小型户用清粮机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

本科毕业设计（论文）通过答辩  前  言  在农业脱粒生产中，当脱出物中的长茎稿分离出去后，谷粒中尚有短稿颖壳等夹杂物（合起来称为谷粒混合物），而将这些夹杂物清除出去，同时要使谷粒的清洁率不低于95损失率 也不能太高，就是设计清粮机的目的。 目前市场上的清粮机械种类不是很多，适合农民，特别是 适合经济 条件不算是太好的农民的清粮机械就更不多了，所以，本设计本着省材、经济、高效的目的，主要体现了为农户考虑的特点。由于要求结构简单，设计主要应用了轮系对各个动力需求处进行传动。在设计中，皮带轮的传动采用了二级传动，这样使得该机械更加紧凑，提高了效 率 ；筛子的驱动采用了偏心轮轴 机构，使机器在工作时的震动 得到很大程度上的抵消：风机采用的是大众型农用清粮风机；清粮方式是风选与筛选 （两层筛：上筛为鱼鳞筛，下筛为长孔筛  ） 结合的方式。本设计因实验条件的欠缺，所以主要是根据 前人的设计和现有的文献资料，进行的理论设计，主要设计了整体机构和部分主要的零件。  关键词 ：清粮机 ； 筛 ； 风机 ； 传动  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目  录  1 绪论  . 3 研究工作在国民经济中的实用价值与理论意义  . 3 研究主题范围内国内已有资料综述  . 3 论文所要解决的问题  . 3 2 工作原理与总体布置 . 3 作原理  . 3 子布置  . 3 体布置示意图  . 3 3. 各部分设计与计算 . 4 步选择电动机  . 4 角胶带的设计计算  . 4 带轮的结构设计  . 5 轮布置  . 7 心机构  . 8 间轴的设计与计算  . 9 的配合设计  . 10 粮筛  .机设计  . 本设计相关问题参数讨论  . 11 粮风机相关参数的讨论  .量 Q .机全压  . 12 机的功耗和效率  . 12 粒在筛面上的运动和筛子参数的选择  . 12 总  结  . 16 致  谢  . 17 参考文献  . 18 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 绪论  研究工作在国民经济中的实用价值与理论意义  本研究工作的内容就是设计小型的户用清粮机。当今中国的广大农村，经济还不是很发达，收入水平相对于发达国家还是比较低下的，他们很难支付联合收获 机昂贵的费用，因此小型的户用清粮机的价格符合他们的购买力，设计 也就具有一定的现实意义。另外，农村不比农场，农场都是大地块，农村大多是小地块，农民不具备使用联合收获机的条件，他们大多采用先收割，再场上脱粒、清粮，所以小型的 农用清粮机很符合他们的实际情况，具有广阔的市场前景，设计之同时也具有一定的经济意义。  研究主题范围内国内已有资料 综述  在农用机械行业中，清粮机已经不是什么新的话题，很早就有人去设计生产，随着我国农业的发展，清粮机也得到了长足的发展，改革开放以来，出现了很多类型的清粮机，但是大多是大中型的，主要是为大中型农场服务的，也就是说很少有农户直接使用的， 因此 很长时间以来， 很多地方的小农户 都是人工清粮，效率极其低下！  论文所要解决的问题  本论文所要解决的问题就是，设计一种小型的户用清粮机，并在实验样 机实验后，修改设计中的不足之处。在论文中将阐述：这种清粮机的生产率大约 2 吨每小时； 需要解决的问题有 动力的输出与传递问题；清粮筛子和风机的参数讨论问题等。  2 工作原理与总体布置  作原理      本清粮机所 处理的谷物是大豆和玉米，因为谷 物 混合物中含有较多的轻杂物，而且体积大，所以采用的形式是气流筛选 式， 先由风机将作物进行风选，经过风选后的作物落在筛面上进行进一步筛选，经过两层筛子的筛选后，作物方能达到清理的目的   子布置   上下两筛式：上筛清除颖壳等夹杂物；下筛清除草籽、瘪粒等比谷物小的杂物  体布置示意图  图 2体布置示意图  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3. 各部分设计与计算  步选择电动机  根据中国广大农民的实情，初步拟定该清粮机的生产率为 2t/h。经过粗略的计算和以前的经验，选择额定功率为 率为 83%，型号为 电动机；其转速为 50r/机轴基准直径为 D=22照此确定电机皮带轮的孔径） 。  角胶带的设计计算   （ 1） 确定计算功率 ，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的，即：  c a  P      k w（ 3 式中： P 传递的额定功率      作状况系数，取 ：   . 3 4 . 0 5 . 2     k w （ 2） 选择带型  根据计算功率n ，选定带型为 B 型普通 V 带。验算带速9 5 m /  00 0 9501801436 0 00 01 . ，满足条件。  其中： 180 为电动机带轮的基准直径（初步选定的）  1n 9 5 0 r/m 电动机的转速   设传动比为 i ，则由21D  3 得：           1 400i 180中间大轮转速为：  '21950 4 2 4 / m i   验算   2 2 1 424D i D 1 8 0 3 7 8 m ，根据机械手册上的数据选定 00：中间大带轮的基准直径。  （ 3） 确定中心距  初定中心距：0 1 2A ( 0 . 7 2 ) ( D D ) 4 0 6 1 1 6 0 m m 取 450带长度：  20 1 2 1 2 02L 2 A ( D D ) / 2 ( D D ) / 4  5 0 3 . 1 4 5 8 0 / 2 ( 4 0 0 - 1 8 0 ) / ( 4 4 5 0 )1836 根据实用机械手册，确定带长之尺寸。     8 3 6 m m 8 0 0 m m准确中心距为：  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 )4 4 21 8 3 6 3 . 1 4 2 9 0 1 8 3 6 3 . 1 4 2 9 0 1 2 1 0 0()4 4 2436 其中：  9 02 21 ，      2212 121004 )( （ 4） 验算主动轮的包角（即小带轮包角 1 ）  020160819180 ./)(  查表得：包角系数（ 5） 确定三角带根数 z  z )( （ 3 式中： 带的基本额定功率，取 带额定功率的增量，取 度系数，取 而可计算出 162z . 根，取 3根  （ 6） 计算预紧力 ，当考虑离心力的不利影响时，单根带所需的预紧力 2fv ，用 代入前式，并考虑包角对所需预紧力的影响，可将 算式子写为：  22 0F ).(（ 3 式中： q为 m 将数据代入 (4)式，  15 9 5529583 5 . 2500F 2o .).(.  （ 7） 称压轴力） Q 为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力 Q，如果不考虑带两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的两边的预紧力 i n 8 015158322s i n2 z FQ .                      （ 3 带轮的结构设计   设计 量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，转速高时要经过平衡，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为 3.2 m ），以减少带的磨损，各槽的尺寸应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。依照此要求，作出结构设计如下：  电动机带轮：选用 180 的腹板轮，根据电机轴的直径确定各相关尺寸（电机轴直径为 22。 . 中间大轮：选用直径为 400 的六孔板轮。  风机带 轮：选用直径为 180 的腹板轮。  各轮具体尺寸如图 3 3 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1图 3带轮  电机带轮：                     风机带轮：  d 22                            22d      4688 .                   408 .  762                       555 .   180D                           180D       18 72e                 18 72e  5216102 )()(   5216102 )()(  13s                                13s    槽宽  313b .                        槽宽   313b .                                 6K                               6K      大带轮 因为尺寸比较大，所以采用六孔板轮的形 式，其具体尺寸如图 3 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 1图 3带轮  中间大带轮：  22d                      16s      408 .              313b .  555 .                  400D                     6K  40 72200h       5216102 )()(   轮布置  因为电动机的速度比较高，但是筛箱的振动频率比较 低（即偏心轮的转速比较低），造成传动比较大，如果采用一级传动，会造成传送带较长，从而传动机构显的不紧凑，所以采用二级传动，在中间加上一个两个同轴的一大一小皮带轮，这样可以缩短轮的中心距，使机构变的比较紧凑，而且有利于保证传动的有效性，各轮的中心距为 436 其中中间小轮、风机轮为同样的轮 。  带轮传动布置方式如图 4。   2偏心轴小带轮   3 偏心轴大带轮   4风机带轮  图 3轮传动布置方式示意图  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 心机构  根据筛孔分离率与振幅频率关系曲线，选 择筛子的震动频率为 400幅为 9 图 3心机构  图 3心机构  设 定底架 45心距 杆 架杆 40 ,则  2 2 22 8 6 . 6 2 4 5 2 4 6 . 5c o  6 . 6 2 4 5c o s 0 . 1 5 3 2672222 8 6 . 6 2 4 5 2 4 0c o  6 . 6 2 4 5c o s 0 . 4 76 1 . 4 8买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 震动角度为 5 ,由此计算 振幅 5 . 1 22 s i n 2 4 028 . 5 6误差在允许范围，因此，假定尺寸符合设计要求。  间 轴的设计与计算  （ 1） 选择轴的材料为 45钢，调质处理。查表得：       b s - 1 15 9 0 M P a  2 9 5 M P a 2 5 5 M P a 1 4 0 M P a ， ， ，（ 2） 初步确定轴端直径  取系数 03，轴的输入端直径为 6 7 m  4041 0 33 . ，取 22（ 3） 轴的结构设计  取轴肩处的直径为 25 ，轴颈处配合为 a .,，轴的结构草图见图 3 计算支承反力、弯矩及扭矩。（图 3 1）支承反力  z F ( a b ) z F c 281R 3 1 5 8 . 1 5 3 0 2  4 1               1121z .                2）弯矩  0Ax z F a 3 1 5 8 . 1 5 1 0 8M 2 4 . 2 N  0 0 1 0 0 0 0Bx z F c 3 1 5 8 . 1 5 9 5M 1 0 0 N  0 0 1 0 0 0 3）扭矩（取扭矩折合系数 为  中间大带轮传递的转矩： 49 5 5 0 5 0T 1 .（ 3 4）计算弯矩据已求出的弯矩图和扭矩图，求出计算弯矩 2 . 8 7 222 ).()(                （ 3 5）校核轴的强度  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 对危险截面 A 处进行校核，先求出轴的抗弯截面模量  。   13 M P 00087102 .                            （ 3  M P 40W T . .                                  （ 3 式中： T 扭转剪应力，   T 许用扭转剪应力，取 30很明显，所选轴的强度满足工作要求，因为此轴为一级传动轴，是最容易出现疲劳磨损的零件，所以其它零件也满足强度要求，故在此省略其校核过程。  图 3轴 受力分析图  对正常工作条件下的滑动轴承，给定的间隙必须保证形成良好的润滑油层，形成液体摩擦状态。因此，所选配合的最小间隙 应大于形成最小油层的厚度，而最大间隙则应保证轴承机构有足够的同轴度、旋转精度和使用寿命等。鉴于此，查机械手册，确定了轴与滑动轴承的配合为，基孔制 H8/在查表确定 22 H8/ 基本尺寸 22属于大于 18 30尺寸段，查表得 3 m ， 2 m  对于基准孔 I=0，其 I+33 m  对于 表得 20 m ,其  ei=2072 m  所以 033002222H 8 . ， 020007202222. 皮带轮内孔与轴径处配合，采用基孔制，公差等级 便于拆装，选取较松的过买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 渡配合， H8/ 粮筛  为了使本清粮机能够适应较宽的范围，上筛即颖壳筛选用开度可调的鱼鳞筛。 因为它本身就具有较大的下移能力，而且还有气流的吹送，故筛面选择上 倾，下 倾角为正 值，这样可 以增加筛落强度，取 1=2o；下筛即谷粒筛倾角很小，选择下倾， 2=用长孔筛 ， 筛长 L 600筛宽 400  筛子的驱动：  上下筛组成一筛箱，一起由偏心轴连杆机构 驱动，二者惯性力得以平衡。  筛箱振动频率 与大带轮转速相同均 为 424 次 /分钟， 振幅 9 机设计  根据以往清粮机风机 设计， 采用 大众性 农 用清粮型风机，它的特点是风压低，流量大，机构简单，出口处风速均匀 。此风机风扇宽度较大， 叶片数较少（ 4z ）叶片为后向直叶片 ，外形为矩形 ，倾 角叶片能使宽 度较大的风机出口处气流速度不均匀性 得到改善。 风机中间采用镂空设计方式，减轻了机体重量。  图 3风机机构 图  叶片的画法：本设计中风机叶片采 用的是后向直叶片， 初步确定了为 需要说明的是，本设计中的清粮风机 是根据经验设计的，在以后将通过试验进行修正。  4. 本设计相关问题参数讨论  粮风机相关参数的讨论  表示风机工况的主要参数为流量 O。 在清 粮机上，出风口处气流速度 一个重要参数，但是在风机结构尺寸已定时， 具有确定的关系 。  量 Q   空气流量可按下式进行计算：  2                                         （ 4 式中：    B 风机出口宽度  S 风机出口高度  苏联 尔宾教授建议以下式计算 2V   C o sS i k m )(                               （ 4 式中： 豆、玉米为 . ）   筛片与水平面的夹角   谷粒与筛片的摩擦角  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 空气密度      m  现知玉米、大豆与钢板的摩擦角为 若取  ，将以上数据代入  （ 4 式，有： m . ，取平均值    /.    32Q B S V 0 . 4 7 0 . 1 5 1 0 . 8 0 . 7 6 4 m / s 机全压 P  计算公式：（ 4 式中： ，若以  /. 代入，则：  2d ，因 2V 为平均速度，而且出口处的速度之均匀性较差，故动压 ，若取 051. 则： 2d .。  来克服气流通过筛子和清粮室的阻力和运送轻杂物，我国农业机械手册根据前苏联的资料，建议双筛结构，取 2s  5  6P /  风机全压 2ds . 清粮室作为气流通道，其阻力甚小，风 机出口处动压在清粮室中有一部分转换成静压后可用于克服清粮室阻力，所以在出风管处气流静压很小。  机的功耗和效率  （ 1）  有效功率  Q 2 6 9 . 5 3 1 8 . 5N N 0 . 7 6 4 0 . 2 0 0 . 2 4 k  0 0 1 0 0 0 （ 4 （ 2） 轴功率 N  轴功率就是风机轴上的输入功率，若风机的全压效率为 则：   . 2 0 . 2 4N 0 . 2 7 0 . 3 2 k  7 3                               （ 4 （ 3） 电机功率风机需要的电机功率）                                                           （ 4 式中： m风机传动效率  （取 840. ）  K 电机容量储备系数（取 51. ）  m 0 . 2 3 0 . 3N 1 . 5 0 . 3 2 0 . 3 8  8 4 k ，取 粒在筛面上的运动和筛子参数的选择  在本设计中采用的是偏心轮连 杆机构，为了便于分析讨论，现将其简化为曲柄连杆机构，则曲柄圆心到 偏心轮 圆心 的偏心距，即：  谷粒在筛面上，必须对筛面有相对运动才能落入筛孔，而这种相对运动是由筛体运动传来的。本清粮机 的筛体是由双偏心轮连杆机构驱动的。  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 4子的运动机构  曲柄中心与连杆在筛体上的铰接点的连线即筛子的运动方向，其余水平方向的夹角 叫振动方向角，以逆时针方向为正，顺时针为负。筛面与水平面的夹角为 ， 小于谷粒与筛面的摩擦角 设筛体的两吊杆长度相等且互相平行，吊杆长度 和连杆长度远大于筛子的振幅，则筛上各点的运动轨迹相同，并近似于一直线。因此可将筛体 运动看作简谐运动。设筛子的运动以 向为正，谷粒沿筛面的相对运动以沿筛面向上为正，则筛子的运动可用下式表示：  位移                          速度                        加速度                        式中     r 曲柄半径   曲柄角速度  t 时间  在 232 时间内筛体的加速度为负值，方向向左，在 2523 时间内，加速度为正值，方向向右。惯性力 I 则与加速度方向相反。  设曲柄 P 位于 I 、 限时，加速度为正指向右方，此时作用于谷粒 M 的力有重力 筛面法向反力 N ，惯性力 ，其中 )( I S i nm g C o   设谷粒沿 向上滑动的加速度为2，则：  Fm g S i  o )(                                    （ 4 化简后可得：  )()( Co s)S i n (s 22                     （ 4 设 C o sC o s )( ，则：  )( Co s)S i n (2                             （ 4 当   >)( >0,谷粒将沿筛面上滑，当 1买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 时，即可求出谷粒的上滑的极限角速度。即  )( Co s)  令   ，)( 1K，则 1 时谷粒将向上滑动，因此可 得使谷粒向上移动的曲柄极限转速为：  )( r C os)n(304  当曲柄位于  限内时，筛体具有负加速度，使谷粒沿 面向下移动的力为： m g S i  o )(                              （ 4 将  o     t a  i  o  o t a  )(  代入上式，有  C o sS i o s)C o s (o 2 (                     （ 4 令 C o s )C o s(，则上式可写作  )()( Co sS i o 2                            （ 4 （ 4与（ 4的不同点在于 前是负号，而 是向 下的。由于 ，在左向时限内筛体的加速度为负， 最小值为 1 ，故在)( )( C o sS 对加速度等于零。令此时的 为 2 ，则被筛物沿筛面向下移动的筛体运动体制限界指标2K 为：  )()(Co sS i                      （ 4   当 0 时， )(  。  当 2时，谷粒才能向下滑动，此时曲柄的极限转速为  )( r C os)n(304 当 0 时，  )(   由于 )( I S i nm g C o 当 0N 时谷粒被抛起，即 )( 即  ：              )S i n (g C o  o 因为 最大值为 1，当)(  时，谷粒即被抛起。  买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 令)( K，则3谷粒将被抛起。  谷粒在筛面上的运动状态取决于筛子的运动指数 K 与 1K 、 2K 间的关系。随着相互关系的不同，可能有下列不同的状态：  2， 1            相对静止  21               仅向下运动，只有后移无前移  12               仅向上运动，只有前移无后移  213 可向上和向下运动，下滑 >上滑  12               可向下和向上运动，上滑 >下滑  经过以上的分析可以得出抛离条件为：抛离只能出现在右半周内即在232 内，即在后移过程中， 3K )( ，脱出物抛离筛面。抛离极限转速为3。  在本设计中，所设计的是清粮筛，要求无抛离，后移大于前移，运动特征值状态为：213 ，所取参数值为：   ，  ， &