1、目目 錄錄 摘要 .1關鍵詞.11 前言 .21.1 課題的目的與意義 .21.2 國內外研究現狀 .31.3 本課題設計的主要內容 .42 總體方案的確定 .52.1 脫粒機的工作原理 .52.2 整機結構設計分析 .62.2.1 喂入部分 .62.2.2 脫粒部分 .62.2.3 分離清選部分 .82.2.4 機架及行走部分 .92.2.5 動力傳動裝置 .93 關鍵零部件的設計計算 .113.1 脫粒滾筒的設計 .113.1.1 脫粒滾筒直徑和滾筒長度的確定 .113.1.2 滾筒線速度與脫粒間隙的確定 .123.1.3 脫粒滾筒的結構及脫粒元件的設計 .123.1.4 凹板篩尺寸的設計

2、 .133.1.5 頂蓋的設計 .143.2 清選部件的設計計算.143.2.1 清選篩形式和尺寸的設計 .143.2.2 清選篩主要參數的確定 .153.2.3 清選篩運動參數的確定 .173.2.4 風機參數的選擇 .173.2.5 風機的參數計算 .173.3 機架 .183.4 皮帶輪的設計與計算 .193.4.1 滾筒軸上輸入皮帶輪系的設計 .193.4.2V 帶輪的確定 .203.4.3 滾筒上輸出皮帶輪系的設計 .213.4.4 滾筒軸的結構尺寸設計 .214 主要零部件的校核 .234.1 軸的校核 .234.1.1 軸的受力分析 .234.1.2 按彎扭合成應力校核軸強度 .

3、244.1.3 精確校核軸的疲勞強度 .254.2 鍵與軸承的校核 .264.2.1 鍵強度校核 .264.2.2 滾動軸承校核 .265 結論.27參考文獻.27致 謝.29附 錄.300小型場上可移動式油菜脫粒機設計小型場上可移動式油菜脫粒機設計 摘 要：油菜是我國主要的油料作物，是我國食用油的主要來源。但由于我國油菜種植的特定情況，油菜的機械化聯合收獲在我國還沒有廣泛實現。目前，專門為油菜脫粒設計脫粒機較少，大多是在其他作物的脫粒機的基礎上改裝，這類脫粒機由于不能完全適應油菜的脫粒特性而存在脫粒效果不好，損失率大等缺陷，所以急需設計一款能適應油菜分段收獲場上移動作業的脫粒機。本設計采用軸

4、流式全喂入滾筒進行脫粒，脫粒元件為桿齒，在滾筒上成螺旋線布置，脫粒效果較好，清選機構選用風機加雙層振動篩結構，能有效將油菜和雜質分開，減小其損失率，脫粒機裝有行走輪，能在場上靈活移動，提高作業效率。關鍵詞：油菜；脫粒機；振動篩；桿齒Design of A Small Mobile Thresher for RapeAbstract: Rapeseed is the main oil crops in China.It is the main source of cooking oil in China. Due to the specific situation of our rape pla

5、nting, harvest mechanization of rape in our country has not yet been implemented widely . At present,zhe thresher that specially designed for rape threshing is not enough ,and most of that was adapted on the basis of other crops thresher, because cannot adapt to the rape threshing characteristics ,

6、threshing effect of those theller is not good, the loss ratio is high,for those reasons, we need to design a threshing machine which can adapt to rape segment and can mobile flexiblelys in harvest field. This design using the axial feeding roller for threshing ,and threshing device isr pole teeth,wh

7、icht installed in the roller according to the spiral line, it working well. The fan and double vibrating screen structure is choosed for .Cleaning agencies, that can separate rape and impurities effectively, and reduce the loss. The threshing machine is equipped with walking round, so it can move in

8、 the field flexiblely, that can improve the working efficiency.Key words: Rape; Threshing machine; Vibrating screen; Pole tooth1 前言1.1 課題的目的與意義我國是世界油菜生產大國，種植面積和總產量均占世界的30左右，均居世界第一,在世界占有重要地位1。油菜作為我國最主要的油料作物，是我國食用油的主要1來源。但是長期以來，我國油菜生產基本上是傳統的手工作業，勞動強度大，生產成本偏高，效率低2。各級政府和廣大農民迫切需要發展油菜生產機械化技術。油菜脫粒是將油菜籽粒從果莢

9、中分離出來的過程。現有油菜聯合收割機脫粒裝置主要是借鑒稻麥聯合收割機的脫粒原理，通過脫粒元件對油菜果莢產生沖擊、揉搓以及碾壓等作用，使得果莢炸口、開裂或粉碎，從而分離出油菜籽粒2。目前，油菜的機械化收獲主要有分段收獲和聯合收獲兩種，兩種方式各有優缺點：(1)分段收獲 即先割曬再撿拾、脫粒的收獲方式，油菜的分段收獲也叫兩段聯合收獲。采用兩段聯合收獲法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延長了收割期，籽粒飽滿，產量有所提高，缺點是生產率較低，勞動強度大。采用兩段聯合收獲油菜時還應注意一下兩點：一是油菜晾曬不可過干，否則暴殼多，損失大；二是喂入要均勻、適量，喂入過多容易堵塞，過小則影響工效。(2)

10、聯合收獲 即收割、脫粒、清選作業一次完成的聯合收獲方式。在油菜的角果成熟后期，用聯合收割機一次完成所有的收獲作業環節。其特點是效率高，省工省時，尤其在氣候條件不好的情況下，有利于進行搶收。但這種方式對收獲時機要求較嚴，既不能偏早，也不能偏晚。收獲過早，籽粒含水量高，品質差，出油率低；收獲過遲，因過于成熟，菜籽易炸裂脫落，造成損失，影響產量。油菜機械化收獲最佳的收獲時間是在菜籽到八成熟，即接近完熟期。3 從目前我國油菜種植的情況來看，我國南方十一個省油菜的種植面積占到全國的90%以上，這些地方受雙季稻及其他晚秋作物收獲遲的影響而不能及時播種，所以都是秋種次年夏收的越冬油菜，主要采用育苗移栽的的方

11、式種植，種植密度小、植株高、莖稈粗壯、分枝多、角果層厚度(離地4001700 m)大，使得油菜的植株形態以及油菜成熟、收獲期間的氣候條件均與我國北方和歐洲等國家春種秋收的直播油菜有很大差異。分段收獲撿拾脫粒的作業對象是經過割鋪、晾曬幾天以后的油菜，與聯合收獲時站立在田問的油菜在秸稈和籽粒的含水率、角果抗裂性、植株形態等方面顯著不同4。從上面的分析可知現階段我國油菜的的種植情況要想實現大部分的機械聯合收獲方式，還存在比較多的問題需要解決。相比之下，油菜的分段收獲則廣泛存在于我國的油菜種植區，另外我國油菜種植制度多樣，缺乏規范化的栽培制度，生產手段、生產經營方式落后，缺乏與現代生產手段相適應的集中

12、、成片種植和規范化管理，這些因素極大的限制了油菜收獲的大規模機械聯合作業，因此分段收獲與之更加適應5。2近年來，研究與油菜的分段收獲相適應的油菜收獲機械成為了實現我國油菜收獲機械化的一個重點方向。 本課題為小型場上可移動式油菜脫粒機的設計，就是要根據油菜種植與收獲過程的特點，設計出與油菜分段收獲相適應的場上可以移動的的小型油菜收獲機械。本課題研究的是一種小型油菜說話機械，因此他相對于適應于油菜聯合收獲的聯合收割機更具經濟性能，它成本更低，農戶更加能夠接受。另一方面，雖然這個機械是小型的，但相對于人工作業，其生產效率卻是人工作業不能比擬的。其次，本課題研究的這個機械在場上是可以移動的，所以更加更

13、加具有靈活性，從而能夠減少較長距離搬運作物的時間與其他投入，這點使它相對于傳統的場上固定式油菜脫粒機械有更加具有優勢。另外，用機械化生產代替人工勞動可以改善農民的工作環境，解放勞動力，因此，本課題的研究還能產生很好的社會效益。再次從油菜的本身的特性來說，分段收獲更加適應其收獲過程，因此從這方面講，本課題研究也具有很大意義，它能減少收獲的損失，提高菜籽收獲品質。本次設計就是在分析出油菜的收獲方式及當前與這些收獲方式配套的一些機械的缺點的基礎上設計一種更好的油菜收獲脫粒機，一種更加脫粒更加干凈，更加輕便，而且能實現免揚，損失小，更輕便的油菜脫粒機。綜合上述方面，本課題具有較大的研究意義。1.2 國

14、內外研究現狀 總體來說，我國油菜機械化水平還比較落后，2006 年底，全國油菜機收水平僅為5.2%。總結其原因，主要是油菜自身特性制約了機械化技術發展，這些表現為油菜的莖稈也存在分枝低、交叉多、易炸裂、成熟度不一致等因素，這些特點對油菜的高質量收獲有較大的阻礙。2007年9月19日，國務院頒布了國務院辦公廳關于促進油料生產發展的意見 ，旨在恢復和促進我國油料生產快速發展，推進油菜生產機械化2。新型油菜脫粒分離裝置的研究以提高生產率減少菜籽損失為目標。在傳統的紋桿切流滾筒及鍵式逐稿器的脫粒分離裝置之后,滾筒橫置的軸流式結構廣為應用, 繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱軸流式脫粒分離結構。軸流分離清選系

15、統能夠適應油菜打擊、揉搓和攪動為主的脫清要求。6-8為實現提高生產率減少菜籽損失的目標，與脫粒機構相關的科研活動也日益增多。華中科技大學工學院宗望遠，廖慶喜等人對完熟期油菜果莢不同脫粒方式的脫粒效果進行了實驗研究，得出油菜聯合收割機脫粒裝置宜設計為沖擊脫粒和搓擦脫粒組合的脫粒方式的結論9。洛陽工學院的師清翔，劉師多等人對小麥的脫粒方式進行實3驗研究，湖南農業大學工學院的謝方平教授，孫松林教授等以及華南農業大學工程學院羅錫文教授等人，通過對水稻等作物的脫粒方式進行了實驗研究，通過與傳統的剛性脫粒原理進行對比，從多方面研究了柔性脫粒機理，并證明了其優越性，能夠減少脫粒的籽粒破碎率為油菜脫粒機械的設

16、計開拓了新方向。10-13江蘇大學的李耀明，李洪昌，徐立章等人通過對短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對比試驗研究，發現相對釘齒脫粒滾筒而言，短紋桿-板齒脫粒滾筒在脫粒水稻時功耗低，脫出混合物雜余含量少，能有效的減輕清選負荷，也為油菜脫粒機構的設計提供了新思路14。分段收獲更加適應于油菜的自身特點與我國油菜種植狀況，所以分段收獲也是近期研究開發的重點。隨著我國對油菜產業的扶植逐漸加大，從事油菜機械化分段收獲研究的科技人員也日益增多，對油菜的分段脫粒清選進行理論研究與現實與相關機械的發明。近年來，先后研制出了多款相應機械，適用于油菜的分段收獲，這些機械也表現出相對于聯合收割機的的一些優點，主要是收

17、獲損失率的降低和對天氣的敏感程度的降低，所以不少機械都得到了應用并推廣，如四川晨豐農機裝備有限公司研制發明的一種油菜脫粒機，就獲得了國家的發明專利，并在四川地區得到了推廣，還有四川安通農業有限公司研制的5TG-86C型油菜稻麥脫粒機。國外這方面的研究比較早，機械化程度也比較高，早在上世紀八十年代，就有國外專家對油菜的收獲方式從損失率，天氣影響，及油菜籽含油量等方面進行了實驗研究，Sims 對兩種方法的產量與含油量進行試驗比較，Bowerman 與 Harris 則從天氣影響以及菜籽含水率與含油率對兩種方法收獲方法進行比較，Bengtsson 也做了類似的比較，結果不完全一致，但多組數據表明，利

18、用分段收獲法的損失率更小，菜籽含油也更高，總體來說，分段收獲更加適用于油菜本身，但在天氣影響較小的情況下，聯合收割有其優點，比如說作業效率，菜籽籽粒大而均勻等。15-181.3 本課題設計的主要內容 本次設計的主要設計內容包括：脫粒機的動力與傳動裝置,脫粒裝置、分離裝置、清糧裝置、和機架等的結構設計與力學分析以及主要零、部件（包括脫粒滾筒、逐稿器、清選篩、風機等）的選擇和設計；2 總體方案的確定2.1 脫粒機的工作原理 脫粒裝置的工作過程的物理現象是比較復雜的，歸納起來，主要靠沖擊揉搓、梳刷等原理進行脫粒。結合油菜的脫粒特性以及華中農業大學廖慶喜等人對完熟期油4菜果莢不同脫粒方式的脫粒效果進行

19、了實驗研究，得出結論，實際工作中，油菜的脫粒方式宜采用沖擊脫粒和揉搓脫粒相結合的脫離方式。被割下的油菜通過一定時間的晾曬后從脫粒機的喂入口喂入脫粒機的脫粒裝置內，在由脫粒滾筒與凹板組成的脫粒間隙里受到反復的沖擊與揉搓進行脫粒，被脫粒后的油菜籽和細小秸稈以及果莢殼通過凹板篩孔掉入由振動篩與風機組成的清選裝置，進行清選。較大的秸稈和果莢以及夾帶的一些油菜籽則通過機械的排出口排出，小雜余及夾帶的油菜籽經排出口上的篩孔掉入下面的清選裝置，和從凹板篩孔掉下的脫出物一同經受風機和振動篩的作用，進行清糧，小雜余被風機吹出機外，油菜籽進入集糧裝置，排出口上的大脫出物被排出機外。19脫粒機的工作流程如圖 1：

20、圖 1 整機的工作流程 Fig1 process of the whole machine working 其工作原理如圖 2：待脫粒油菜大脫出物脫粒裝置機外長莖稈排出口小脫出物夾帶油菜籽及小雜余清選裝置細雜余油菜籽機外5圖 2 整機工作原理圖 Fig2 The working principle diagram of threshing machine2.2 整機結構設計及分析2.2.1 喂入部分采用全喂入的方式，可以節省人工勞力，喂入部分是油菜植株進入脫粒機的入口，通過人工把收割下來的油菜從喂入口喂入脫粒滾筒，其地點和大小尺寸以方便喂入以及滿足喂入量為準，具體參數根據設計的要求來確定。2.

21、2.2 脫粒部分脫粒部分是整個脫粒機械的核心部分之一，油菜的脫粒效果及清選的難易程度很大方面有這部分有關，這方面包含脫粒裝置的類型，滾筒的形式，滾筒上脫粒元件的形式以及凹板的形式及包角，滾筒的尺寸及轉速等， 近年來已有很多研究人員油菜的分段收獲的脫粒裝置進行了各方面的研究，根據實際情況也得出了很多有用的結論。6現在脫分裝置的形式主要有軸流式和切流式兩種，所謂切流式的脫粒是指作物從滾筒的切向喂入，脫粒后又從滾筒的切向排出，而軸流式脫分裝置脫粒時則是作物沿軸向流動，從一端喂入，從另外一端排出雜質等。切流式脫分裝置的優點是結構較簡單，能耗相對小一點。但脫凈率不是很高。目前，油菜收獲的脫粒分離裝置多為

22、軸流式。軸流式脫粒分離裝置在工作時谷物作螺旋運動, 脫粒柔和且工作時間長，因而脫凈率、破碎率和分離率等指標均優于切流式脫分裝置，不過其功耗大于切流式脫分裝置。目前作物在軸流式脫粒裝置中的工藝流程主要有下面圖3四種形式，其各有優缺點。20a.徑向喂入，徑向排出； b.徑向喂入，軸向排出； c.軸向喂入，徑向排出； d.軸向喂入，軸向排出；圖3 軸流式脫粒裝置的作物工藝流程形式Fig3 The process form crop in axial flow threshing device 作物從軸向喂入時，不易進入滾筒凹板間隙，所以在人工喂送作物的軸流滾筒式脫粒機，從軸向喂入作物時，必須把滾筒凹

23、板在喂入口端的間隙放大，以便滾筒抓取，而自動喂入時，必須配備專用的螺旋葉輪，把作物導入，脫粒裝置，其消耗的功率大，且容易引起作物纏草。作物軸向排出時需要滾筒伸出凹板與蓋組成的圓筒外，比較麻煩。而作物徑向喂入與徑向排出設計比較簡單，其工作原理與切流式的脫粒裝置類似，喂入口與排草口的的設計也可以參考其原則，作物脫粒流程從徑向喂入與徑向排出時，7結構簡單，不需要其他特殊的結構。考慮上面這些因素，以及本次設計的喂入量為200Kg/h以上，不是很大，所以滾筒形式對功耗的影響不是很明顯，對比切流式與軸流式脫粒滾筒的優缺點以及滾筒上各種脫粒元件的脫粒原理，這次設計采用徑向喂入徑向排出的軸流式脫粒裝置。凹板的

24、結構有柵格式，沖孔篩式，以及編織篩等類型，其中，柵格式凹板的強度大，剛性好，篩孔率大，所以脫粒分離效果較好，是軸流式脫粒機較為適合的凹板裝置20。這次設計也是采用這種凹板。目前，軸流式脫粒滾筒的脫粒元件多數為桿齒，也有板齒，葉片，紋桿或紋桿與桿齒混合的。另外，江蘇大學的李耀明教授等人通過對油菜軸流脫粒不同形式滾筒的 脫粒性能進行了研究，通過實驗表明，在特定的喂入量與油菜品種的情況下短紋桿脫粒滾筒的綜合脫粒性能指標比較好，是一種較好的油菜脫粒分離裝置。這次設計采用較常用的桿齒作為脫粒元件。綜合上面的分析，結合設計要求（喂入量，功率，損失率等）力求達到好的脫粒效果，來選擇脫粒裝置的形式。決定采用徑

25、向喂入徑向排出軸流式，桿齒脫粒滾筒，柵格式凹板以及螺旋導向板的組合為脫粒裝置，其具體的結構尺寸參數則結合設計要求進行選擇與計算再確定。2.2.3 分離清選部分 前面已經確定了脫粒形式為全喂入式的軸流式脫粒方式，由于軸流式脫粒方式的脫粒時間長，脫凈率高，分離率可高達99%，所以無需再另設其他的分離裝置了。清選裝置的作用是將經過脫粒裝置脫下和分離裝置分出來的谷物混合物中的穎殼，碎莖等清除干凈，將細小雜物排出機外，以的到清潔的谷粒。目前主要有氣流式清選裝置，風扇篩子式清選裝置，以及氣流清選筒等。其中，氣流式清選裝置是靠風扇產生的氣流清除谷粒中的雜質，結構簡單，但清潔度較差，大多用于簡易的脫粒機。氣流

26、清選筒則是利用谷粒混合物通過清選筒時各部分離心力及懸浮速度不同將谷粒與雜質分離，這種清選裝置不已把碎莖和斷穗清除干凈。風扇篩子即利用了谷粒的空氣動力特性，又利用了谷粒混合物尺寸差異性質，因此其分離效果最好，此次設計的清選裝置就用風扇篩子式清選裝置。20風扇篩子式清選裝置主要包含風機和振動篩部分，振動篩與離心風機用于清除從滾筒中落下的油菜籽中細雜余，結合南京農業大學吳崇友等人對油菜分段收獲脫粒清選實驗以及稻麥脫粒機的清選裝置，本次設計決定采用雙層振動篩加離心風機的方法，振動篩及風機的各種參數根據油菜籽及雜余的參數進行設計。2182.2.4 機架及行走部分 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。

27、如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業設計下載！該論文已經通過答辯2.2.5 動力傳動裝置從前面的分析可知，本次設計的脫粒機需要傳動的部分有原動機與脫粒滾筒之間，脫粒滾筒與振動篩，脫粒滾筒與風機之間。因為本機在場上作業，且有移動的要求，所以一直相配的動力采用汽油機或柴油機，功率與脫粒機作業效率相配，取2.23KW。傳動部分主要是連接原動機與各個工作部件的構件，其選擇與各部件的工作要求有關，因為是農用機械，振動較大，載荷變化也大，主要用的有V帶傳動，鏈傳動，同步帶傳動等。下面這三種傳動方式特點進行分析。三種傳動方案的性能比較如表1：22表1 三種傳動方

28、案的比較Table1 Comparison of three kinds of transmission scheme傳動方式傳動效率使用壽命傳動扭矩成本鏈傳動正常較長較小較貴V 帶傳動較高最長最大一般同步帶傳動最高差小最貴從上面的對比可以看出，V帶傳動是一種較好的傳動方式，同時V帶傳動具有安裝容易，占地面積小，又是撓性件，具有彈性，能夠緩和沖擊，吸收震動等一些優點，因此能適應農用機械工作環境惡劣，載荷變化大的情況，所以選用V帶傳動可以使脫粒機的工作平穩，噪音也可以減小。綜合上面的分析選擇，脫粒機的總體方案確定如下：脫粒機脫粒裝置采用徑向喂入徑向排出軸流式脫粒滾筒，脫粒元件采用桿齒，采用柵格式

29、凹板篩。清選裝置采用風扇篩子式清選裝置。采用2.23kw的汽油機或柴油機作為動力機械，各部件的傳動都采用V帶傳動。機架上裝有行走輪，用于機械的場上移動作業。9整機消耗的功率計算。（1）脫粒裝置的功率消耗的計算。脫粒裝置在工作時，在運轉穩定性較好（保障脫粒滾筒運轉穩定性的條件：有足夠的轉動慣量；發動機有足夠的儲備功率和較靈敏的調速器）的條件下，其功率總耗用N 由兩部分組成：一部分用于克服滾筒空轉而消耗的功率（占總功率消耗的5%-7%） ，一部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率kN（占總功率消耗的93%-95%） ，22所以脫粒裝置的功率消耗為：tN N =+ （kW） (1)kNtN1）其中空轉功率

30、消耗: =+kNA3B 式中：系數，為克服軸承及傳動裝置的摩擦阻力的功率消耗， AA310)3 . 0-2 . 0(A B系數，為克服滾筒轉動時的空氣迎風阻力而消耗的功率，3B.61068. 0-48. 0）（B前面已經確定了滾筒的轉速為，化為角速度后為，A 取750 / minr78.5，B 取，經計算30.2 1030.5 103330.2 1078.50.5 1078.50.241KNKW 2)其中脫粒功率消耗:這個過程比較復雜，油菜首先是以較低的速度進入脫粒tN裝置入口處，與高速旋轉的脫粒滾筒接觸，然后被拖入脫粒間隙進行脫粒，既有梳刷也有打擊，目前還沒有專門的計算公式針對油菜的脫粒進行

31、精確地計算，查閱本次計算相關資料，本次計算用計算軸流式滾筒消耗的功率經驗公式進行計算，軸流式滾筒脫粒機滾筒消耗的功率為，本機設計的喂入量為 0.2kg/s，因此1910.5/kw kg sKW 左右。tN =10 0.2=2 將數據代入 N =+ 得：kNtN N=0.241+2=2.241（）kw（2）清選裝置的功率消耗的計算。 篩選裝置消耗的功率由下式可求得： )(/kwNQNpss（2） 其中：單位時間進入清選裝置的脫出物質量，前面已經計算得 0.14（sQ） ；skg / 單位脫出物質量清選篩所需的功率（） ，上篩：0.4-0.5，下篩：pNskgkw/0.25-0.3； 選別能力系數

32、，0.8-0.9。 代入數據可得消耗的功率：10/0.14 0.5/0.8+0.14 0.2 0.3/0.8=0.11kwsspNQ N加上風機所需功率，所以清選裝置所需功率 0.22kw。傳動裝置設計。前面已經確定了本機的傳動為 V 帶傳動，現確定傳動路線如下： 原動機脫粒滾筒軸風機軸 振動篩曲軸原動機通過 V 帶把動力傳送到滾筒軸的一端，帶動滾筒的轉動進行脫粒做功，同時滾筒的另一端裝有 V 帶輪，把動力傳到風機和振動篩，進行清選。動力裝置的選擇。通過上面的計算，考慮到 V 帶傳動的效率，查閱相關書籍23，取其傳動效率為，可以知道整個脫粒機消耗的功率，其消耗的總功率為： 0.95 (/0.9

33、5)/0.95(0.22/0.952.241)/0.952.7qPNNkw總由于本設計要求脫粒機能在場上可以移動，所以不能用一般的電動機來作動力，而是要用柴油機或者汽油機來做動力，且要求其機身小巧，查閱資料23，配套 4 馬力的小型柴油機或汽油機即可滿足動力需求，如常飛 R170 型號柴油機，標定轉速為2600r/min，通過配置減速器和皮帶輪就可達到所需轉速，還有 TZY170F 柴油發動機都能滿足要求。3 關鍵零部件的設計計算前面已經對脫粒機的整體設計做了選擇，現在進行零部件的設計計算。3.1 脫粒滾筒的設計脫粒滾筒是脫粒機的關鍵部件，因此其設計的好壞直接影響脫離的效果。前面已經確定了本脫

34、粒機采用全喂入軸流脫粒的方式，因此，其尺寸與結構的設計都應和全喂入軸流式的脫粒機構相適應。軸流式脫粒滾筒有圓柱型與圓錐形兩種形式，經過前面的分析，這次設計取圓柱形形式。3.1.1 脫粒滾筒直徑和滾筒長度的確定滾筒直徑直接影響脫粒的效果，直徑太小容易纏繞作物，也使凹板分離面積減小，滾筒直徑大則能適應大的喂入量。此次設計采用桿齒作為脫粒元件，在實際計算中，要考慮到喂入油菜的莖稈包裹滾筒的包角，應該滿足16 （3）2dd2LL由生產經驗可知，喂入滾筒的長度L一般為400-500mm，這里設計取500mm。對于包角，其大小與與脫粒的質量和功耗有關，在一定范圍內，包角越大，脫粒效果越11好，但脫粒的功耗

35、增大，現在的包角一般為150-240之間，以180的最多，所以有 22 500d=300mmL查農業機械設計手冊22可知，一般的軸流式脫粒滾筒的直徑為550mm-650mm，最小的也有400mm，結合上面的計算，這里取500mm。滾筒的直徑應還包含上面的脫粒元件長度，前面已經確定了脫粒元件為桿齒，查閱相關資料桿齒的工作高度一般為50-100mm，這里取60mm。于是，滾筒的直徑為500+260=620mm18。對于滾筒的長度，則主要取決于分離效果，要使脫粒的作物能充分分離，則脫粒滾筒的長度要充分長，這是因為軸流滾筒的后半段相當于分離裝置，凹板篩相當于分離篩，主要起分離作用，也起脫離作用。所以在

36、滾筒直徑一定的情況下，滾筒長度越長，通過能力則越大，但秸稈的破碎率與滾筒的功耗也會相應增加，所以在保證脫凈率和分離率的前提下，滾筒長度盡量去小些。查閱農業機械設計手冊可知現有的的軸流式脫粒機的脫粒機的脫粒滾筒長度大致為1-3m，這次設計的是小型軸流脫粒機，喂入量較小，還要方便在在場上移動，所以滾筒的長度取一個較小的值粗取1200mm22。3.1.2 滾筒線速度與脫粒間隙的確定脫粒滾筒的作用是通過帶動其上的圓柱齒而進行脫粒工作，其滾筒的轉速影響著脫離的質量和效率，一個結構合理的滾筒，如果沒有適當的線速度，就不可能有良好的脫粒性能。線速度的大小，決定了對作物的沖擊和梳刷作用的強弱。線速度小時，沖擊

37、力減弱，使脫粒的時間延長而生產率低下，甚至脫粒不干凈；線速度越高，沖擊力越大，脫凈率越高，但是線速度過高時，脫粒效果的提高并不顯著，功率消耗反而增加，谷粒和秸稈的破碎率也提高，且使油菜籽粒在滾筒上的跳動加劇，增加拋散損失。因此，線速度的大小，要以脫凈又不要破碎谷粒為原則。對圓柱軸流桿齒滾筒而言，線速度一般為 1724m/s,相應的轉速為 520740m/s，結合南京農機機械化研究所張敏等人的研究成果（滾筒直徑為 540mm 時，滾筒轉速為 650r/min 的情況下油菜脫粒功耗相對較小）取線速度 24m/s24，這樣滾筒的轉速就可以確定了，經過計算滾筒的轉速 750r/min。12脫粒間隙也是

38、影響脫粒效果的重要因素之一,間隙小分離能力強,但莖稈破碎多,難分離,間隙大則有相反的優缺點,結合油菜的植株特點(其莖干直徑一般為20mm左右)和實際生產經驗,確定本次設計的脫粒間隙為20mm。3.1.3 脫粒滾筒的結構及脫粒元件的設計為避免脫粒的重量不至于太大，滾筒的形式采用開式滾筒，由三個輻盤支撐，上面均勻分布六條橫版，橫版用螺栓固定在輻板上,橫版上布置有脫粒桿齒，經比較采用圓柱桿齒較為合適，滾筒上的桿齒按螺旋線排列，查農業機械設計手冊22確定此次設計桿齒的螺線頭數為3,齒跡距為40mm,齒距為80mm,桿齒高度為60mm,直徑為12mm.輻板如圖4. 圖4 滾筒輻板結構圖Fig4 the

39、structure diagram of wheel disk3.1.4 凹板篩尺寸的設計 經過前面綜合比較已經確定，本設計采用柵格式凹板，其結構有橫隔板,側弧板和篩條組成,其結構如圖5所示。13圖 5 凹板篩結構示意圖 Fig5 Notch board sieves structure sketch map 凹板直徑是決定生產率的主要參數（在限制滾筒轉速的情況下，凹板直徑是決定生產率的唯一參數） ，凹板直徑與生產率成正比，但不是一次性線性關系。根據凹板直徑與生產率的關系和實際生產情況，結合滾筒直徑和脫粒間隙,本設計現選取凹板直徑 D 為 680mm. 凹板篩的結構設計時還要結合喂入口和排出口

40、,本次設計的喂入量較小因此喂入口寬取350mm,排出口寬取200mm,喂入口距滾筒中心200mm,排出口則布置在俺班最低端.包角去目前180度,長度配合滾筒去1250mm,篩孔結構尺寸取4015mm。a.伸入量 b.重疊量 .螺旋升角圖6 頂蓋導向板配置圖Fig6 The diagram of guide plates in top configuration3.1.5 頂蓋的設計軸流式脫粒滾筒上方的頂蓋與凹板篩鑲接組成圓形的脫粒實,本次設計為圓柱形軸流滾筒,因此頂蓋內壁設計有螺旋線導向板,用來控制作物軸向移動速度,根據農業機械設計手冊16可知其螺旋升角一般為20 50升角過大導向板起不到軸向

41、導向作用,作物滯留,秸稈破損嚴重.此次設計取25.導向板與脫粒滾筒的間隙過大作物流動會不暢,生產效率降低,間隙過小則會是碎秸稈增多,消耗功率,一般取10 15mm,此次設計取10mm,導向板高度取60mm,厚度為2mm,頂蓋厚度4mm.重疊量為50mm喂入口處有一塊導板橫跨整個喂入口,最后一塊導板的位置能使脫粒過的喂草能到送至排出口并伸長100mm.其示意圖如圖6.143.2 清選部件的設計計算3.2.1 清選篩形式和尺寸的設計前面的分析已經確定了清選部分采用風機加振動篩的方式.由于油菜籽的直徑較小,為取得較好的分離效果,設計為雙層的振動篩上下兩層配置,參考江蘇大學李耀明教授及湖南農業大學唐倫

42、等人對油菜脫粒分離裝置的研究成果25-27,本次設計的上層篩子為開度為10mm的魚鱗篩,下篩為4的圓孔篩,上篩主要把破秸稈和殘穗等分離出來，起粗篩選的作用，下篩主要選出干凈的油菜籽，起精篩選作用，兩層篩間隔100mm。篩子面積由公式（4）確定, （4）/ssABLQq式中A 篩子的面積B(m) 篩的寬度，對于橫軸流滾筒脫粒機，B接近于脫離裝置的寬度，這里取900mm；（Kg/s） 進入清糧裝置谷粒混合物料的重量；SQL（m） 篩子的長度； (kg/(ms) 單位篩面可以承擔谷粒混合物的喂入量，對于可調魚鱗篩為sq1.5-2，對于不可調篩子則為可調篩子的一半；設計機械的喂量為0.2kg/s，又查

43、的農業機械設計手冊可知全喂入軸流脫粒機清選機構喂入量為總喂入量的70%，所以=0.70.2=0.14 kg/s，取1.5，帶入SQsq公式計算可得篩面積為約為0.5，所以L為600mm左右，為保證對排出物有足夠的清選時間減少損失，稍微取大點，確定上篩魚鱗篩長長650mm，下篩一般比上篩短一點，確定為500mm。3.2.2 清選篩主要參數的確定兩層篩子通過篩架固定一起，通過曲軸的帶動一起運動，篩子下面布置有風機，通過風機的風力和篩子的振動使從凹板篩里掉入篩子脫出物中的雜余排出，油菜籽則通過兩層篩子掉入排糧口，最終進入集糧裝置。振動篩的一端和曲軸連接，另一端用吊桿連接在機架上，通過曲軸的轉動來實現

44、振動篩架的往復運動，把曲軸簡化為曲柄，整個清選機構就可簡化為一個曲柄連桿機構，清選系統的結構簡圖如圖7：151.曲抦 2.連桿 3.下篩 4.上篩 5.擋板 6.吊桿 7.風機圖7 清選系統結構簡圖Fig7 The structure diagram of Cleaning system吊桿長度取100mm，查閱有關資料知曲柄的長度r一般為2330mm，這次取25mm，連桿AB的長為661mm，曲軸半徑遠小于連桿的長度，因此可以認為篩子做直線擺動。為篩子的擺動角。為保證有較好的的清選效果，篩面應有一定的傾角，查閱相關資料可知其值一般為+10-10具體的確定還需考慮脫出物料的摩擦角，篩面的傾角應

45、小于篩面的摩擦角，有關人員經過測試得到了油菜脫粒時脫出物中各物料的摩擦系數28如表2。表2 油菜脫粒混合物的摩擦系數Table2 The friction coefficient of rape threshing mixture物料 油菜籽短莖稈角果殼摩擦系數0.2930.8550.805把摩擦系數化為摩擦角，最小的為油菜籽的，為16.1，篩面傾角過大會影響清選效果與功耗，所以不宜太大，這次設計取為3。風機與篩子的配置需要考慮到油菜脫粒時個脫出物的懸浮速度，經過查閱資料28可知油菜脫出物中各物料的懸浮速度如表3表3 油菜脫粒混合物的懸浮速度Table3 The suspended veloc

46、ity of rape threshing mixture物料 油菜籽短莖稈角果殼輕雜物懸浮速度（m/s）6.27-7.286.46-7.345.42-6.052.48-3.41從上面的數據可以看出，最佳氣流速度為4m/s-6m/s，考慮到風力在篩咋后部會減弱，所以風機風速取6m/s，出風口與水平面夾角為25。篩架如圖8所示16圖8 篩架Fig8 Screen frame3.2.3 清選篩運動參數的確定在整個清選分離過程當中，如果短莖桿和角果殼能保持上行的趨勢和躍起，而油菜籽能上行、下行和發生躍起現象，則既有利于保證雜物快速從振動篩尾排出機外，同時又可以保證油菜籽有很好的透篩概率，從而獲得很好

47、的清選效果。引入加速度比 （5）2r/gK式中 曲軸角速度（）1s R曲軸半徑（m） G重力加速度（m/s）經人對油菜脫出物中各脫出物的上行下行及躍起形式進行分析（分析過程見參考文獻，這里不詳細敘述），得出最佳的加速度比K的取值范圍為2.75K3.4，曲軸半徑r已經確定為25mm，相應的可以算出曲軸轉速n為250-350r/min，這里取350r/min。篩子的振幅約為兩倍的曲軸半徑為50mm。3.2.4 風機參數的選擇 本機風選機構采用農機中廣泛采用的農用型風機,雙面進氣，葉片平直,外形為切角矩形,這樣能使氣流沿出口寬度方向的不均勻性別得到改善，殼體采用圓筒形,前面已經說明油菜脫出物清選的相

48、對較好風速為， 在標準狀況下，空氣的46pVm s容重為.那么風機的風速為，初步選取風機的風速為。37 .12mN6 8m s6m/sv （1） 本機設計輕夾雜物的質量為則空氣的流量為：10.14qkg s 10.140.460.3qQ（6）式中輕雜質質量與空氣之比的系數，3 . 02 . 017（2） 風機的全壓力：P dsPPP（7）式中風扇的靜壓，距離下篩為 30 毫米左右，sP 風扇動壓，dP22312.7 61 10 30 1023.1622 10sdvPPPghPag 式中水的密度，31mkg3.2.5 風機的參數計算（1） 葉輪的外徑22 2606023.16 100.35750

49、0.3 12.7PgDmn（8）式中壓力系數，4 . 03 . 0 風機轉速，取n750minr（2） 風扇進風口的直徑22 0(0.650.8)=(0.650.8) 0.350.22750.28mDD（9）取 0.28m。（3） 風扇寬度B sBB) 19 . 0(（10）式中篩子寬度，故取。sB900Bmm（4） 風機出風口高度22h 0.460.080.9 6QhmBv（11）（5） 風扇功率18 ,0.46 23.160.11102102 0.96QPNkw（12）（6） 葉輪參數葉片的寬度 (0.80.9)0.9 0.9810bBmm（13）葉片的內徑 12(0.35 0.5)(0.

50、35 0.5) 0.350.1225 0.175DDmm（14）取 0.15m。葉片數,取片。64z4z3.3 機架機架在脫粒機中用于容納和支承各種零部件。本設計機架主要受力部分材料采用厚的角鋼，受力較小部分則采用的角鋼。由于整機工作過36 36 5mm30 30 2mm程中會出現比較大的抖動，對機架的強度要求比較大，所以對焊接的要求比較大，本機架采用角焊。角焊中，焊縫高度指直角三角形的直角點到斜邊的距離，這個距離已經比較適合用于整機震動比較大的部件上。機架外殼為覆蓋件，對設計強度要求不大，采用 1mm 厚的薄鋼板沖壓或卷制折彎，各個部件間的的銜接主要采用焊接和螺栓緊固。行走輪采用螺栓固定在機

51、架下端。3.4 皮帶輪的設計與計算3.4.1 滾筒軸上輸入皮帶輪系的設計 （1）帶型的選擇。根據總體方案的選擇，選用的是4馬力的柴油機或汽油機，其額定功率為3左右，轉速不一致，通過在柴油機或汽油機上裝減速器變速為kw1800r/mm，此次設計以此為原動機的轉速。查機械設計手冊29的工況系數1.1。可得計算功率為： (15)3.3capKpkw 小帶輪轉速1800r/min，根據這個數據，查手冊選擇采用 A 型帶。3.3capkw（2）帶輪直徑與帶速的確定。小帶輪的直徑通過查機械設計手冊29，有，其中是 V 帶的最小基準直徑，過小，會降低皮帶的使用壽命；反min1ddddmindd1dd過來，雖

52、然可以延長皮帶的使用壽命，但是帶傳動的外形尺寸隨之增大。19選取小帶輪的直徑。滾筒上大帶輪轉速為750r/min，傳動比195ddmm大帶輪的基準直徑，取217500.4161800nn21(1)2.4 75228dddidmm。2224ddmm 上式中是 V 帶傳動的滑動率，值很小，在計算中可以忽略不計。 帶速的計算：max1100060/vndvd 代入數據得 10.5/vm s 對于普通的 V 帶，太小傳遞的功率小，太大則離心力過大，計smv/255max算的結果在合理范圍內，符合設計要求。（3）帶的基準長度和軸間距的確定。由公式 （16)(2)7 . 021021ddddddadd（代

53、入數據得 。0500amm 所需帶的基準長度為： 200122102/ 2()() / 4dddddLadddda（17） 代入，得 0500amm195ddmm2224ddmm01509.4dLmm則實際的軸間距為 2/ )(00ddLLaa代入數據的實際的軸間距為 。545.5amm（4）驗算小帶輪包角 由下式可求帶輪包角： （18)3 .57/ )(180121adddd 180(22495)/545.5 57.3 166.44 一般，最小不低于，小帶輪包角合適，不需要使用張緊輪。120190（5）確定 V 帶根數。V 帶根數可由以下公式計算： (19) lAcckkpppppz000其

54、中功率增量，考慮傳動比時，在大帶輪上的彎曲應力較小，在壽命相0p1i同的條件下，可以增大傳遞的功率。 包角修正系數，考慮包角不等于時對傳動能力的影響。Ak180 帶長修正系數，考慮包角不為特定長度時對傳動能力的影響。lk 單根 V 帶的基本額定功率。0p20 查機械設計手冊29可得：，=0.96，=0.99，= 00.03pklk0p1.34kw帶入數據得，圓整后取 V 帶根數。3.31.340.30.030.99 0.962.28z 3z（6）單根 V 帶預緊力的計算。根據公式 (20) 20/5 . 2500qvzvkpkFAcA = =25002.50.965.5/0.99 3 180.

55、1 18 （）77N（7）計算壓軸力。根據公式 (21)2/sin210zFFQ代入數據 2 77 3 sin166 / 2596QFN 3.4.2 V 帶輪的設計這組 V 帶輪主要設計大帶輪，也即滾筒上的皮帶輪。設計 V 帶輪時應滿足的要求有：質量小；結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速高時要經過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 30帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為 HT150 或 HT200；轉速高時宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成） ；此次設計采用 HT200 材料。鑄鐵制 V 帶輪的典型結

56、構有以下幾種形式：1.實心式；2.腹板式；3.孔板式；4.橢圓輪輻式。因為這組帶輪時，所以采用孔板式。112249529100Ddmmmm查機械設計教材確定下列參數： 基準寬度=11mmdb 基準線上槽深=2.75mmminah 基準線下槽深=8.7mmminfh 槽間距mm3 . 015e 第一槽對稱面至端面的距離mm2110f 最小輪緣厚=8mmmin 帶輪寬50Bmm 外徑2230adaddhmm ,為軸徑1(1.82)190ddmmd =133mm)(5 . 0110dDD =40mm)(3 . 02 . 0(110dDd =10mmBC)4171(CS 21=55mmdL)25 .

57、1 (3.4.3 滾筒上輸出皮帶輪系的設計滾筒軸上輸出軸皮帶輪主要是輸出動力給風機和振動篩，使之運動配合清選。其設計過程與上述一樣，這里不再贅述。風機和振動篩都采用單 V 帶傳動，都是 A 型帶，兩皮帶輪對軸的壓軸力共為 850N,向下。具體見附圖。3.4.4 滾筒軸的結構尺寸設計已知滾筒軸上的輸入功率，轉速。13Pkw2750nr m （1）選擇材料，初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。mind查表，取 C=110，于是得 (22)233min2311017.46750PdCmmn最小軸徑顯然是安裝大帶輪處軸的直徑，由于此處開鍵槽故將直徑加大，取。1 222dmm （2

58、）軸的結構設計。根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度： 1) 為了滿足大帶輪的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，故取第 2 段的直徑；左端用軸端擋圈對帶輪進行軸向固定，螺栓緊固軸端擋圈的結構尺寸225dmm查表（GB/T892-1986） 。查表可得普通 V 帶帶輪寬（輪min(1)250Bzefmmz槽數， 槽間距，第一槽對稱面至端面距離） ，取 B=55mm，現取，大ef155lmm帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查表選用的平鍵尺寸為：bhL=6mm6mm32mm。 2) 初步選擇滾動軸承。軸主要承受徑向力作用，為安裝方便，選用 UCP 軸承，即帶座軸承，其力學性能和深溝滾子軸承一樣

59、，因為，所以取 UCP205 軸承，225dmm其寬度 B=34mm，結合機架布置，取，右端軸承的左側面采用軸肩定位，查249lmm表得 PCU205 型軸承的定位軸肩高度 h=2mm，因此。329dmm 3） 滾筒輻板與軸配合長度是 40mm，考慮到與機架的配合要求，取第 4 段得得長度的距離。左端采用軸肩定位，軸肩高度 2mm，所以。350lmm434dmm4）第 4 段軸上無其他元件，直至滾筒中間輻盤，取。余下的軸段，4550lmm按照上述方法進行設計，其中第 8 段和第 2 段，第 3 段和第 7 段尺寸是一樣的，再查表確定個鍵的尺寸和型號。設計完成后軸的結構簡圖和尺寸如表 6 和圖

60、9 .表 6 軸的結構示意圖Table6 The axis structure sketch map22軸端號直徑長度配合零件有無鍵12255皮帶輪有6 6 32 22549軸承無32950滾筒輻板有8 7 32 434550無無53810無無634560滾筒輻板有10 8 32 72950滾筒輻板有8 7 32 82549軸承無92240皮帶輪有6 6 32 圖 9 軸的結構示意圖Fig9 The structure diagram of axis4 主要零部件的校核4.1 軸的校核4.1.1 軸的受力分析已知皮帶輪壓軸力分別為,滾筒和皮帶輪的重力,作用點離軸12596,850FN FN承非