【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 樣一來(lái)玉米棒就不會(huì)被滾筒擠到脫粒輔助軸外，二來(lái)增大了玉米、滾筒上的板齒及脫粒輔助的摩擦。玉米在這些力的的作用下既滾動(dòng)又滑動(dòng)，以達(dá)到擠搓脫粒的效果。 二 .玉米脫粒機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式與最優(yōu)工況的選擇 2． 1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用與型式 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是把人腳一定行程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)大小齒輪嚙合增速后，把轉(zhuǎn)動(dòng)傳給小齒輪，從而帶動(dòng)工作部件轉(zhuǎn)動(dòng)。使工作部件具有足夠的線速度達(dá)到滿足工作的要求。能滿足上述要求而廣泛使用的機(jī)構(gòu)為曲柄腳踏式玉米脫粒機(jī) 5 搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，我們把 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)分為三種形式： a） .拉桿式 搖桿和踏板支桿為一直桿，統(tǒng)稱總搖桿 , 是最早統(tǒng)型第 737型（圖 ）。該機(jī)構(gòu)為左右兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這個(gè)搖桿的支點(diǎn)在它的一個(gè)端點(diǎn)。工作時(shí)，連桿受拉力作用，總搖桿受拉力?？倱u桿長(zhǎng)等于力臂長(zhǎng)。即 2/sin2 )1( ?isL ?? ,其中 L 為總搖桿長(zhǎng)度， S 為踏板行程，Φ為踏板搖角。 該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是搖桿很長(zhǎng)，操作省力，各支點(diǎn)及鉸接點(diǎn)受力小，耐磨。其缺點(diǎn)是受結(jié)構(gòu)限制搖桿支點(diǎn)位于禾斗壁上，不耐磨易松動(dòng)。而雙面?zhèn)鲃?dòng)由 于制造精度低很難達(dá)到同時(shí)傳動(dòng)的目的，也造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。 b）壓桿式 搖桿和踏板仍為一直桿，支點(diǎn)在中間的直桿形，又稱蹺蹺板形（圖 ）。工作時(shí)連桿受壓。總搖桿等于力臂長(zhǎng)與重臂長(zhǎng)之和，即2/sin2 )1( ?isL ?? , 其中 i 為力臂比 ,它等于力臂長(zhǎng)與重臂長(zhǎng)之比。 該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是把搖桿支點(diǎn)從禾斗移出，裝在機(jī)架上，采用單邊傳動(dòng)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。其缺點(diǎn)是搖桿短小費(fèi)力，連桿為壓桿不穩(wěn)定易變形，各支點(diǎn)及鉸接點(diǎn)受力大，磨損快，現(xiàn)很少采用。 c）擺桿式 搖桿和踏板桿不是一直桿 ,而 成一定角度，搖桿和踏板為曲桿 , 支點(diǎn)在一端（圖 ）。工作時(shí)連桿受拉，而總搖桿長(zhǎng)等于力臂長(zhǎng)與重臂長(zhǎng)之和，即 2/sin2 )1( ?isL ?? 。 圖 4 支點(diǎn)在一端的直桿式 腳踏式玉米脫粒機(jī) 6 圖 5 支點(diǎn)在中間的直桿式 圖 6 踏板和搖桿為曲桿式 圖 7 驅(qū)動(dòng)構(gòu)設(shè)計(jì) 上述三種機(jī)構(gòu)，在保證擺角Φ和一定的踏板行程 S 的情況下，支點(diǎn)在一端的總搖桿長(zhǎng)度最短。 它的特點(diǎn)是，該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是單邊傳動(dòng)，把搖桿支點(diǎn)移到機(jī)架上，連桿為拉桿，各支點(diǎn)和鉸接點(diǎn)受力較小，踏板也較長(zhǎng)，也省力。因此，該機(jī)構(gòu)是目前比較理想的一種形式。 腳踏式玉米脫粒機(jī) 7 2． 2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最優(yōu)工況及曲柄最佳位值的選擇 當(dāng)確定了踏板和搖桿為曲桿這種形式后，我們?cè)龠x擇該種機(jī)構(gòu)的最優(yōu)工況。因?yàn)槿肆C(jī)具是以人力為動(dòng)力，所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一定要把省力、減少疲勞為目標(biāo)，即當(dāng)踏力一定時(shí)能產(chǎn)生最大的驅(qū)動(dòng)力矩，這就要求傳動(dòng)角接近 900，各構(gòu)件支點(diǎn)和鉸接點(diǎn)受力最小。能滿足上述要求的工況是當(dāng)踏板位于水平位置時(shí)，連桿與搖桿和曲柄相垂直。 當(dāng)確定了最 佳工況后，就要確定在滿足最佳工況下曲柄的最佳位置（即曲柄與水平面的夾角）。為分析方便，在圖 4 中，過(guò) A 點(diǎn)作直線 AC3，平行與 BC 交CD 于 C3。使∠ DAC3＝∠ EDC＝α。設(shè)曲柄 AB 長(zhǎng) a，支點(diǎn)距 AD 長(zhǎng)為 d，則連桿長(zhǎng) b = d cosα，搖桿長(zhǎng) C = a ＋ d sinα。從滿足曲柄存在條件來(lái)看，應(yīng)使 a ＋ d＜ b ＋ c，即 a ＋ d＜ d cosα＋ a ＋ d sinα，化簡(jiǎn)后得出： cosα＋ sinα＞ 1，從數(shù)學(xué)中知， cosα＋ sinα的最大值是當(dāng)α = 450時(shí)，因此曲柄與水平的夾角α為45 度。 三 .玉米脫粒 機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要求 由于腳踏式玉米脫粒機(jī)是以人力為動(dòng)力進(jìn)行脫粒，因此在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)必須滿足省力、人體不易疲勞等要求。所以，所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)踏板腳踏頻率不能高，踏板行程不能大，踏板在最低位置應(yīng)接近不動(dòng)的腳底，滾筒轉(zhuǎn)速應(yīng)均勻，腳踏應(yīng)省力等。因此，在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足如下要求 [4]： 3． 1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)位置必須滿足省力的要求 如圖（ ）所示，當(dāng)踏板向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程為做功行程，在做功行程內(nèi)做功是不均勻的，當(dāng)在做功中段附近，踏板近水平位置時(shí)，人易用力，作用力也大，而且力臂也大，所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩 也大，因此希望當(dāng)踏板近水平位置時(shí)，搖桿能和曲柄平行并與連桿垂直，使得此時(shí)傳動(dòng)角 γ 接近 90○ ，以產(chǎn)生最大的驅(qū)動(dòng)力矩。 3． 2 踏板行程 S和擺角φ的設(shè)計(jì)要求 由圖 ()看出，踏板行程 S 是指踏板在兩個(gè)極端位置時(shí)，踏板最端點(diǎn)的垂直距離。踏板行程過(guò)大，腳提得過(guò)高易疲勞，過(guò)小則做功小，用不上力，根據(jù)實(shí)際使用情況看，最合適的踏板行程一般在 180～ 220mm 范圍內(nèi)。踏板行程確定后，腳踏式玉米脫粒機(jī) 8 踏板擺角越小，連桿和搖桿的夾角越接近于 90○ ，越有利于傳動(dòng)，但擺角越小，擺桿支桿必然要加長(zhǎng)，引起結(jié)構(gòu)不緊湊，同時(shí)踏板支桿的剛性也差，工作一 段時(shí)間后，踏板易傾斜，造成齒輪偏磨。擺角過(guò)大，腳面與踏板接觸面小易疲勞，腳上有泥時(shí)也容易打滑傷腿，所以一般情況下擺角在 30○ ～ 35○ 內(nèi)比較合適。 3． 3 行程速比系數(shù) K 和極位夾角θ 極位夾角是當(dāng)搖桿處在上下極限位置時(shí)，即曲柄為上下死點(diǎn)位置時(shí)，連桿相對(duì)應(yīng)的夾角。 K=180176。 +θ /180176。 θ K— 行程速度變化系數(shù) θ — 極位夾角 脫粒機(jī)工作時(shí)，當(dāng)踏板由上死點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，人腳用力踏下是一個(gè)做功過(guò)程，當(dāng)踏板由下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人腳不能做功，依靠滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一面完成脫粒做功，一面帶動(dòng)踏板向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng) k＞ 1 時(shí)機(jī)構(gòu)有急回作用，即踏板由下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，大齒輪的工作轉(zhuǎn)角小，有利于做功和滾筒的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，有利于力量的發(fā)揮，也可提高工作效率；但 k 過(guò)大即極位夾角過(guò)大會(huì)產(chǎn)生沖腳現(xiàn)象，所謂沖腳是指踏板向上運(yùn)動(dòng)速度太快，人腳尚未提起，踏板就打在腳板下方，使人產(chǎn)生疲勞，因此在選擇極位夾角時(shí)，應(yīng)保證不產(chǎn)生明顯沖腳前提下盡量取大值。 有關(guān)資料表明 ≥ K1,即θ≤ 176。時(shí)不會(huì)產(chǎn)生明顯的沖象 ,因此 ,在選擇極位夾角時(shí) ,應(yīng)保證在不產(chǎn)生明顯沖腳的的現(xiàn)象的提條件下 ,盡量取較大值。 3． 4 機(jī)架高度 H 當(dāng)脫粒機(jī)工作時(shí)，當(dāng)機(jī)架過(guò) 高不易投入料 (玉米 ),機(jī)架過(guò)低要彎腰也易疲勞。因此。機(jī)架高度應(yīng)以人的高度來(lái)衡量，一般情況下， H = 450～ 550mm 范圍為宜。 3． 5 踏板位置的確定 踏板運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，踏板最遠(yuǎn)端至集果箱后檔板的距離 L1 太大，工作時(shí)操作人員彎腰幅度較易疲勞，太短則膝蓋可能碰到集果箱后檔板，為了保證操作人員操作方便、舒適，一般合適的距離 L1為 170mm 左右。 腳踏式玉米脫粒機(jī) 9 3． 6 小齒輪中心位置的確定 小齒輪中心至集果箱后檔板的距離過(guò)大，工作時(shí)操作人員手外伸太遠(yuǎn)易疲勞過(guò)小則影響整機(jī)結(jié)構(gòu)，該距離大小取決于滾筒直徑、板齒的高低及板齒與檔板 的間隙。 L2的適宜值一般 270 毫米左右。 3． 7 搖桿、連桿和曲柄之間的相對(duì)位置確定 由于受沖擊的影響，人力脫粒機(jī)脫粒時(shí)其做功是不均勻的，在作功中段附近，踏板近水平位置時(shí)