素，行走輪及轉(zhuǎn)向輪均可外購(gòu)，因?yàn)樗](méi)什么特殊的要求，只要能達(dá)到行走及轉(zhuǎn)向要求即可，也可以本身自己制造。M12345678910112 1314151617圖 3-2 總體結(jié)構(gòu)圖3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)配置利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源時(shí)，只需一級(jí)皮帶傳動(dòng)，然后再由一級(jí)齒輪傳動(dòng)成降速過(guò)程，最后再由齒輪傳動(dòng)到主動(dòng)軸上。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，剝皮輥的最佳轉(zhuǎn)速范圍在 n=300r/min～350r/min,這里我們?nèi)?n=333.3r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1440r/min. = =1440/333.3=4.32 根據(jù)高端傳動(dòng)比>低端傳動(dòng)比.傳動(dòng)系統(tǒng)分配= = =2.4 = =1.8所以 總降速比 i=2.4 =4.32所以 直軸的轉(zhuǎn)速為 n= = =333.33n/min由于依實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，剝皮輥?zhàn)罴艳D(zhuǎn)速范圍為 n=300—350n/min 所以這一轉(zhuǎn)數(shù)符合要求。這二級(jí)減速及傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的尺寸如下：主動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑： 從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑：齒輪 1 的分度圓直徑： 齒輪 2 的分度圓直徑： =144 mm4 剝皮裝置的確定4 剝皮裝置是由一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的剝皮輥?zhàn)ト『蛣兂衩姿氲陌~。剝皮輥與苞葉間的摩擦力必須大于苞葉與穗輥間的鏈接力，為了使苞葉剝凈，在玉米穗沿剝皮輥下滑的同時(shí)，自身應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)。在剝皮輥的上方設(shè)有壓送器，使果穗對(duì)剝皮輥穩(wěn)定地接觸而避免跳動(dòng)。4.1 剝皮輥長(zhǎng)度確定傳統(tǒng)式玉米剝皮輥長(zhǎng)度為 1.70mm，美國(guó)甜玉米剝皮機(jī)滾長(zhǎng)為 1500mm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開(kāi)始 400mm 內(nèi)剝凈率為 85%，在 600mm 內(nèi)剝凈率為 93%，因此輥長(zhǎng)定為 950mm可使苞葉的剝凈率在 93%以上。剝皮輥的長(zhǎng)度是影響剝凈率的主要參數(shù)，為保證剝凈苞葉，剝皮輥應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，但過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起籽粒脫落和破碎，剝皮輥的直徑應(yīng)不使最小直徑的果穗收擠壓和被抓取為準(zhǔn)。4.2 剝皮輥生產(chǎn)能力的確定單對(duì)剝皮輥生產(chǎn)能力： /h ----------------（4-1）------------------------（4-2）式中：q--------剝凈率果穗質(zhì)量平均為 0.4kg L--------果穗長(zhǎng)度最大為 250mm------果穗沿剝皮輥移動(dòng)速度 m/s S---------剝皮輥螺距 s=900mmN--------剝皮輥轉(zhuǎn)速 333.3 r/min f---------滑動(dòng)綜合系數(shù)試驗(yàn)得 f=0.05 -----50mm（2）帶入（1）： ·===1066 kg/h所以，兩對(duì)輥計(jì)算生產(chǎn)率為 2132 kg/h設(shè)計(jì)要求為 1500kg/h,2132kg/h>1500kg/h 符合設(shè)計(jì)要求。由于此機(jī)是由人手式喂入，故實(shí)際生產(chǎn)能力大約在每對(duì)輥的生產(chǎn)率 1500Kg/h 左右，這是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論。4.3 剝皮部件的配置本機(jī)剝皮裝置直接利用《新型剝皮裝置》專利技術(shù)，其剝皮輥為高苯橡膠面，有數(shù)條螺旋相互嚙合，高低配置成對(duì)使用，每?jī)蓪?duì)輥組成一槽型，每個(gè)輥軸上有每節(jié) 250 mm 的四節(jié)膠輥串接而成螺旋首尾相接，局部磨損后便于更換，下輥 2、4 為固定輥，上輥 1、3 可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，既兩輥嚙合間隙時(shí)可調(diào)的。保證果柄可以通過(guò)，兩輥可以調(diào)節(jié)螺栓 6 來(lái)調(diào)節(jié)，所以可以根據(jù)不同的品種來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓，使果穗順利通過(guò)。玉米在兩輥所形成的槽型中，輥面的凸棱對(duì)苞葉有撕裂作用，由于兩輥的螺旋相互嚙合，使玉米苞葉在自轉(zhuǎn)過(guò)程中被嵌入凹槽中，此時(shí)由于兩輥的轉(zhuǎn)動(dòng)使苞葉被扯掉，玉米的自轉(zhuǎn)主要由于兩輥對(duì)玉米摩擦力大小不同，雖然兩輥的材料不同，但卻由于兩輥與玉米之間的壓力角不同而產(chǎn)生不等的摩擦力 、 且 > ，而使得玉米能夠產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。兩輥中心距 a=67.5mm，當(dāng)果穗直徑5 為 60 mm 時(shí)果穗重力 N 與下輥壓力方向角 = 與上輥方向壓力角 = ，其相應(yīng)摩擦力：由于 且方向相反，因此果穗在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，可加速剝皮過(guò)程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生產(chǎn)率低傾角大，剝凈率低，本機(jī)通過(guò)部件試驗(yàn)，確定剝皮輥傾角為 12 度。果穗通過(guò)間隙，根據(jù)實(shí)測(cè)果穗直徑最大不超過(guò) 65mm，為防止過(guò)大的果穗卡滯現(xiàn)象通過(guò) 70 mm，可使果穗繞自身軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生果穗治理造成脫粒，在剝皮輥上方設(shè)有壓穗板，壓穗板通過(guò)間隙為 70mm.圖 4-1 剝皮輥裝置 1 齒輪 2 皮帶 3 帶輪 4 墊片 5 螺母 6 帶輪軸 7 短軸 8 主動(dòng)軸4.4 膠片的設(shè)計(jì)膠片就是天然橡膠組成的片，安裝在軸上用于對(duì)玉米剝皮。當(dāng)周選裝的同時(shí)膠片安裝在軸上會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)生摩擦力，從而應(yīng)用這個(gè)摩擦力進(jìn)行對(duì)玉米剝皮。在此次設(shè)計(jì)中我們用到兩種膠片，這兩種膠片交叉安裝，產(chǎn)生參差不齊的效果，從而產(chǎn)生的摩擦力更大。5 執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)5.1 果穗料斗的設(shè)計(jì)：果穗料斗不但呀有暫存果穗的能力，而且嗬喲能夠使果穗沿剝皮輥的軸向方向上進(jìn)入兩輥所形成的槽型中，在配置上與剝皮輥的傾角相同，均與水平面成 12 度角，在長(zhǎng)度上按展開(kāi) 950mm 設(shè)計(jì)，因?yàn)榭紤]到玉米進(jìn)入到剝皮輥時(shí)的方向性，所以將出口處的滑板設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相等的槽型，盡可能保證每次只能通過(guò)一穗玉米。進(jìn)料斗是送入玉米的裝置，由于本機(jī)采用兩對(duì)剝皮輥工作，所以進(jìn)料斗必須設(shè)計(jì)成雙出口的結(jié)構(gòu)。玉米需自動(dòng)滑到剝皮輥的方向上進(jìn)入兩輥形成的槽型中進(jìn)行剝皮，這就要求料斗具有一定得傾斜度，經(jīng)參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選傾斜度為 12 度。為保證玉米滑向剝皮輥時(shí)每次只能通過(guò)一穗玉米，可將出口設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相同的槽型。同時(shí)為保證玉米在剝皮過(guò)程中受切向力的擠壓導(dǎo)致彈出，在剝皮輥上方增加兩個(gè)壓穗板，以防止果穗彈出。下料斗是在玉米剝皮結(jié)束后，果穗畫(huà)出的裝置，它可以設(shè)計(jì)成任何方便的形狀。5.2 機(jī)架、連接架的設(shè)計(jì)：機(jī)架和連接架均由角鋼焊接而成，兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)相同，僅寬度不同。在滿足要求的前提下具6 有一定得抗壓能力既可，主要目的是便于組織生產(chǎn)，提高通用程度，因此物特別要求。6 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)6.1 玉米果穗在剝皮輥間的受力分析所以： 所以：由實(shí)驗(yàn)可知，撕破苞葉的抓取力大約為 同時(shí)在自轉(zhuǎn)過(guò)程中撕扯力 根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，扯斷苞葉所需力 3F每對(duì)剝皮輥消耗的功率： kW因此兩對(duì)輥消耗的總功率：與皮帶輪同軸的齒輪所需扭矩為 6.2 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核已知：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min A 型帶 P=3kW6.2.1 確定計(jì)算功率工作情況系數(shù) ，故 1.1×3=3.3kW6.2.2 選取窄 V 帶帶型根據(jù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—152 圖 8—9 確定選用 SPA 型帶。6.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—145 表 8—3 和 P—153 表 8—7 取主動(dòng)輪直徑 。7 根據(jù)式 ， 從動(dòng)帶輪直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—153 表 8—7，取 d=240mm。 驗(yàn)算帶的速度：=7.536 ，所以：帶的速度合適。6.2.4 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) ，初步定中心距計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—142 表 8—2 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 。計(jì)算實(shí)際中心距 a6.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角=主動(dòng)輪上的包角合適。6.2.6 計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) z由 ， ，i=2.4查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—154 表 8—8 得 ,查 P—142 表 8—01.6kWP?0.23k??2 得： ，則 取 z=2 根。由于此機(jī)器在高速、強(qiáng)沖、強(qiáng)振動(dòng)下工作，為了使皮帶能夠安全工作，而且有時(shí)可能會(huì)有玉米卡入兩對(duì)剝皮輥中，所以取 z=2。6.2.7 計(jì)算預(yù)緊力查表 7 得：q=0.07kg/m，故8 6.2.8 計(jì)算作用在軸上的壓軸力6.2.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料選為鑄鐵選 HT250 結(jié)構(gòu)選擇：大小帶輪都選用腹板式的帶輪。6.3 齒輪的選用對(duì)于 d=67.5mm 的齒輪模數(shù)的選取：根據(jù)式式中： 由上式對(duì)齒數(shù)進(jìn)行試選：選取 Z=13則所以 圓整取 幾何尺寸：因?yàn)榉侄葓A直徑 d=67.5mm，模數(shù) 所以可知此齒為一變位齒輪 Z=13未變?yōu)橹行木啵?=中心距變位系數(shù)： 分度圓壓力角：嚙合角 ：9 6.3.1 對(duì)于齒輪分別進(jìn)行校核選定齒輪類型、精度、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案，選用直齒輪傳動(dòng)。（2）剝皮機(jī)為一般工作，速度不高，故選用 7 級(jí)精度傳動(dòng)（GB10095-8）（3）材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—189 表 10—1 考慮此齒輪振動(dòng)沖擊較大，選大小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為 240HBS，表面淬火，齒形變形不大，不需磨削。（4）選齒數(shù) 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核：根據(jù)式：(1)確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值①載荷系數(shù)：②計(jì)算每個(gè)齒輪傳遞扭矩：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 可查得材料的彈性影響系數(shù)：⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 圖 10—21d 按齒面硬度中間值 52HRC 查得齒輪接觸疲勞極限 ⑥由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—203 圖 10—19 查得疲勞壽命系數(shù)⑦計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)⑧計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度需用應(yīng)力 取失效概率 1%，安全系數(shù) S=1(2)設(shè)計(jì)計(jì)算①試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ,代入 中較小的值②計(jì)算圓周速度 V：③計(jì)算齒寬 b 10 ④計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) 齒高 ⑤計(jì)算載荷系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 圖 10—8 查得系數(shù)：直齒輪由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 圖 10—3 查得 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 圖 10—2 查得使用系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—194 圖 10—4 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—195 圖 10—13 查得 ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正算得分度圓直徑⑦計(jì)算模數(shù) m按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限②彎曲疲勞壽命系數(shù)③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.411 ④計(jì)算載荷系數(shù) K⑤查取應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 可查得 (2)計(jì)算對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模 m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 4.7，就近圓整 m=5，算得分度圓直徑 d=67.5mm.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。（1）按傳動(dòng)方案選用直齒輪傳動(dòng)。（2）考慮齒輪較大，故大小齒輪都選用硬齒面。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—189 表 10—1 選得大小齒輪材料均為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，并經(jīng)調(diào)質(zhì)表面淬火，齒面硬度 240HBS。（3）選取精度等級(jí)，因采用表面淬火，輪齒變形不大，不需磨削，故初選 7 級(jí)精度。（4）選齒數(shù) ,按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①試選取載荷系數(shù)：②計(jì)算齒輪的扭矩：③由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—201 表 10—7 選取齒寬系數(shù)：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 查得材料彈性系數(shù)⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 表 10—21d 按齒面硬度中間值 52HRC，查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限（2）計(jì)算①計(jì)算齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值12 =84.112mm②計(jì)算圓周速度 V：③計(jì)算齒寬 b④計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) 齒高 ⑤計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) V=3.44m/s，7 級(jí)精度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 圖 10—8 動(dòng)載荷系數(shù)直齒輪，假設(shè)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 表 10—2 查得使用系數(shù) ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑⑦計(jì)算模數(shù)：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：(1)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限13 （2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—202 圖 10—18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù) (4)計(jì)算載荷系數(shù)： 1.68（5）查取齒形系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得1.67 1.58(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得2.4 2.65(7)設(shè)計(jì)計(jì)算：對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 4.86mm，就近圓整為 5mm,按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑： 幾何尺寸計(jì)算：（1）計(jì)算分度圓直徑：（2）計(jì)算中心距： 6.3.2 降速機(jī)構(gòu)兩齒輪的選用大齒輪轉(zhuǎn)速為： 小齒輪轉(zhuǎn)速為：降速比：i=1.8 傳動(dòng)功率：P=664.7 W選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒輪傳動(dòng)。（2）考慮減速機(jī)構(gòu)振動(dòng)較大，且剝皮輥上小齒輪有可能通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)兩剝皮輥的中心距，故在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度前提下，盡量選大一些模數(shù)，大小齒輪的齒面材料也盡可能選取硬度大一些。所在大小齒輪均為 40Cr,并調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度 48—55HRC。（3）選取精度等級(jí)：因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故選 7 級(jí)精度。（4）試選小齒輪齒數(shù) ①試確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)14 ②計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：③由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—201 表 10—7 查得選取齒寬系數(shù)：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 查得材料彈性影響系數(shù)： ⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 表 10—21e 查得按齒面硬度中間值 52HRC 查得大小輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： = =1170Mpa⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：⑦由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—203 圖 10—19 查得接觸疲勞壽命系數(shù): ⑧計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力：取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S=1（2）計(jì)算：①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (代 小值)= =76.92②計(jì)算圓周速度：③計(jì)算模數(shù)：④計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) ，7 級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 表 10—8 查得動(dòng)載荷系數(shù) ,直齒輪,假設(shè)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得15 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 表 10—2 查得 使用系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—195 表 10—13 查得 （由 b/h、 查取）故載荷系數(shù)⑤按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑得按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20 查得大小齒輪彎曲疲勞極限（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—202 圖 10—18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)（3）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力：(4)計(jì)算載荷系數(shù)：（5）查取齒形系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 圖 10—5 查得 =2.45（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)乘機(jī)有關(guān)） ，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 3.94mm,并圓整為 4mm，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑：集合尺寸計(jì)算：（1）計(jì)算分度圓直徑： 16 （2）計(jì)算中心距：（3）齒輪中心孔的選?。糊X輪中心孔選取主要取決于與之能配套的軸的直徑，因此必須在選擇軸的直徑 d 后才能選擇孔徑。6.4 軸的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算：軸 2 所需扭矩最大，因?yàn)樗鳛橹鲃?dòng)軸來(lái)帶動(dòng)其余三個(gè)軸，所以只需校核 2 軸，只要 2 強(qiáng)度夠用，其余三個(gè)軸就不用校核了，自然符合設(shè)計(jì)要求。6.4.1 軸的材料 軸的材料選用 45#6.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各零件在軸 2 上的裝配順序?yàn)閺淖蟮接?，剝皮輥?zhàn)蠖藶檩S承，齒輪 6 齒輪 3 齒輪 2，右端裝剝皮裝置，軸承端蓋，由此選擇階梯軸，這樣可以避免對(duì)配合表面的破壞。由齒輪手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于 20，由于選用的是階梯軸，所以取軸頸為 32，35，40 不等。由于軸頸為 40 的部分最長(zhǎng)，所以只需校核該處即可。軸的設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖。6.4.3 軸的強(qiáng)度校核軸承的傳動(dòng)功率： 軸的轉(zhuǎn)速：軸傳遞的扭矩：初定軸的直徑由于皮帶輪和齒輪在手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于 20，而軸又要與軸承配合，故軸承的軸頸之間采用同一軸頸，而齒輪與齒輪及齒輪與軸承之間由于有凸沿，所以每根軸采用同一尺寸，這樣可以簡(jiǎn)化軸的加工工序，更便于維修和裝配，所以軸和齒輪輪孔均采用 d=45mm，四個(gè)軸的軸承均采用 45mm 的軸承。由于本機(jī)所能承受的彎力較小，故彎矩進(jìn)行校核無(wú)必要，只需進(jìn)行必要的扭矩校核。根據(jù)式： 式中： —實(shí)心圓截面抗扭矩模量 所以：所以：軸的強(qiáng)度符合要求。6.5 鍵的選擇根據(jù)表 6-1 軸徑軸徑17 根據(jù)式： 式中：Q= A=26所以：即鍵的強(qiáng)度符合要求。6.6 軸承的選擇根據(jù)前面一系列的計(jì)算結(jié)果，要選定軸承的類型為帶密封圈的單列向心球軸承（GB279—64）軸承型號(hào)分別選為 18504 和 18505.這種軸承主要承受徑向載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，軸向載荷不大時(shí)，可以代替推力球軸承承受純軸向載荷，密封圈能較嚴(yán)密地防止污物從一面侵入軸承，因?yàn)榱硪幻嬖O(shè)計(jì)加了軸承嵌蓋，可通過(guò)油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑降低摩擦力，減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕、散熱等，此類軸承主要用在密封要求較高的部件中。6.7 電動(dòng)機(jī)的選擇每對(duì)剝皮輥消耗的功率： 兩對(duì)剝皮輥所需的功率：三角帶傳遞效率： 直齒輪傳遞效率： 滾動(dòng)軸承傳遞效率： 所以：所需電動(dòng)機(jī)功率為 3kW。而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要求應(yīng)為 1440r/min，且要考慮農(nóng)村現(xiàn)有情況，要選用單相交流電，而三相交流相對(duì)來(lái)說(shuō)不方便，所以采用 Y100L1—4 型單相電動(dòng)機(jī)。7 總結(jié)雖然在設(shè)計(jì)中還存在很多不完善的地方，但在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的收獲很大，學(xué)到了很多。在這幾個(gè)月的時(shí)間中，在老師的耐心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改，終于完成了設(shè)計(jì)。四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，這次設(shè)計(jì)部?jī)H僅是一次完成學(xué)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，也是系統(tǒng)學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析、解決實(shí)際問(wèn)題，從事專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作基本訓(xùn)練的過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)為我走出校園進(jìn)入工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不像以前的各科課程設(shè)計(jì)那樣只是按照一定得樣本區(qū)模仿，它是展現(xiàn)自我才智，發(fā)揮見(jiàn)解和創(chuàng)造能力的機(jī)會(huì)。在鞏老師的精心指導(dǎo)和耐心講解下，我所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)得到了充分的運(yùn)用，同時(shí)我的基礎(chǔ)知識(shí)掌握的也不是很牢固，范老師也指出了我基本思想中存在的很多錯(cuò)誤。以后我要更加的努力學(xué)習(xí)我的專業(yè)知識(shí)，在自己今后的工作生活中多運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，使自己得到更多鍛煉機(jī)會(huì)。在這幾個(gè)月的時(shí)間中，我在網(wǎng)上查閱了一些有關(guān)的設(shè)計(jì)資料，而且參閱了大量有關(guān)期刊，從中了解到了許多相關(guān)信息及設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)，從而使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。我所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)是小型玉米剝皮機(jī)，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，性能可靠，生產(chǎn)效率高，主要?jiǎng)兤ぱb置采用全橡膠的玉米剝皮輥，這避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中采用鑄鐵輥對(duì)玉米籽粒的損壞，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更為合理。并且在剝皮裝置與傳動(dòng)方式上較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有所改進(jìn)，更適于在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的 CAD 操作也日漸熟練，這對(duì)我日后的工作來(lái)說(shuō)也有著莫大的好處。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)有了更加深刻的了解，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更好18 的掌握，對(duì)四年所學(xué)的基本知識(shí)都系統(tǒng)的回顧并掌握了，使我充分動(dòng)腦，充分發(fā)揮想象力，經(jīng)老師知道最后確定了設(shè)計(jì)方案，這次設(shè)計(jì)是一次很好的學(xué)習(xí)與思考的過(guò)程，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得這些將在今后的工作中發(fā)揮基礎(chǔ)和平臺(tái)的作用。由于我的知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)中存在一定得問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)u閱老師見(jiàn)諒，并懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。致 謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝我的母校-塔里木大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給了我又一次如此難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使我將以前學(xué)到的科學(xué)文化知識(shí)又重新回顧了一遍，明白了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。在此感謝我的指導(dǎo)老師范修文老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，深深地感謝我的指導(dǎo)老師，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了他對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，他耐心的指導(dǎo)，才使我的設(shè)計(jì)順利完成，同時(shí)也感謝在這幾年中傳授我知識(shí)的各位老師。謝謝你們！對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于時(shí)間倉(cāng)促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素，使這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的平面圖沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，這點(diǎn)是我的錯(cuò)誤。不過(guò)，它至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動(dòng)手能力，使我應(yīng)用了以前 Solidworks 軟件中沒(méi)有用到的工具，同時(shí)，使我將以前所學(xué)的書(shū)本知識(shí)又重新復(fù)習(xí)了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，再一次衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會(huì)，使我將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，以及在這次設(shè)計(jì)中給予我指導(dǎo)的所有老師。你們傳授的知識(shí)使我受用一生，你們的教育之情我會(huì)永遠(yuǎn)記住的，我也會(huì)永遠(yuǎn)記住塔里木大學(xué)給了我難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)給了我知識(shí)，老師的辛勤培育使我能順利走出學(xué)校進(jìn)入社會(huì)，在人才濟(jì)濟(jì)的社會(huì)中生存，正是有了無(wú)私奉獻(xiàn)的老師們這個(gè)社會(huì)才更加繁榮和諧，在此我再次感謝我的老師，老師們你們辛苦了！19 參考文獻(xiàn)[1]王先霞,倪長(zhǎng)安,劉師多.玉米果穗剝皮裝置影響剝皮性能的試驗(yàn)分析[J].農(nóng)機(jī)化研究2003.[2]賈秀芝,季英．玉米穗剝皮機(jī)性能試驗(yàn)[J]．農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督2004.[3]趙德春,呂金慶,盛力偉．玉米剝皮機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2001.[4]高彥文,張明源,范崇全.玉米收獲機(jī)的剝皮機(jī)構(gòu)[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) ,1996,16-20.[5]李秀清,張憲宏. 玉米剝皮機(jī)構(gòu)探討[J].糧油加工與食品機(jī)械 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[11]孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[M].[12]紀(jì)名剛,陳國(guó)定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].20 1 小型玉米剝皮機(jī)設(shè)計(jì)1 緒論在玉米分段收獲時(shí)，玉米剝皮工序勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)工時(shí)和誤農(nóng)時(shí)，且影響玉米的質(zhì)量和完整性等問(wèn)題，針對(duì)我國(guó)玉米收獲后剝皮這個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出場(chǎng)上玉米剝皮機(jī)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)予以設(shè)計(jì)。微型玉米剝皮機(jī)是收獲玉米穗外表皮的一種機(jī)具，本機(jī)為 4 輥機(jī)型，可滿足單戶、聯(lián)戶和種糧大戶使用。它代替了傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動(dòng)，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，有效地防止了因剝皮不及時(shí)而造成的玉米霉?fàn)€損失，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便性能可靠，生產(chǎn)效率高，可采用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或三輪農(nóng)用運(yùn)輸車發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，本機(jī)采用單相交流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵棍和橡膠輥組成，達(dá)到 1500 kg/h，動(dòng)力源 3 kW 的設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要?jiǎng)兤ぱb置采用全橡膠的玉米剝皮輥，并且兩輥高低設(shè)置，且可以根據(jù)玉米棒的大小不同調(diào)節(jié)兩輥間的距離。這避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中采用鑄鐵輥對(duì)玉米籽粒的損壞，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更為合理。經(jīng)計(jì)算、校核，該機(jī)符合設(shè)計(jì)要求，并且在剝皮裝置與傳統(tǒng)方式上較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有所改進(jìn)，更適于在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外玉米剝皮機(jī)的概況：（1）美國(guó)玉米剝皮機(jī)的概況美國(guó)玉米種植面積占全世界玉米種植面積的 37%，由于生產(chǎn)過(guò)程對(duì)機(jī)械化得迫切要求，在 1885 年就研制成功了場(chǎng)上作業(yè)的玉米剝皮機(jī)；1908 年又研制了田間摘穗剝皮機(jī)；現(xiàn)在已經(jīng)向聯(lián)合自走的方向發(fā)展。 （2）我國(guó)玉米剝皮機(jī)研制現(xiàn)狀從 20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，我國(guó)進(jìn)行玉米剝皮機(jī)的研制工作。如豐收—2 臥、豐收—2 立和 4YBJ—2 型的田間玉米摘穗剝皮機(jī)。60 年代，中國(guó)農(nóng)機(jī)院與黑龍江農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所協(xié)作設(shè)計(jì)了 YD—3 型玉米剝皮機(jī)。70 年代，黑龍江省紅興隆國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)管理局設(shè)計(jì)了場(chǎng)上玉米剝皮機(jī)。1979 年，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的 4YB—2 型玉米收獲機(jī)及吉林農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的 4QY—2 型玉米收獲機(jī)都配置了剝皮機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，小型玉米剝皮機(jī)是一種專玉米表皮的專用機(jī)械。這種機(jī)械主要針對(duì)農(nóng)村的廣大農(nóng)民用戶使用，所以此機(jī)械必須具有如下特點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)單，便于廣大農(nóng)村用戶的使用，零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于安裝和維修。 （2）整機(jī)安裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低而且動(dòng)力的選擇要符合農(nóng)村的實(shí)際情況，因此動(dòng)力盡量安裝電動(dòng)機(jī)或者柴油機(jī)。 （3）本機(jī)還要有較高的生產(chǎn)率，較低的籽粒破碎率，較高剝凈率。因此，本機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)農(nóng)村不同用戶的使用要求，設(shè)計(jì)了不同的類型。此種機(jī)械的研制成功，大大減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，為了廣大農(nóng)民節(jié)省大量時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也成為農(nóng)民致富的途徑之一。1.1 任務(wù)來(lái)源根據(jù)農(nóng)村當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際情況，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用還沒(méi)有普遍推廣，尤其是在像東北這樣的產(chǎn)糧大區(qū)，農(nóng)民收獲的糧食由于不能及時(shí)得到農(nóng)業(yè)機(jī)械的支援，而只能用傳統(tǒng)的手工勞作，這樣使得農(nóng)民在秋季可謂苦不堪言。特別是對(duì)于玉米這一高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作物，在東北地區(qū)特別是我省由于有大量的播種面積，而這種作物的本身又是一種勞動(dòng)含量較高的作物，因此，對(duì)于各種玉米所用的農(nóng)業(yè)機(jī)械已迫在眉睫，而玉米生產(chǎn)過(guò)程中的播種、耕管機(jī)械已基本解決，而收獲機(jī)械卻仍是一個(gè)空白，農(nóng)民收獲季節(jié)由于都是用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)，所以強(qiáng)度特別高，特別是玉米的剝皮，不但時(shí)間長(zhǎng)，且占用勞動(dòng)力多，工作效率又不高，如不及時(shí)剝皮，還易使玉米發(fā)霉、變質(zhì)。所以，玉米剝皮機(jī)不但具有廣泛市場(chǎng)，而且極易推廣，又能解決農(nóng)民的當(dāng)務(wù)之急，使農(nóng)民在玉米的收獲季節(jié)不再為玉米剝皮而犯難了。1.2 玉米剝皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介玉米剝皮機(jī)主要由剝皮機(jī)構(gòu)、壓送器和果穗分布裝置等組成。 （1）剝皮機(jī)構(gòu)主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗表皮。其原理是相對(duì)旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥?zhàn)幼ト〔兊粼谄渖线\(yùn)動(dòng)的果穗的表皮，同時(shí)把表皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉表皮。剝皮輥間隙時(shí)由壓縮彈簧來(lái)保證的，不用經(jīng)常調(diào)整。 （2）壓送器對(duì)改善果穗剝皮質(zhì)量，提高剝皮裝置生產(chǎn)率是極其重要的，2 它把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對(duì)果穗的摩擦力，并促使表皮蓬松和使剝皮輥更好地抓取表皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其性能繞自軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使果穗向四周的表皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時(shí)翹起來(lái)，這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機(jī)采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器。2 總體方案的分析2.1 剝皮的工藝過(guò)程采用人工上料，人工喂入，機(jī)械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過(guò)程中之所以采用人工上料和人工喂入主要是如果采用自動(dòng)喂入會(huì)使機(jī)器的成本和造價(jià)會(huì)大大地提高而農(nóng)民對(duì)這種機(jī)械由于價(jià)格的增設(shè)而使購(gòu)買力下降。配套動(dòng)力源采用 Y 系列三相電動(dòng)機(jī)，主要工作部件選用全橡膠的玉米剝皮輥，傳動(dòng)部分使用帶傳動(dòng)和直齒輪傳動(dòng)。2.2 方案的選擇在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾考慮過(guò)采用自動(dòng)喂入，但這種機(jī)械雖然在效率上有所提高，但同時(shí)它也將提高機(jī)器的成本，從而使購(gòu)買力下降。而采用人工喂入雖然不如自動(dòng)喂入效率高，但也比手工大大的提高，而且適合大多數(shù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力。之所以采用 Y 系列電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)?Y 系列電動(dòng)機(jī)是目前最常使用的，而且價(jià)格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡膠比較有彈性不會(huì)損傷籽粒。傳動(dòng)部分由于該機(jī)比較簡(jiǎn)單所以選用直齒輪既可。2.3 主要工作部件型式的選擇剝皮機(jī)主要核心部件是剝皮裝置，傳統(tǒng)式剝皮裝置采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個(gè)橡膠螺旋剝皮輥配對(duì)使用，兩對(duì)輥的中心距 a=66.75，且兩對(duì)輥形成以個(gè)槽形，一般采用兩對(duì)或四對(duì)輥，為增加玉米穗與輥?zhàn)拥膲毫?，在剝皮輥的上方配有兩組或三組壓制器，多年來(lái)的實(shí)踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達(dá)到 85%，籽粒破碎率高達(dá) 2%，這是玉米剝皮機(jī) 推廣的主要原因。94 年通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)出一種全橡膠的玉米剝皮輥，這種輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性布損傷籽粒，并在軸線方向上布置有螺距為 2m 的螺旋線，果穗能沿線向下滑，再加上與支架本身的傾角，使果穗能自動(dòng)進(jìn)入下料斗，身產(chǎn)率較高，該裝置已獲得國(guó)家實(shí)用型專利（專利號(hào)：942250133）新產(chǎn)品，直接利用剝皮裝置專利技術(shù)，配以傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、動(dòng)力源及上下料斗等部件組成。3 總體配置的確定總體配置就是合理安排各部件位置和聯(lián)接關(guān)系，確定動(dòng)力的傳動(dòng)路線，與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接關(guān)系，使機(jī)器工藝路線合理，并且便于使用，調(diào)整和維修，同時(shí)機(jī)器外觀造型要給人以美感。3.1 機(jī)架的配置機(jī)架采用角鋼焊接而成，如圖 3-1 所示：圖 3-1 機(jī)架為了便于作業(yè)后的移動(dòng)，在機(jī)架底部安裝有四個(gè)行走輪，且在前面的兩個(gè)行走輪需要能夠轉(zhuǎn)3 向，這樣使整機(jī)的移動(dòng)更加方便，更便于生產(chǎn)中的使用，考慮到成本方面的因素，行走輪及轉(zhuǎn)向輪均可外購(gòu)，因?yàn)樗](méi)什么特殊的要求，只要能達(dá)到行走及轉(zhuǎn)向要求即可，也可以本身自己制造。M12345678910112 1314151617圖 3-2 總體結(jié)構(gòu)圖3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)配置利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源時(shí)，只需一級(jí)皮帶傳動(dòng)，然后再由一級(jí)齒輪傳動(dòng)成降速過(guò)程，最后再由齒輪傳動(dòng)到主動(dòng)軸上。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，剝皮輥的最佳轉(zhuǎn)速范圍在 n=300r/min～350r/min,這里我們?nèi)?n=333.3r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1440r/min. = =1440/333.3=4.32 根據(jù)高端傳動(dòng)比>低端傳動(dòng)比.傳動(dòng)系統(tǒng)分配= = =2.4 = =1.8所以 總降速比 i=2.4 =4.32所以 直軸的轉(zhuǎn)速為 n= = =333.33n/min由于依實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，剝皮輥?zhàn)罴艳D(zhuǎn)速范圍為 n=300—350n/min 所以這一轉(zhuǎn)數(shù)符合要求。這二級(jí)減速及傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的尺寸如下：主動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑： 從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑：齒輪 1 的分度圓直徑： 齒輪 2 的分度圓直徑： =144 mm4 剝皮裝置的確定4 剝皮裝置是由一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的剝皮輥?zhàn)ト『蛣兂衩姿氲陌~。剝皮輥與苞葉間的摩擦力必須大于苞葉與穗輥間的鏈接力，為了使苞葉剝凈，在玉米穗沿剝皮輥下滑的同時(shí)，自身應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)。在剝皮輥的上方設(shè)有壓送器，使果穗對(duì)剝皮輥穩(wěn)定地接觸而避免跳動(dòng)。4.1 剝皮輥長(zhǎng)度確定傳統(tǒng)式玉米剝皮輥長(zhǎng)度為 1.70mm，美國(guó)甜玉米剝皮機(jī)滾長(zhǎng)為 1500mm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開(kāi)始 400mm 內(nèi)剝凈率為 85%，在 600mm 內(nèi)剝凈率為 93%，因此輥長(zhǎng)定為 950mm可使苞葉的剝凈率在 93%以上。剝皮輥的長(zhǎng)度是影響剝凈率的主要參數(shù)，為保證剝凈苞葉，剝皮輥應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，但過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起籽粒脫落和破碎，剝皮輥的直徑應(yīng)不使最小直徑的果穗收擠壓和被抓取為準(zhǔn)。4.2 剝皮輥生產(chǎn)能力的確定單對(duì)剝皮輥生產(chǎn)能力： /h ----------------（4-1）------------------------（4-2）式中：q--------剝凈率果穗質(zhì)量平均為 0.4kg L--------果穗長(zhǎng)度最大為 250mm------果穗沿剝皮輥移動(dòng)速度 m/s S---------剝皮輥螺距 s=900mmN--------剝皮輥轉(zhuǎn)速 333.3 r/min f---------滑動(dòng)綜合系數(shù)試驗(yàn)得 f=0.05 -----50mm（2）帶入（1）： ·===1066 kg/h所以，兩對(duì)輥計(jì)算生產(chǎn)率為 2132 kg/h設(shè)計(jì)要求為 1500kg/h,2132kg/h>1500kg/h 符合設(shè)計(jì)要求。由于此機(jī)是由人手式喂入，故實(shí)際生產(chǎn)能力大約在每對(duì)輥的生產(chǎn)率 1500Kg/h 左右，這是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論。4.3 剝皮部件的配置本機(jī)剝皮裝置直接利用《新型剝皮裝置》專利技術(shù)，其剝皮輥為高苯橡膠面，有數(shù)條螺旋相互嚙合，高低配置成對(duì)使用，每?jī)蓪?duì)輥組成一槽型，每個(gè)輥軸上有每節(jié) 250 mm 的四節(jié)膠輥串接而成螺旋首尾相接，局部磨損后便于更換，下輥 2、4 為固定輥，上輥 1、3 可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，既兩輥嚙合間隙時(shí)可調(diào)的。保證果柄可以通過(guò)，兩輥可以調(diào)節(jié)螺栓 6 來(lái)調(diào)節(jié)，所以可以根據(jù)不同的品種來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓，使果穗順利通過(guò)。玉米在兩輥所形成的槽型中，輥面的凸棱對(duì)苞葉有撕裂作用，由于兩輥的螺旋相互嚙合，使玉米苞葉在自轉(zhuǎn)過(guò)程中被嵌入凹槽中，此時(shí)由于兩輥的轉(zhuǎn)動(dòng)使苞葉被扯掉，玉米的自轉(zhuǎn)主要由于兩輥對(duì)玉米摩擦力大小不同，雖然兩輥的材料不同，但卻由于兩輥與玉米之間的壓力角不同而產(chǎn)生不等的摩擦力 、 且 > ，而使得玉米能夠產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。兩輥中心距 a=67.5mm，當(dāng)果穗直徑5 為 60 mm 時(shí)果穗重力 N 與下輥壓力方向角 = 與上輥方向壓力角 = ，其相應(yīng)摩擦力：由于 且方向相反，因此果穗在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，可加速剝皮過(guò)程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生產(chǎn)率低傾角大，剝凈率低，本機(jī)通過(guò)部件試驗(yàn)，確定剝皮輥傾角為 12 度。果穗通過(guò)間隙，根據(jù)實(shí)測(cè)果穗直徑最大不超過(guò) 65mm，為防止過(guò)大的果穗卡滯現(xiàn)象通過(guò) 70 mm，可使果穗繞自身軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生果穗治理造成脫粒，在剝皮輥上方設(shè)有壓穗板，壓穗板通過(guò)間隙為 70mm.圖 4-1 剝皮輥裝置 1 齒輪 2 皮帶 3 帶輪 4 墊片 5 螺母 6 帶輪軸 7 短軸 8 主動(dòng)軸4.4 膠片的設(shè)計(jì)膠片就是天然橡膠組成的片，安裝在軸上用于對(duì)玉米剝皮。當(dāng)周選裝的同時(shí)膠片安裝在軸上會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)生摩擦力，從而應(yīng)用這個(gè)摩擦力進(jìn)行對(duì)玉米剝皮。在此次設(shè)計(jì)中我們用到兩種膠片，這兩種膠片交叉安裝，產(chǎn)生參差不齊的效果，從而產(chǎn)生的摩擦力更大。5 執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)5.1 果穗料斗的設(shè)計(jì)：果穗料斗不但呀有暫存果穗的能力，而且嗬喲能夠使果穗沿剝皮輥的軸向方向上進(jìn)入兩輥所形成的槽型中，在配置上與剝皮輥的傾角相同，均與水平面成 12 度角，在長(zhǎng)度上按展開(kāi) 950mm 設(shè)計(jì)，因?yàn)榭紤]到玉米進(jìn)入到剝皮輥時(shí)的方向性，所以將出口處的滑板設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相等的槽型，盡可能保證每次只能通過(guò)一穗玉米。進(jìn)料斗是送入玉米的裝置，由于本機(jī)采用兩對(duì)剝皮輥工作，所以進(jìn)料斗必須設(shè)計(jì)成雙出口的結(jié)構(gòu)。玉米需自動(dòng)滑到剝皮輥的方向上進(jìn)入兩輥形成的槽型中進(jìn)行剝皮，這就要求料斗具有一定得傾斜度，經(jīng)參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選傾斜度為 12 度。為保證玉米滑向剝皮輥時(shí)每次只能通過(guò)一穗玉米，可將出口設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相同的槽型。同時(shí)為保證玉米在剝皮過(guò)程中受切向力的擠壓導(dǎo)致彈出，在剝皮輥上方增加兩個(gè)壓穗板，以防止果穗彈出。下料斗是在玉米剝皮結(jié)束后，果穗畫(huà)出的裝置，它可以設(shè)計(jì)成任何方便的形狀。5.2 機(jī)架、連接架的設(shè)計(jì)：機(jī)架和連接架均由角鋼焊接而成，兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)相同，僅寬度不同。在滿足要求的前提下具6 有一定得抗壓能力既可，主要目的是便于組織生產(chǎn)，提高通用程度，因此物特別要求。6 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)6.1 玉米果穗在剝皮輥間的受力分析所以： 所以：由實(shí)驗(yàn)可知，撕破苞葉的抓取力大約為 同時(shí)在自轉(zhuǎn)過(guò)程中撕扯力 根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，扯斷苞葉所需力 3F每對(duì)剝皮輥消耗的功率： kW因此兩對(duì)輥消耗的總功率：與皮帶輪同軸的齒輪所需扭矩為 6.2 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核已知：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min A 型帶 P=3kW6.2.1 確定計(jì)算功率工作情況系數(shù) ，故 1.1×3=3.3kW6.2.2 選取窄 V 帶帶型根據(jù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—152 圖 8—9 確定選用 SPA 型帶。6.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—145 表 8—3 和 P—153 表 8—7 取主動(dòng)輪直徑 。7 根據(jù)式 ， 從動(dòng)帶輪直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—153 表 8—7，取 d=240mm。 驗(yàn)算帶的速度：=7.536 ，所以：帶的速度合適。6.2.4 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) ，初步定中心距計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—142 表 8—2 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 。計(jì)算實(shí)際中心距 a6.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角=主動(dòng)輪上的包角合適。6.2.6 計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) z由 ， ，i=2.4查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—154 表 8—8 得 ,查 P—142 表 8—01.6kWP?0.23k??2 得： ，則 取 z=2 根。由于此機(jī)器在高速、強(qiáng)沖、強(qiáng)振動(dòng)下工作，為了使皮帶能夠安全工作，而且有時(shí)可能會(huì)有玉米卡入兩對(duì)剝皮輥中，所以取 z=2。6.2.7 計(jì)算預(yù)緊力查表 7 得：q=0.07kg/m，故8 6.2.8 計(jì)算作用在軸上的壓軸力6.2.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料選為鑄鐵選 HT250 結(jié)構(gòu)選擇：大小帶輪都選用腹板式的帶輪。6.3 齒輪的選用對(duì)于 d=67.5mm 的齒輪模數(shù)的選?。焊鶕?jù)式式中： 由上式對(duì)齒數(shù)進(jìn)行試選：選取 Z=13則所以 圓整取 幾何尺寸：因?yàn)榉侄葓A直徑 d=67.5mm，模數(shù) 所以可知此齒為一變位齒輪 Z=13未變?yōu)橹行木啵?=中心距變位系數(shù)： 分度圓壓力角：嚙合角 ：9 6.3.1 對(duì)于齒輪分別進(jìn)行校核選定齒輪類型、精度、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案，選用直齒輪傳動(dòng)。（2）剝皮機(jī)為一般工作，速度不高，故選用 7 級(jí)精度傳動(dòng)（GB10095-8）（3）材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—189 表 10—1 考慮此齒輪振動(dòng)沖擊較大，選大小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為 240HBS，表面淬火，齒形變形不大，不需磨削。（4）選齒數(shù) 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核：根據(jù)式：(1)確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值①載荷系數(shù)：②計(jì)算每個(gè)齒輪傳遞扭矩：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 可查得材料的彈性影響系數(shù)：⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 圖 10—21d 按齒面硬度中間值 52HRC 查得齒輪接觸疲勞極限 ⑥由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—203 圖 10—19 查得疲勞壽命系數(shù)⑦計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)⑧計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度需用應(yīng)力 取失效概率 1%，安全系數(shù) S=1(2)設(shè)計(jì)計(jì)算①試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ,代入 中較小的值②計(jì)算圓周速度 V：③計(jì)算齒寬 b 10 ④計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) 齒高 ⑤計(jì)算載荷系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 圖 10—8 查得系數(shù)：直齒輪由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 圖 10—3 查得 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 圖 10—2 查得使用系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—194 圖 10—4 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—195 圖 10—13 查得 ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正算得分度圓直徑⑦計(jì)算模數(shù) m按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限②彎曲疲勞壽命系數(shù)③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.411 ④計(jì)算載荷系數(shù) K⑤查取應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 可查得 (2)計(jì)算對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模 m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 4.7，就近圓整 m=5，算得分度圓直徑 d=67.5mm.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。（1）按傳動(dòng)方案選用直齒輪傳動(dòng)。（2）考慮齒輪較大，故大小齒輪都選用硬齒面。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—189 表 10—1 選得大小齒輪材料均為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，并經(jīng)調(diào)質(zhì)表面淬火，齒面硬度 240HBS。（3）選取精度等級(jí)，因采用表面淬火，輪齒變形不大，不需磨削，故初選 7 級(jí)精度。（4）選齒數(shù) ,按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①試選取載荷系數(shù)：②計(jì)算齒輪的扭矩：③由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—201 表 10—7 選取齒寬系數(shù)：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 查得材料彈性系數(shù)⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 表 10—21d 按齒面硬度中間值 52HRC，查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限（2）計(jì)算①計(jì)算齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值12 =84.112mm②計(jì)算圓周速度 V：③計(jì)算齒寬 b④計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) 齒高 ⑤計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) V=3.44m/s，7 級(jí)精度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 圖 10—8 動(dòng)載荷系數(shù)直齒輪，假設(shè)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 表 10—2 查得使用系數(shù) ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑⑦計(jì)算模數(shù)：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：(1)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限13 （2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—202 圖 10—18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù) (4)計(jì)算載荷系數(shù)： 1.68（5）查取齒形系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得1.67 1.58(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得2.4 2.65(7)設(shè)計(jì)計(jì)算：對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 4.86mm，就近圓整為 5mm,按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑： 幾何尺寸計(jì)算：（1）計(jì)算分度圓直徑：（2）計(jì)算中心距： 6.3.2 降速機(jī)構(gòu)兩齒輪的選用大齒輪轉(zhuǎn)速為： 小齒輪轉(zhuǎn)速為：降速比：i=1.8 傳動(dòng)功率：P=664.7 W選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒輪傳動(dòng)。（2）考慮減速機(jī)構(gòu)振動(dòng)較大，且剝皮輥上小齒輪有可能通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)兩剝皮輥的中心距，故在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度前提下，盡量選大一些模數(shù)，大小齒輪的齒面材料也盡可能選取硬度大一些。所在大小齒輪均為 40Cr,并調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度 48—55HRC。（3）選取精度等級(jí)：因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故選 7 級(jí)精度。（4）試選小齒輪齒數(shù) ①試確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)14 ②計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：③由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—201 表 10—7 查得選取齒寬系數(shù)：④由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—198 表 10—6 查得材料彈性影響系數(shù)： ⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—207 表 10—21e 查得按齒面硬度中間值 52HRC 查得大小輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： = =1170Mpa⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：⑦由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—203 圖 10—19 查得接觸疲勞壽命系數(shù): ⑧計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力：取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S=1（2）計(jì)算：①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (代 小值)= =76.92②計(jì)算圓周速度：③計(jì)算模數(shù)：④計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) ，7 級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—192 表 10—8 查得動(dòng)載荷系數(shù) ,直齒輪,假設(shè)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—193 表 10—3 查得15 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190 表 10—2 查得 使用系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—195 表 10—13 查得 （由 b/h、 查?。┕瘦d荷系數(shù)⑤按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑得按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—204 圖 10—20 查得大小齒輪彎曲疲勞極限（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—202 圖 10—18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)（3）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力：(4)計(jì)算載荷系數(shù)：（5）查取齒形系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 圖 10—5 查得 =2.45（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—197 表 10—5 查得 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)乘機(jī)有關(guān)） ，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) 3.94mm,并圓整為 4mm，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑：集合尺寸計(jì)算：（1）計(jì)算分度圓直徑： 16 （2）計(jì)算中心距：（3）齒輪中心孔的選?。糊X輪中心孔選取主要取決于與之能配套的軸的直徑，因此必須在選擇軸的直徑 d 后才能選擇孔徑。6.4 軸的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算：軸 2 所需扭矩最大，因?yàn)樗鳛橹鲃?dòng)軸來(lái)帶動(dòng)其余三個(gè)軸，所以只需校核 2 軸，只要 2 強(qiáng)度夠用，其余三個(gè)軸就不用校核了，自然符合設(shè)計(jì)要求。6.4.1 軸的材料 軸的材料選用 45#6.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各零件在軸 2 上的裝配順序?yàn)閺淖蟮接遥瑒兤ぽ佔(zhàn)蠖藶檩S承，齒輪 6 齒輪 3 齒輪 2，右端裝剝皮裝置，軸承端蓋，由此選擇階梯軸，這樣可以避免對(duì)配合表面的破壞。由齒輪手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于 20，由于選用的是階梯軸，所以取軸頸為 32，35，40 不等。由于軸頸為 40 的部分最長(zhǎng)，所以只需校核該處即可。軸的設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖。6.4.3 軸的強(qiáng)度校核軸承的傳動(dòng)功率： 軸的轉(zhuǎn)速：軸傳遞的扭矩：初定軸的直徑由于皮帶輪和齒輪在手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于 20，而軸又要與軸承配合，故軸承的軸頸之間采用同一軸頸，而齒輪與齒輪及齒輪與軸承之間由于有凸沿，所以每根軸采用同一尺寸，這樣可以簡(jiǎn)化軸的加工工序，更便于維修和裝配，所以軸和齒輪輪孔均采用 d=45mm，四個(gè)軸的軸承均采用 45mm 的軸承。由于本機(jī)所能承受的彎力較小，故彎矩進(jìn)行校核無(wú)必要，只需進(jìn)行必要的扭矩校核。根據(jù)式： 式中： —實(shí)心圓截面抗扭矩模量 所以：所以：軸的強(qiáng)度符合要求。6.5 鍵的選擇根據(jù)表 6-1 軸徑軸徑17 根據(jù)式： 式中：Q= A=26所以：即鍵的強(qiáng)度符合要求。6.6 軸承的選擇根據(jù)前面一系列的計(jì)算結(jié)果，要選定軸承的類型為帶密封圈的單列向心球軸承（GB279—64）軸承型號(hào)分別選為 18504 和 18505.這種軸承主要承受徑向載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，軸向載荷不大時(shí)，可以代替推力球軸承承受純軸向載荷，密封圈能較嚴(yán)密地防止污物從一面侵入軸承，因?yàn)榱硪幻嬖O(shè)計(jì)加了軸承嵌蓋，可通過(guò)油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑降低摩擦力，減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕、散熱等，此類軸承主要用在密封要求較高的部件中。6.7 電動(dòng)機(jī)的選擇每對(duì)剝皮輥消耗的功率： 兩對(duì)剝皮輥所需的功率：三角帶傳遞效率： 直齒輪傳遞效率： 滾動(dòng)軸承傳遞效率： 所以：所需電動(dòng)機(jī)功率為 3kW。而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要求應(yīng)為 1440r/min，且要考慮農(nóng)村現(xiàn)有情況，要選用單相交流電，而三相交流相對(duì)來(lái)說(shuō)不方便，所以采用 Y100L1—4 型單相電動(dòng)機(jī)。7 總結(jié)雖然在設(shè)計(jì)中還存在很多不完善的地方，但在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的收獲很大，學(xué)到了很多。在這幾個(gè)月的時(shí)間中，在老師的耐心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改，終于完成了設(shè)計(jì)。四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，這次設(shè)計(jì)部?jī)H僅是一次完成學(xué)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，也是系統(tǒng)學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析、解決實(shí)際問(wèn)題，從事專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作基本訓(xùn)練的過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)為我走出校園進(jìn)入工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不像以前的各科課程設(shè)計(jì)那樣只是按照一定得樣本區(qū)模仿，它是展現(xiàn)自我才智，發(fā)揮見(jiàn)解和創(chuàng)造能力的機(jī)會(huì)。在鞏老師的精心指導(dǎo)和耐心講解下，我所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)得到了充分的運(yùn)用，同時(shí)我的基礎(chǔ)知識(shí)掌握的也不是很牢固，范老師也指出了我基本思想中存在的很多錯(cuò)誤。以后我要更加的努力學(xué)習(xí)我的專業(yè)知識(shí)，在自己今后的工作生活中多運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，使自己得到更多鍛煉機(jī)會(huì)。在這幾個(gè)月的時(shí)間中，我在網(wǎng)上查閱了一些有關(guān)的設(shè)計(jì)資料，而且參閱了大量有關(guān)期刊，從中了解到了許多相關(guān)信息及設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)，從而使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。我所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)是小型玉米剝皮機(jī)，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，性能可靠，生產(chǎn)效率高，主要?jiǎng)兤ぱb置采用全橡膠的玉米剝皮輥，這避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中采用鑄鐵輥對(duì)玉米籽粒的損壞，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更為合理。并且在剝皮裝置與傳動(dòng)方式上較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有所改進(jìn)，更適于在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的 CAD 操作也日漸熟練，這對(duì)我日后的工作來(lái)說(shuō)也有著莫大的好處。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)有了更加深刻的了解，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更好18 的掌握，對(duì)四年所學(xué)的基本知識(shí)都系統(tǒng)的回顧并掌握了，使我充分動(dòng)腦，充分發(fā)揮想象力，經(jīng)老師知道最后確定了設(shè)計(jì)方案，這次設(shè)計(jì)是一次很好的學(xué)習(xí)與思考的過(guò)程，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得這些將在今后的工作中發(fā)揮基礎(chǔ)和平臺(tái)的作用。由于我的知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)中存在一定得問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)u閱老師見(jiàn)諒，并懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。致 謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝我的母校-塔里木大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給了我又一次如此難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使我將以前學(xué)到的科學(xué)文化知識(shí)又重新回顧了一遍，明白了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識(shí)的辛勤。在此感謝我的指導(dǎo)老師范修文老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，深深地感謝我的指導(dǎo)老師，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了他對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，他耐心的指導(dǎo)，才使我的設(shè)計(jì)順利完成，同時(shí)也感謝在這幾年中傳授我知識(shí)的各位老師。謝謝你們！對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于時(shí)間倉(cāng)促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素，使這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的平面圖沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，這點(diǎn)是我的錯(cuò)誤。不過(guò)，它至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動(dòng)手能力，使我應(yīng)用了以前 Solidworks 軟件中沒(méi)有用到的工具，同時(shí)，使我將以前所學(xué)的書(shū)本知識(shí)又重新復(fù)習(xí)了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，再一次衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會(huì)，使我將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，以及在這次設(shè)計(jì)中給予我指導(dǎo)的所有老師。你們傳授的知識(shí)使我受用一生，你們的教育之情我會(huì)永遠(yuǎn)記住的，我也會(huì)永遠(yuǎn)記住塔里木大學(xué)給了我難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)給了我知識(shí)，老師的辛勤培育使我能順利走出學(xué)校進(jìn)入社會(huì)，在人才濟(jì)濟(jì)的社會(huì)中生存，正是有了無(wú)私奉獻(xiàn)的老師們這個(gè)社會(huì)才更加繁榮和諧，在此我再次感謝我的老師，老師們你們辛苦了！19 參考文獻(xiàn)[1]王先霞,倪長(zhǎng)安,劉師多.玉米果穗剝皮裝置影響剝皮性能的試驗(yàn)分析[J].農(nóng)機(jī)化研究2003.[2]賈秀芝,季英．玉米穗剝皮機(jī)性能試驗(yàn)[J]．農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督2004.[3]趙德春,呂金慶,盛力偉．玉米剝皮機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2001.[4]高彥文,張明源,范崇全.玉米收獲機(jī)的剝皮機(jī)構(gòu)[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) ,1996,16-20.[5]李秀清,張憲宏. 玉米剝皮機(jī)構(gòu)探討[J].糧油加工與食品機(jī)械 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