【正文】 直徑D1：查閱《機械設(shè)計》書中表57，當選取B型V帶時，Dmin=125，推薦槽輪數(shù)為2～8，初選主動帶輪D1=140mm。計算V帶的速度V：m/s在5~25m/s范圍內(nèi)，因此速度符合V帶要求。電動機與主軸傳動比： 計算從動帶V輪的直徑D2：mm初選中心距：即：得：≤a0≤1324mm?。篴0=800mm帶長即：mm查閱《機械設(shè)計》書，表5—3可得V帶基準長度Ld=2500mm根據(jù)經(jīng)驗公式：中心距mm 驗算主動帶輪包角： 176。比V帶傳動所要求的最小包角120176。大，因此滿足V帶傳動的要求。 V帶根數(shù)公示如下：式中：為每條普通V帶的許用功率；為考慮不同大小包角的影響系數(shù)，即為包角系數(shù)；為考慮材料情況的系數(shù)，即為材料系數(shù)，對于棉線步和棉線繩結(jié)構(gòu)的膠帶k=，對于化學線繩結(jié)構(gòu)的膠帶，k=；為計算傳動比的影響時，單根普通V帶傳遞的功率的增量，可通過下式計算：； 式中：為單根普通V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩修正值，從《機械設(shè)計》書中查表可得；為主動輪的轉(zhuǎn)速，單位r/min。查閱《機械設(shè)計》書，表510：=970r/min時候 ，=查閱《機械設(shè)計》書，表5—9得，=查閱《機械設(shè)計》書，表5—3得，=查閱《機械設(shè)計》書，表5—5得，=綜上可得：因此取V帶根數(shù)為4根。單根V帶的初拉力由：式中：q為傳動帶單位長度的質(zhì)量，單位kg/m，查閱《機械設(shè)計》書中表54，得q=。N為了設(shè)計安裝帶輪軸和軸承，必需確定V帶作用在軸上的壓力Q，它等于v帶兩邊的初拉力之和，忽略v帶兩邊的拉力差，則Q值可以近似由下式算出：求得N 帶輪設(shè)計 帶輪材料由上文計算的出帶輪的轉(zhuǎn)速：m/s。＜25m/s，轉(zhuǎn)速相對較低，所以選擇灰鑄鐵作為帶輪的材料，其牌號為HT200。 主動帶輪設(shè)計 根據(jù)帶輪的基準直徑設(shè)計帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸以及選擇帶輪的基本結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號設(shè)計帶輪輪槽及基本尺寸。根據(jù)上文算出主動帶輪的基準直徑：D1=140mm。主動帶輪直接與電動機的輸出軸配合。通過帶輪與電機輸出軸兩者之間的過盈配合來防止主動帶輪軸向移動，周向則通過加裝平鍵來固定。電動機輸出軸直徑為42毫米。因為D1≤3d電動機，因此主動帶輪結(jié)構(gòu)采用實心式結(jié)構(gòu)。查閱《機械設(shè)計》書，參考表5—12，確定出主動帶輪的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗公式計算出剩余尺寸。主動帶輪的厚度：mm主動帶輪基準寬度：mm主動帶輪基準線上槽深：mm主動帶輪基準線下槽深：mm主動帶輪槽間距：mm主動帶輪第一槽對稱面至端面的距離：主動帶輪外徑：mm主動帶輪槽輪角：因為D1≤190，所以，極限偏差為177。30′。綜上所述，主動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖33所示。（a）主動帶輪的二維設(shè)計（b）主動帶輪的三維設(shè)計圖33 主動帶輪的設(shè)計 從動帶輪設(shè)計由上文算出從動帶輪的直徑：D2=522，因為D2＞300，所以主動帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式結(jié)構(gòu)。查閱《機械設(shè)計》書，參考表5—12，確定出主動帶輪的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗公式計算出剩余尺寸。從動帶輪厚度：mm從動帶輪基準寬度：mm從動帶輪基準線上槽深：mm從動帶輪基準線下槽深：mm從動帶輪槽間距：mm從動帶輪第一槽對稱面至端面的距離：從動帶輪外徑：mm從動帶輪槽輪角：因為D2＞190，所以，極限偏差為177。30′。綜上所述，主動帶輪的結(jié)構(gòu)如圖34所示。（a）從動帶輪的二維設(shè)計（b）從動帶輪的三維設(shè)計圖34 從動帶輪的設(shè)計 脫粒滾筒設(shè)計 脫粒主軸作用脫粒主軸是在玉米脫粒機進行脫粒作業(yè)時起著承擔彎矩、扭矩、轉(zhuǎn)矩、支撐脫粒滾筒正常工作的回轉(zhuǎn)零件。脫粒主軸的設(shè)計十分關(guān)鍵，當玉米脫粒機在脫粒時，瞬時沖擊非常大并且沖擊次數(shù)頻繁。脫粒主軸有一下兩種作用：①為脫粒機脫粒作業(yè)傳遞各種力；②支撐軸上安裝著的板齒、螺旋葉片等脫粒元件，使它們有固定的工作位置。根據(jù)不同的軸線形狀，可將軸分為曲軸、直軸、軟軸等。直軸一般都制造成實心的，但是有時為了迎合機器的結(jié)構(gòu)要求，將軸設(shè)計成空心的形式，便于減輕總體質(zhì)量。本設(shè)計根據(jù)板齒玉米脫粒機的的工作強度、工作環(huán)境選擇直軸作為脫粒主軸。根據(jù)不同的外形，直軸又可以分為光軸以及階梯軸。光軸形狀簡答，加工容易，直徑相同，應(yīng)力集中源少，但是光軸不容易定位軸上的零件。階梯軸在各軸段具有不同的直徑，容易定位軸上的零件便于拆裝。本設(shè)計根據(jù)板齒玉米脫粒機的結(jié)構(gòu)特點選擇階梯軸形式的直軸。為了提高玉米脫粒機的工作質(zhì)量使其脫粒時，滾筒與玉米果穗能夠充分接觸，脫粒主軸由兩端剛性軸頭的階梯軸與脫粒套焊接而成，這樣可以減輕主軸的質(zhì)量，增大脫粒滾筒直徑。 階梯軸設(shè)計帶傳動的效率為：脫粒軸上的功率為：KW脫粒主軸轉(zhuǎn)速：r/min脫粒主軸轉(zhuǎn)矩：Nmm根據(jù)經(jīng)驗公式：，通過扭轉(zhuǎn)強度來初步確定階梯軸的最小直徑。式中：A0查閱《機械設(shè)計》書，根據(jù)表83，由得出值；P為軸上的功率，單位為KW；N為軸上的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。選擇45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理作為脫粒軸的材料。查閱《機械設(shè)計》書，根據(jù)表83，由45號鋼的得出：=118。因此，軸的最小直徑為：mm輸出軸上的最小直徑一般為安裝帶輪那段階梯軸部位的直徑。該段軸需要開有鍵槽才可以保證與帶輪周向定位。因此需要增加5%～7%的軸徑。所以，該段軸的直徑為：mm輸出軸的最小直徑一般是安裝帶輪那段軸的直徑。為了更好的與帶輪相互配合并且保證軸的強度，定該段直徑為75mm。因為帶輪的厚度為80，從動帶輪中心突起部位長度為110mm。為了便于軸端定位，需要加裝軸端擋圈，因此階梯軸該段軸長為108mm。選定軸承代號為61021軸承，因此階梯軸該段直徑為105mm。設(shè)計軸承端蓋直徑為91mm，因此階梯軸該段直徑為90mm。設(shè)計的凹板直徑為250mm，脫粒滾筒需要比凹板小90～100mm，因此脫粒滾筒外徑設(shè)計為150mm，脫粒滾筒套內(nèi)徑為120mm。因此該段階梯軸直徑為120mm。滾筒的脫粒段的長度決定了玉米脫粒機的脫粒質(zhì)量。如果滾筒太短就會影響脫凈率，然而也不能為了保證脫凈率將滾筒設(shè)計得過長，這會增加制造成本以及功率消耗。玉米籽粒含水率越高則越難脫粒。根據(jù)查閱文獻[30]后得出，使用20%左右含水率玉米進行脫粒時。因此脫粒段長度為：mm，因此設(shè)計脫粒滾筒脫粒區(qū)段的長度為880mm。綜上所述，階梯軸如圖35，所示。（a）階梯軸的二維設(shè)計（b）階梯軸的三維設(shè)計圖35 階梯軸的設(shè)計脫粒主軸由階梯軸外焊接上脫粒套構(gòu)成，這樣可以減輕主軸的質(zhì)量，增大脫粒滾筒直徑，如圖36所示。圖36 脫粒主軸的設(shè)計 脫粒滾筒設(shè)計脫粒滾筒是玉米脫粒機完成脫粒工作的重要組成部件。脫粒滾筒可分為三個區(qū)段，分別是入料區(qū)、脫粒區(qū)段、排芯區(qū)段。入料區(qū)段上脫粒滾筒安裝有兩片螺旋葉片，其作用是推動從入料斗進入的果穗有序的進入脫粒區(qū)。脫粒區(qū)段上脫粒滾筒安裝有多個板齒，其不僅對玉米果穗進行脫粒，還推動玉米果穗向排芯區(qū)運動。排芯區(qū)段脫粒滾筒安裝有兩快直板齒，其作用是脫粒未脫干凈的玉米果穗。在脫粒區(qū)段，為了使玉米果穗既受到板齒的脫粒作用，又被其推入排芯區(qū)，脫粒區(qū)段的板齒與中心軸需要有一定的角度。當此角度選擇較小（3176。～6176。）時，板齒容易玉米籽粒的表皮。當此角度選取較大（12176?！?0176。）時，板齒容易刮擦與擠壓玉米穗產(chǎn)生水心。當此角度選擇適中（6176?！?2176。）時，效果最好。因此本設(shè)計將此角度設(shè)定為9176。脫粒區(qū)段的板齒一共16個，分為兩組。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動作，前一組的板齒設(shè)計成如圖37所示的帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為平板齒如圖38所示。因為在脫粒機工作時板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒硬度、強度、疲勞強度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部進行淬火處理。平板齒、帶冠板齒、排芯區(qū)直板齒、螺旋葉片都焊接在脫粒滾筒上。脫粒滾筒焊接在中心軸上，在帶輪的帶動下勻速轉(zhuǎn)動，如圖39所示。脫粒滾筒直徑為150毫米，長度為1400毫米。圖37 帶冠板齒的設(shè)計 圖38平板齒的設(shè)計（a）脫粒滾筒二維設(shè)計（b）脫粒滾筒三維設(shè)計圖39 脫粒滾筒的設(shè)計 階梯軸的校核（1）通過彎扭合成強度校核階梯軸 軸承A與軸承B間的距離：1400+20+20+10+10=1460mm軸承A到V帶輪中心距離：20+30+110247。2=105mm根據(jù)階梯軸的結(jié)構(gòu)，繪制階梯軸的受力簡圖，如圖310所示通過受力平衡，計算軸所受力：得：計算彎矩：畫出彎矩圖，如圖310所示。對稱變化的轉(zhuǎn)矩，軸承A處的單量彎矩：軸承A處承受最大彎矩以及轉(zhuǎn)矩，因此校核A處的強度。查閱《機械設(shè)計》書，表81，45號鋼直徑為105mm時，需用應(yīng)力為：因為，所以軸的強度符合要求。圖310 軸受力圖及計算圖（2）通過疲勞強度校核階梯軸危險界面一般在彎矩、轉(zhuǎn)矩比較大的地方以及截面面積較小的應(yīng)力集中的地方。本階梯軸在軸承A處的軸段以及為了減輕重量中間的直徑為100毫米的軸肩處。①軸承A處截面疲勞強度校核抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：需要的聯(lián)系29參考文獻