脚踏式玉米脱粒机设计_毕业设计(编辑修改稿)

脚踏式玉米脱粒机设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

样一来玉米棒就不会被滚筒挤到脱粒辅助轴外，二来增大了玉米、滚筒上的板齿及脱粒辅助的摩擦。 玉米在这些力的的作用下既滚动又滑动，以达到挤搓脱粒的效果。 二 .玉米脱粒机驱动机构的型式与最优工况的选择 2． 1 驱动机构的作用与型式 驱动机构的作用是把人脚一定行程的往复运动，转变成曲柄的转动，通过大小齿轮啮合增速后，把转动传给小齿轮，从而带动工作部件转动。 使工作部件具有足够的线速度达到满足工作的要求。 能满足上述要求而广泛使用的机构为曲柄脚踏式玉米脱粒机 5 摇杆机构。 根据结构形式的不同，我们把 曲柄摇杆机构分为三种形式： a） .拉杆式 摇杆和踏板支杆为一直杆，统称总摇杆 , 是最早统型第 737型（图 ）。 该机构为左右两套驱动机构。 这个摇杆的支点在它的一个端点。 工作时，连杆受拉力作用，总摇杆受拉力。 总摇杆长等于力臂长。 即 2/sin2 )1( isL  ,其中 L 为总摇杆长度， S 为踏板行程，Φ为踏板摇角。 该机构的特点是摇杆很长，操作省力，各支点及铰接点受力小，耐磨。 其缺点是受结构限制摇杆支点位于禾斗壁上，不耐磨易松动。 而双面传动由 于制造精度低很难达到同时传动的目的，也造成结构复杂成本高。 b）压杆式 摇杆和踏板仍为一直杆，支点在中间的直杆形，又称跷跷板形（图 ）。 工作时连杆受压。 总摇杆等于力臂长与重臂长之和，即2/sin2 )1( isL  , 其中 i 为力臂比 ,它等于力臂长与重臂长之比。 该机构的特点是把摇杆支点从禾斗移出，装在机架上，采用单边传动，简化结构，降低成本。 其缺点是摇杆短小费力，连杆为压杆不稳定易变形，各支点及铰接点受力大，磨损快，现很少采用。 c）摆杆式 摇杆和踏板杆不是一直杆 ,而 成一定角度，摇杆和踏板为曲杆 , 支点在一端（图 ）。 工作时连杆受拉，而总摇杆长等于力臂长与重臂长之和，即 2/sin2 )1( isL 。 图 4 支点在一端的直杆式 脚踏式玉米脱粒机 6 图 5 支点在中间的直杆式 图 6 踏板和摇杆为曲杆式 图 7 驱动构设计 上述三种机构，在保证摆角Φ和一定的踏板行程 S 的情况下，支点在一端的总摇杆长度最短。 它的特点是，该机构的特点是单边传动，把摇杆支点移到机架上，连杆为拉杆，各支点和铰接点受力较小，踏板也较长，也省力。 因此，该机构是目前比较理想的一种形式。 脚踏式玉米脱粒机 7 2． 2 驱动机构最优工况及曲柄最佳位值的选择 当确定了踏板和摇杆为曲杆这种形式后，我们再选择该种机构的最优工况。 因为人力机具是以人力为动力，所设计的驱动机构一定要把省力、减少疲劳为目标，即当踏力一定时能产生最大的驱动力矩，这就要求传动角接近 900，各构件支点和铰接点受力最小。 能满足上述要求的工况是当踏板位于水平位置时，连杆与摇杆和曲柄相垂直。 当确定了最 佳工况后，就要确定在满足最佳工况下曲柄的最佳位置（即曲柄与水平面的夹角）。 为分析方便，在图 4 中，过 A 点作直线 AC3，平行与 BC 交CD 于 C3。 使∠ DAC3＝∠ EDC＝α。 设曲柄 AB 长 a，支点距 AD 长为 d，则连杆长 b = d cosα，摇杆长 C = a ＋ d sinα。 从满足曲柄存在条件来看，应使 a ＋ d＜ b ＋ c，即 a ＋ d＜ d cosα＋ a ＋ d sinα，化简后得出： cosα＋ sinα＞ 1，从数学中知， cosα＋ sinα的最大值是当α = 450时，因此曲柄与水平的夹角α为45 度。 三 .玉米脱粒 机驱动机构设计技术要求 由于脚踏式玉米脱粒机是以人力为动力进行脱粒，因此在设计驱动机构时必须满足省力、人体不易疲劳等要求。 所以，所设计的驱动机构踏板脚踏频率不能高，踏板行程不能大，踏板在最低位置应接近不动的脚底，滚筒转速应均匀，脚踏应省力等。 因此，在设计驱动机构时应满足如下要求 [4]： 3． 1 驱动机构各构件的相对位置必须满足省力的要求 如图（ ）所示，当踏板向下运动过程为做功行程，在做功行程内做功是不均匀的，当在做功中段附近，踏板近水平位置时，人易用力，作用力也大，而且力臂也大，所产生的驱动力矩 也大，因此希望当踏板近水平位置时，摇杆能和曲柄平行并与连杆垂直，使得此时传动角 γ 接近 90○ ，以产生最大的驱动力矩。 3． 2 踏板行程 S和摆角φ的设计要求 由图 ()看出，踏板行程 S 是指踏板在两个极端位置时，踏板最端点的垂直距离。 踏板行程过大，脚提得过高易疲劳，过小则做功小，用不上力，根据实际使用情况看，最合适的踏板行程一般在 180～ 220mm 范围内。 踏板行程确定后，脚踏式玉米脱粒机 8 踏板摆角越小，连杆和摇杆的夹角越接近于 90○ ，越有利于传动，但摆角越小，摆杆支杆必然要加长，引起结构不紧凑，同时踏板支杆的刚性也差，工作一 段时间后，踏板易倾斜，造成齿轮偏磨。 摆角过大，脚面与踏板接触面小易疲劳，脚上有泥时也容易打滑伤腿，所以一般情况下摆角在 30○ ～ 35○ 内比较合适。 3． 3 行程速比系数 K 和极位夹角θ 极位夹角是当摇杆处在上下极限位置时，即曲柄为上下死点位置时，连杆相对应的夹角。 K=180176。 +θ /180176。 θ K— 行程速度变化系数 θ — 极位夹角 脱粒机工作时，当踏板由上死点向下运动时，人脚用力踏下是一个做功过程，当踏板由下死点向上运动时，人脚不能做功，依靠滚筒转动惯量一面完成脱粒做功，一面带动踏板向上运动。 当 k＞ 1 时机构有急回作用，即踏板由下死点向上运动到上死点时，大齿轮的工作转角小，有利于做功和滚筒的运动平稳，有利于力量的发挥，也可提高工作效率；但 k 过大即极位夹角过大会产生冲脚现象，所谓冲脚是指踏板向上运动速度太快，人脚尚未提起，踏板就打在脚板下方，使人产生疲劳，因此在选择极位夹角时，应保证不产生明显冲脚前提下尽量取大值。 有关资料表明 ≥ K1,即θ≤ 176。 时不会产生明显的冲象 ,因此 ,在选择极位夹角时 ,应保证在不产生明显冲脚的的现象的提条件下 ,尽量取较大值。 3． 4 机架高度 H 当脱粒机工作时，当机架过 高不易投入料 (玉米 ),机架过低要弯腰也易疲劳。 因此。 机架高度应以人的高度来衡量，一般情况下， H = 450～ 550mm 范围为宜。 3． 5 踏板位置的确定 踏板运动到上止点时，踏板最远端至集果箱后档板的距离 L1 太大，工作时操作人员弯腰幅度较易疲劳，太短则膝盖可能碰到集果箱后档板，为了保证操作人员操作方便、舒适，一般合适的距离 L1为 170mm 左右。 脚踏式玉米脱粒机 9 3． 6 小齿轮中心位置的确定 小齿轮中心至集果箱后档板的距离过大，工作时操作人员手外伸太远易疲劳过小则影响整机结构，该距离大小取决于滚筒直径、板齿的高低及板齿与档板 的间隙。 L2的适宜值一般 270 毫米左右。 3． 7 摇杆、连杆和曲柄之间的相对位置确定 由于受冲击的影响，人力脱粒机脱粒时其做功是不均匀的，在作功中段附近，踏板近水平位置时。