【正文】 主梁構(gòu)成。機(jī)架是玉米脫粒機(jī)的主要支撐，它承擔(dān)著脫粒機(jī)的主要重量和動力、負(fù)載和力矩，因此它的設(shè)計是許強(qiáng)不弱的部分。機(jī)架要保持穩(wěn)定，以便做到機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會產(chǎn)生晃動、歪斜，造成人身危險。因此為了機(jī)架的堅固，玉米脫粒機(jī)的設(shè)計采用三毫米厚的角鐵制成。 關(guān)鍵參數(shù)的確定由文獻(xiàn) [4]查得，小型的玉米脫粒機(jī)的相關(guān)設(shè)計參考數(shù)據(jù)：脫粒機(jī)主軸為600～900r/min，柵格式凹板的直徑為 315 ，其凹板的長度為 535 ，在主軸mm上設(shè)有四條釘齒條，每條釘齒條上均勻分布著 8 個釘齒，總共 32 個釘齒呈螺旋均勻安裝，以便玉米芯隨螺旋釘齒的螺旋作用排出機(jī)體外，釘齒滾筒的直徑為200 ，滾筒上伸出滾筒部分釘齒的長度為 15～30 ，滾筒釘齒的線速度一般m為 6～10m/s 。 釘齒條的受力根據(jù)實際測量得知，每個釘齒的均勻受力約為 40 。當(dāng)玉米脫粒機(jī)正常工作N時，釘齒滾筒上的釘齒條快速旋轉(zhuǎn)，其中均有兩條釘齒條受玉米所給的切向力，而另外兩個釘齒條是空行程，因此 5602740????ZMNF(即玉米脫粒機(jī)正常工作時，受到的切向力為 560 )N式中： —釘齒所受的力；N—參與工作的釘齒個數(shù)；—參與工作的釘齒條數(shù)。Z 釘齒的轉(zhuǎn)速當(dāng)玉米脫粒機(jī)的釘齒滾筒快速轉(zhuǎn)動時，其上釘齒條上的釘齒同樣有一定的轉(zhuǎn)速，這個轉(zhuǎn)速源于主軸的轉(zhuǎn)速和釘齒的半徑?？紤]到要與多功能切碎機(jī)同軸，則轉(zhuǎn)速相同，在此以 =720 r/min 為脫粒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行計算。取釘齒伸出滾筒部軸N分為 20mm，即 m/????? 軸軸軸V?（范圍在 6～10m/s 以內(nèi)，滿足要求）式中：V—釘齒的轉(zhuǎn)速；—脫粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速；軸N —軸心到釘齒頂部的距離。R 釘齒滾筒的功率玉米脫粒機(jī)所需功率為 ，應(yīng)由脫粒機(jī)的工作阻力和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)求定，即：WP，計算求得10VFPW?? ???? 釘齒滾筒的設(shè)計釘齒滾筒主要由釘齒條、釘齒、端面圓盤組成。釘齒條是玉米脫粒機(jī)的主要脫粒部件，它的設(shè)計關(guān)系到玉米脫粒機(jī)質(zhì)量的好壞，關(guān)系到玉米脫粒機(jī)正常工作時整體的脫粒效果以及脫粒后將玉米粒和玉米芯分離的情況。它的功能是采用脫粒滾筒上的四條釘齒條，均勻快速地轉(zhuǎn)動，工作時將玉米填入脫粒機(jī)中，主軸的轉(zhuǎn)動帶動固定在釘齒滾筒上的釘齒，釘齒的頂端以一定的速度對玉米進(jìn)行強(qiáng)行脫粒。玉米在經(jīng)過四條釘齒條的快速旋轉(zhuǎn)下脫粒，四條釘齒條上的釘齒呈螺旋排列，目的在于將玉米芯順著釘齒的螺旋推力排出機(jī)體外。同時，每一條釘齒條上的釘齒同樣在進(jìn)行脫粒，以便達(dá)到有較高的脫粒率。玉米脫粒機(jī)的主要功能是脫粒，而釘齒條在工作中起到了重要作用，因此，釘齒條的設(shè)計是脫粒機(jī)的設(shè)計的主要部件。 釘齒滾筒總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計從釘齒條的功用及其工作要求可以判斷出釘齒條的工作強(qiáng)度很大。由文獻(xiàn) [4]查得，玉米脫粒機(jī)的釘齒滾筒上安裝有四條釘齒條，相互之間相差 ，而且每09條釘齒條上安裝釘齒的個數(shù)范圍在 7～10 個。四條釘齒條均勻安裝在釘齒滾筒上。釘齒在釘齒條上均勻的呈螺旋排列方式安裝。在釘齒條的兩端分別用一個圓盤固。在兩個圓盤上均勻開有釘齒條寬厚的方孔，四個方通孔均勻呈 分布，然后將0四條釘齒條從四個方孔中穿過，使釘齒條穿過方孔，而且在圓盤的表面留出 2～3。因為連接是采用焊接完成，這樣結(jié)構(gòu)更加堅固、穩(wěn)定、可靠。m圓盤將釘齒條固定，但由于釘齒條過長，因此，在主軸的三分之一處和三分之二處，采用直徑是 的鐵柱使釘齒條與主軸相連。它們的連接方式采m10?d用焊接式，這樣可以增加釘齒條的剛度，以便釘齒條受到較大力時不易損壞，同時也使軸的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度有很大的增加，使釘齒條的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度增加，使釘齒滾筒的整體剛度和強(qiáng)度也有極大增加，同時也提高主軸和釘齒滾筒之間的固定性和穩(wěn)定性。 釘齒條的設(shè)計釘齒條的功用是固定釘齒的相對位置，使釘齒在正常工作過程中能夠持續(xù)正常的工作。釘齒所受的脫粒力直接傳遞到釘齒條上，釘齒條承受著釘齒的切向力，所以釘齒條應(yīng)該采用足夠強(qiáng)度和剛度的材料制成。由文獻(xiàn) [7]可以查得，材料選為45 鋼。綜上所述，設(shè)計的釘齒條的長寬高為 。因每根m94053?釘齒條上要安裝均勻分布的 8 個釘齒，所以釘齒條上要按要求設(shè)計均勻的呈螺旋分布的通孔，其直徑為 ，所形成的螺旋線的螺距為 64mm(即同一釘齒m10?d條上相鄰兩通孔距離為 64mm)。在釘齒條每個通孔的上端邊沿沿通孔排列的方向，分別開有兩個長為 ，高為 ，寬為 的小槽，目的是為了在釘齒安裝22在釘齒條上時，這個小槽可以和釘齒上的凸楞相配合，這樣可以使釘齒在釘齒條上周向固定，而且在釘齒正常工作時，也同樣使釘齒相對釘齒條固定，不宜使工作時釘齒和釘齒條脫落。兩種釘齒條的結(jié)構(gòu)圖分別如圖 (a)、(b)所示。圖 釘齒條結(jié)構(gòu)圖 釘齒的設(shè)計釘齒是玉米脫粒機(jī)的主要工作部件，它在工作時直接與玉米相接觸，而且它的接觸頻率很高，尤其是在入料口的部位，這個部位的釘齒摩擦相當(dāng)頻繁。因此，在設(shè)計釘齒時應(yīng)當(dāng)考慮到釘齒的工作強(qiáng)度和工作環(huán)境等問題，這里采用了文獻(xiàn) [7]中建議的 45 鋼。為了使釘齒在釘齒條上的相對固定，在釘齒上增加小凸楞，與釘齒條上的小凹槽相配合，使釘齒和釘齒條固定。釘齒直徑 ，長為m12?d，每個釘齒均穿過釘齒條，然后用螺母擰緊。其余尺寸見其結(jié)構(gòu)圖 。m45圖 釘齒結(jié)構(gòu)圖 圓盤的設(shè)計 圓盤是將釘齒條與主軸固定的主要部件，它不僅起連接作用，而且還承擔(dān)著釘齒和釘齒條傳遞的力矩和彎曲及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。它位與釘齒條的兩端，同釘齒條及軸均采用焊接方式連接。由文獻(xiàn) [7]查得圓盤的材料采用剛度和強(qiáng)度較好的 45 鋼制成，其上均勻分布著四個長方形的通孔，目的是為了固定安裝釘齒條。圓盤中心裝套在主軸的直徑( )上，其中心孔直徑設(shè)定為 ，以便安裝在軸m40?d m41上。為使玉米脫粒完全，在釘齒條上靠近出芯口的一端選的是直徑 的230?d圓盤，圓盤上長方孔的底線距圓盤的中心為 ；在釘齒條的另一端選直91?L徑為 ,長方孔的底線距圓盤的中心為 。兩圓盤的厚度均選20?d 862為 ，其上的長方形孔高為 、寬為 。大圓盤結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示。圖 圓盤結(jié)構(gòu)圖 柵格式凹板的設(shè)計在玉米脫粒機(jī)中，柵格式凹板是與釘齒滾筒相配合的重要部件，其截面呈半圓形。柵格式凹板有兩種功能：其一，是將玉米脫粒后，使玉米粒從柵格式凹板的縫隙中漏出，而玉米芯被釘齒滾筒上的釘齒螺旋排列推出機(jī)體外，從而使玉米粒和玉米芯分開，從不同的出口排出機(jī)體，達(dá)到玉米脫粒清選的作用；其二，柵格式凹板是利用鋼筋橫向焊接而成，鋼筋之間有約 寬的縫隙，這個縫隙可m10以將玉米卡在兩根鋼筋的縫隙之間，以便于釘齒對玉米進(jìn)行快速、穩(wěn)定的脫粒。柵格式凹板由 根直徑 ，長為 的鋼筋，加上凹板兩邊兩25m7?d53?L個直徑為 ，厚度為 ，寬度為 的固定鐵條組成。由31?d18h于柵格式凹板是半圓筒型，所以鋼筋的兩端固定是采用半圓式的鐵條制成，而且，在凹板的三分之一處和三分之二處都有很薄的鐵條相連加固，相應(yīng)的鐵條選為厚度為 ，寬度為 。這種方式也同樣是采用文獻(xiàn) [7]中的參數(shù)來確m25?L定的。柵格式凹板與機(jī)架相連接，同樣采用焊接的形式連接。因為柵格式凹板要安裝在機(jī)架上，所以將柵格式凹板兩端的鐵條和中間的鐵條都焊接到機(jī)架上。這樣，可以加固機(jī)體與柵格式凹板的連接質(zhì)量，在正常工作時，由于有機(jī)架的固定支撐，可以使柵格式凹板的工作穩(wěn)定性更高。從整體來講，也達(dá)到了脫粒機(jī)的一體化的設(shè)計，提高整體剛度。柵格式凹板的結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。圖 柵格式凹板結(jié)構(gòu)圖 傳動軸的設(shè)計傳動軸是玉米脫粒機(jī)的主要設(shè)計部件之一，它在玉米脫粒機(jī)正常工作過程中，承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動軸上的回轉(zhuǎn)零件。玉米脫粒的瞬時沖擊很大，而且沖擊次數(shù)很頻繁，因此傳動軸的設(shè)計是很關(guān)鍵的一個步驟。它的主要功用：一是支撐軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置；二是傳遞軸上的運(yùn)動和動力。根據(jù)玉米脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、組成形狀、工作強(qiáng)度和環(huán)境的要求，玉米脫粒機(jī)的主軸選用階梯軸。此軸的設(shè)計如下。 確定軸的最小直徑根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來初步計算確定其最小直徑，可利用經(jīng)驗公式 d≥ 式()30nPAW式中： —軸常用的幾種材料的 的 值；0A??T?0—主軸上的功率 ；WPk—主軸上的轉(zhuǎn)速 。nr/min軸的材料由文獻(xiàn) [7]查得，應(yīng)選取調(diào)質(zhì)處理的 45 號鋼， ，aMP650?B?，于是得180?A ???d軸的最小直徑用于安裝聯(lián)軸器，且在軸上開有鍵槽。因此，為了開鍵槽又不影響軸的強(qiáng)度，可以使軸的直徑增加 5%，以提高軸的工作強(qiáng)度。即 25%)1(23)51(?????d軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑。查文獻(xiàn) [8]得，選用 GY 型凸緣聯(lián)軸器。其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，拆裝方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 ≤ 式()950wcwzTztPTKKn??nT即 .???式中： — 驅(qū)動功率，kW；wPN — 工作轉(zhuǎn)速，r/min；— 動力機(jī)系數(shù)，查文獻(xiàn) [8]取得 ；K— 工況系數(shù)，查文獻(xiàn) [8]取得 ；— 啟動系數(shù)，查文獻(xiàn) [8]取得 ；z— 溫度系數(shù)，查文獻(xiàn) [8]取得 ；t— 公稱轉(zhuǎn)矩， 。nTNm?根據(jù)以上計算，查文獻(xiàn) [8]表 ，選取 GY3J1 型凸緣聯(lián)軸器。該型聯(lián)軸器的主要技術(shù)參數(shù)有：公稱轉(zhuǎn)矩為 ；許用轉(zhuǎn)速 ?；軸孔直徑 ；軸孔長度為[]950r/inn?125d?L=44mm；D =100mm；D 1=45mm； ； ；s =6mm；轉(zhuǎn)動慣量為30b146；質(zhì)量為 m=。聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖 所示。?圖 GY 型凸緣聯(lián)軸器 確定軸的各段直徑和長度求出軸肩處的圓角半徑 的值。軸端倒角在軸的兩端均為 ，小軸肩為r ??452軸肩的作用是使階梯直軸在軸徑改變截面上減小應(yīng)力集中。軸的結(jié)構(gòu)圖如??451圖 所示。圖 軸的結(jié)構(gòu) 求出軸上載荷① 求軸上的輸入轉(zhuǎn)矩的大小 根據(jù)公式 ??式中： —主軸上的功率 ；pkW —主軸的轉(zhuǎn)速 。nr/mi即 ?????T② 釘齒條上的合力根據(jù)公式 求得RFt式中： —軸心到釘齒頂部的距離即 ??tF根據(jù)公式 求得%?tr式中：80%—徑向力占圓周力的百分?jǐn)?shù)（由文獻(xiàn) [4]查得）即 ?r根據(jù)公式 求得?tan??aF由于玉米脫粒機(jī)的主軸軸向不受力即 0a圓周力 、徑向力 、軸向力 的方向如圖 (a)所示。traF③ 軸上水平面內(nèi)所受支反力 根據(jù)公式 求得321LRtH???式中： —軸上Ⅲ—Ⅳ段中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處的距離(232 )；2L m—軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離3(443 )。m即 ????HR根據(jù)公式 求得 2tF?即 ④ 軸在垂直面內(nèi)所受的支反力根據(jù)公式 求得321LRRarv????即 ??v根據(jù)公式 求得12vrF??即 )(vR⑤ 作彎矩圖 在水平面內(nèi)，軸上 、 、 三點(diǎn)的彎矩為：BCD根據(jù)公式 0?HM 求得21LRC?即 ?????CHM作水平面內(nèi)彎矩圖，如圖 (b)所示。在垂直面內(nèi)，軸上 、 、 三點(diǎn)的彎矩為： BCD根據(jù)公式 0?VM 求得21LRvc?即 ???? 根據(jù)公式 求得Favc???212即 .3)0.( ??M作垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖 (c)所示。 合成的彎矩為 0?DB )()(211 ?????CVHc m9222cvM作軸的合成彎矩圖，如圖 (d)所示。⑥ 作彎矩圖 根據(jù)公式 求得npTCB???6105.即 ???式中： —主軸上的功率 ；PkW —主軸轉(zhuǎn)速 ；nr/min。0?DT作軸的彎矩圖，如圖 (e)所示。⑦ 作當(dāng)量彎矩圖（彎矩、扭矩合成圖）B 點(diǎn) ??????TMBCa?C 點(diǎn)左側(cè) .0 )()()(221 ? ?????cD 點(diǎn)右側(cè) ??cca作軸的當(dāng)量彎矩圖，如圖 (f)所示。圖 軸的受力及彎扭圖 校核軸的強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度時，通常只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度（既危險截面 c的強(qiáng)度） 。由經(jīng)驗公式及上面計算出的數(shù)值可得出。公式 ≤ 式()WTMcac22)(????????式中： —軸的抗彎截面系數(shù)；W —軸的許用應(yīng)力， 。按軸實際所受彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性，在 、??aP ??b1??、 中選取其相應(yīng)的數(shù)值，從文獻(xiàn) [9]可以查出。b0??b1? a31 ???cac? 由文獻(xiàn) [7]查得，對于 的 45 鋼，承受對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)aMPB力 ??aP5?Ⅲ?＞ 。?c 入料口及