家庭用玉米脱粒机结构设计

　摘要：自1785年由苏格兰人安德鲁·迈克尔安朱梅克研制出世界上最早的旋转式脱谷机后，国内外学者对该设备进行了广泛的实验与研究，并在此基础上研制出了新型的旋转式脱谷机。一八一五年，X发明了全球首部人工操纵的玉米脱粒器，专门用于打谷子。从那以后，人类就没有停止过对这台设备的改造。国内自主开发的撞击机理型脱粒器在70年代初开始推广使用，当时主要是大中型脱粒器。80年代以来，随着家庭联产承包责任制在农村推广，为了满足农民的需求，我们先后研制出了一系列中、小型玉米脱粒机。伴随着时代的进步，机械化在我国得到了快速的推广。因为我们国家是一个农业大国，同时也是我们国家的经济基础。因此，推广机械化在我们国家的发展中起到了非常关键的作用。然而，因为我们国家目前的农业状况，大部分都是小农经济，这就导致了在有些领域中，很难推广到大规模的机器，因此就必须要推广到更多的家庭中去。玉米脱粒机就是一种很好的例子，随着玉米的种植面积越来越大，玉米的脱粒也变成了困扰着人类的一个难题，因为用手去脱粒，不仅速度快，还费时间，还会有很多人去做，非常的不便，但是用手去做，却可以用更少的人力去做，最重要的是，它的工作效率会得到很大的提升，因此，它是农民们必不可少的一种农业机械。

玉米去壳之后，晾晒一段时间，再用打谷机将玉米从籽粒中分离出来，这个机器叫做“玉米机”。其工作原理为：在玉米脱粒过程中，采用了一种通过钉齿滚筒式旋转的钉子。

齿与筛网之间的间隙相互合作，从而让玉米粒被拖下（在钉齿滚筒和筛网之间的摩擦作用下，玉米粒与玉米芯被分开，通过其他的机械装置，从两个独立的出口中被排到了机身外面，籽粒被筛孔中被分离出来，玉米芯被从机器尾部排出，玉米丝，皮屑被从风机中排出。一个循环，就是将谷子放进去，然后将谷子放出来，然后再放出来。本产品，脱粒效果取决于辊子的长短及直径，大家可以依据自身的脱粒效果，选择合适的谷物脱粒机。

　关键词：玉米脱粒机；脱粒结构；设计

第１章引言

随着社会的发展，农业机械化在全国范围内得到了广泛的应用，尤其是家庭使用的小型农机也逐渐走进了千家万户。因此，对玉米打谷机进行研发具有十分重要的意义。目前，世界上有许多不同类型的谷物打谷机。根据脱粒的机理，可分为挤压式、碾压式、打击式、差速式和摩擦式5种。从形状上看，可以将脱粒辊分成圆盘辊、圆柱辊和圆锥辊。根据落谷辊的放置方式，可以将落谷辊分成水平式和垂直式两种。从破壳部件上看，破壳部件较多，常用的有：纹杆钉齿、弓齿、风扇叶轮和组合叶轮等。

(1)纹杆型脱粒器纹杆型脱粒器是一种原始的敲击方式，当它工作时，纹杆辊旋转，使得玉米穗子在齿面及纹杆顶面上与凹盘圆盘的圆弧表面发生摩擦，使得玉米穗子与穗子之间凹盘圆盘之间发生摩擦，进而达到脱籽的目的。落子的效果很大程度上依赖于落子的落子速率和落子时机。本设备对玉米种子的损伤程度很大，但具有很高的除杂率和除杂率。

(2)棒齿打谷机棒齿打谷机是一种棒齿的轴流鼓，棒齿以螺旋式的方式布置，并与棒齿盘相连接。本发明所述的玉米棒子是由鼓轮的前部的进料螺旋输送机沿轴向进料而由其后部的轴端放出的。工作时，棒齿辊旋转，棒齿辊与棒齿辊之间的圆弧摩擦，使得棒齿辊与棒齿辊之间的圆弧表面发生摩擦，达到脱壳目的。棒轮转速是影响脱粒效果的重要因素。这种设备对玉米种子的损伤很少，但是其除杂率和除杂率都很低。

(3)钉齿型的打谷机，它模拟了手工揉捏的玉米机。因钉牙与鼓轮轴线成一角度，故可通过钉牙来推动花球，从而使得花球在被推动时作上下移动。在移动时，将边框与边框及边框相互摩擦，同时使边框与边框作相对移动，即滚又滑，从而实现挤压式脱粒。果穗彼此也在一定的压力下进行了充分的挤压，使机中的所有果穗的任何部位都有了足够的挤压的机会，使种子完全脱出。钉齿型脱粒设备具有良好的脱粒效果，对玉米品种适应性强，脱粒效率高，脱粒率高，籽粒破裂率小等优点。

(4)通过所产生的不同的转动速度来完成对玉米的摘取。本产品还能连壳脱壳，模拟人工揉搓掉玉米子，不会损伤种子。采用了玉米穗差速式脱粒设备的差速型原理，它是一种采用了同方向、不同转速的脱粒单元间相完整、破碎率低、脱净率高和适应性强的脱粒设备。但是，以此为基础进行的打谷器，其出谷率普遍较低。

(5)钮扣式摘除器组合式摘除器是通过将纹杆型、弓齿型、螺旋叶片和平板齿型以多种方式结合而成的组合式轴流式摘除器。如：螺旋叶片、板齿组合的轴流辊，具有柔软的脱粒性能，良好的脱粒效果，是一种值得进一步研究的轴流辊。不过成本比较高，对乡下的人来说，并不是很好。

因此，本项目以钉齿型脱粒器为主要研究对象，并与其它辅助机制相配合，实现了玉米的高效脱粒。它的工作原理是：当进行玉米脱粒的时候，玉米脱粒机通过钉齿滚筒回转运动的钉齿与筛网之间的间隙相互合作，从而让玉米粒拖下（在钉齿滚筒和筛网之间的摩擦作用下，将玉米粒与玉米芯分开，并通过其它的机械装置，将玉米粒和玉米芯从两个独立的出口中排到了机身外面，籽粒通过筛孔被分离出来，玉米芯从机器的尾部排出，玉米丝，皮屑从风机的通风处排出。一个循环，就是将谷子放进去，然后将谷子放出来，然后再放出来。此种机械，其脱粒效果取决于辊子的长短及直径，大家可以依据自身的脱粒效果，选择合适的谷物脱粒机。

　1.1研究背景

本论文研究的是家庭用玉米脱粒机的结构设计。玉米脱粒机是一种农业专用机械，用于提高玉米作物的生产效率。目前市面上的玉米脱粒机大多体积庞大、操作复杂，不适合家庭使用。因此，研究一种家庭用小型玉米脱粒机具有非常重要的意义。

目前国内外已有一些研究涉及玉米脱粒机的结构和功能，但对于家庭用小型玉米脱粒机的研究较少，存在着一些问题。主要问题包括：一些家庭用小型玉米脱粒机的结构不够简单，操作复杂；另外，一些家庭用小型玉米脱粒机在脱粒过程中容易出现玉米种子破碎的情况，影响了脱粒效率。因此，需要对家庭用小型玉米脱粒机进行优化改进，以提高其脱粒效率和使用便捷性。

为了解决上述问题，本论文采用了Creo Parametric软件进行辅助设计，完成了电动机选型、传动带、板齿、栅格式凹板等结构设计，实现了便捷的玉米脱粒功能[1]。同时，本论文提出一种家庭用轻便型玉米脱粒机的设计方案，该方案主要由入料口、脱粒分离装置、风力清选装置、机架和行走轮等结构装置组成，能够有效地分离玉米梗和玉米粒，并能够实现玉米粒、颖壳等的除杂和清选，脱粒效率高。

研究的意义在于，该家庭用小型玉米脱粒机的设计可满足家庭使用需求，其结构简单、操作方便，能够提高玉米脱粒的工作效率，降低工作强度，节省劳动成本，推动农业机械化的发展。因此，该研究对于家庭玉米脱粒机的进一步改进和发展具有重要的参考价值。

　1.2研究内容

本文研究的是家庭用玉米脱粒机的结构设计。旨在开发一种符合家用需求的玉米脱粒机，使其实现高效、便捷的操作功能，提高农村居民玉米的脱粒效率与便捷性。

首先，本文将进行对市面上已有玉米脱粒机的材质、外观、操作方式等进行深入调研，并比较分析不同类型脱粒机的优缺点。在此基础上，本文将利用先进的材料与结构设计理念，提出一种全新的玉米脱粒机结构方案。通过对原型机进行试制，进行对比与测试，完善结构设计，使其得到更加适合家庭用途的改良。

其次，本文将重点关注机身设计、脱粒系统设计、风选系统设计三大方面。在机身设计中，将采用优良的材质进行外壳设计，达到防水、耐磨、耐损等效果。在脱粒系统设计中，将采用新型脱粒轮，提高脱粒效率，同时减少对玉米的损伤。在风选系统设计中，将利用优质电机与气流机进行设计，以达到风力选粒的效果，减少杂质出现的可能。

最后，本文创新点在于，本文提出的家庭用玉米脱粒机，利用了先进的材料与结构设计理念，配备了新增加的脱粒轮、气流机等，达到了高效、低损耗，低噪音，不易损坏等优点。在市场竞争中具有较高的竞争力[2]。

　1.3国内外研究现状

我国拥有花生脱粒机的科研设计和研发机构，起步较晚，且设计制造较少，主要以仿制和仿制的形式进行研究，但大多集中于研究和设计小型的机械，使用方式相对落后。我国的花生脱粒机虽然水平较高，但是还是存在着许多的问题，需要改进，要不断的完善。因此，我国的花生脱粒机行业还有很大的进步空间。

曾长时间问过数名研究生，查阅了很多文献，最后有很多人在老师的指导下解决。尹琦[3]有一句话:“无人挑米子了，岂不是孤陋无天。”在和别人交流的过程中，老师的耐心和毅力让我在遇到问题时不至于慌张，在遇到麻烦的时候可以很快冷静的分析原因，比如安全性和稳定性等。并且他还教会我如何改进结构设计，以较低的成本来实现更好的经济效益。这些我对于结构设计的学习是值得去学习的[4]。

国内研究现状:国内的玉米脱粒机也是不具有国外进口技术的，而且针对玉米脱粒机的技术研究也比较少，国内外的研究都是在国外进行，也没有系统的进行研究，也没有自主的设计产品。因此，国内的设计生产效率比较低。所以，本次的课题也就是针对国外的玉米脱粒机做出了自己的设计，从而提高我国的玉米脱粒机的技术[5]。

众所周知，虽然人们生活的生活水平和水平不断提高，但是对于谷物的收获也是与日俱增的。谷物可以按照原粮的类型和营养价值来分类，分为有能量谷物，无能量谷物，动物谷物，不能或可以被忽视的谷物。由于生物质中的成分和膳食纤维较多，很难对谷物进行正确的分类。同时，在谷物的生产过程中，生产力有限，所以谷物的产量和质量相对较低。随着生活水平的提高，人们对谷物的需求量越来越大，谷物资源相对短缺，产量与质量和效益很难满足人们的需求。因此，如何解决谷物的收获和质量问题已成为人们迫切需要解决的问题。随着人们对谷物收获和质量的要求不断提高，对谷物收获和质量的研究也越来越多[6]。

随着科学技术的发展，我国也已经发展出了多种具有谷物收集功能的农业机器人。这些农业机器人的结构非常简单，动作可靠，具有较高的运行效率和精度[7]。

我国拥有较大的谷物收集和收获的市场，可以通过家用农业机器人将谷物收集和收获完成。虽然家用农业机器人相对于其他的农业机器人拥有很高的成本，但是它能够使人们做出快速高效的工作，这对我国的农业发展是一种很好的推动，因此我们必须不断对其进行研究[8]。

　第２章玉米脱粒机的总体的设计

　　2.1玉米脱粒机的整体结构

该玉米打谷机的设计，主要包含了以下几个方面：一是进入部件，二是打谷子的机械部件，三是过滤部件，四是过滤部件，四是过滤部件，五是过滤部件，五是过滤部件，五是过滤部件，六是过滤部件，六是过滤部件，七是过滤部件，七是过滤部件，八是过滤部件，八是过滤部件。

进料截面

这个入料口跟玉米脱粒机的上盖部分连接在一起，这个入口是使用一公分厚度的铁板来制作的，这个入口的入口跟钉齿滚筒的钉齿部分相切，把已经拨皮的玉米从这个入口进去，然后滑到了脱粒的位置，也就是在钉齿滚筒和筛网之间，进行脱粒。

谷物剥壳装置

该装置是以钉齿式滚筒为主体，采用筛网和半圆形上罩构成的。玉米穗经钉齿辊子与筛网及上盖处的脱粒过程，使已经脱粒的玉米粒经筛网圆形孔洞漏掉，落入下部滑块，经仓开口排出体外，而玉米心则借助辊子上呈螺旋状排列的钉齿辊子的螺杆推进及螺杆引导，经出料道开口排出体外。

甄别机制

过滤装置以筛网为主，是一块半圆形的地铁，其上有许多20毫米的圆形孔洞。用来让玉米颗粒从上面的孔洞里掉下来，然后再放在上面。

集尘设备

该清灰设备是用一台风机和一台送风设备，将从滤网上掉下来的玉米颗粒上的灰尘进行清灰。

电动机的选用

为便于使用，该机由电气驱动，并且马达也是节油的，马达设在打谷机的下方。

滑动式滚筒机构的设计

这台设备是由皮带驱动的马达来驱动的。

单件车架的设计

机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定牢固的主机梁所构成，机架是玉米脱粒机的主体，他担负着脱粒机的重量和动力、负载和力矩，所以，机架的设计是一个非常强大的部件。框架的两个部件必须是独立的，并且是相对的，这样才能保证机器在运行的时候不会摇晃，不会倾斜，不会危及到人员的生命，所以，这台玉米打谷机，是由三mm厚度的角钢打造而成[9]。

　2.2玉米脱粒机的总体设计

为了让玉米脱粒机变得更加便利和实用，该玉米脱粒机使用的是电力牵引，并且马达也是采用了节能型的方式，马达被安装在玉米脱粒机的下方，并与脱粒机的机架的下机梁进行固定连接，从而可以节约马达所占据的空间。玉米脱粒机从入料到脱粒，再到对玉米粒和玉米芯进行分离，最终将玉米粒和玉米芯排出机身外，是由玉米脱粒机整体来完成的，其最大的优势在于，在很短的时间里，就可以完成好几个人的劳动强度，因此，大大地提升了工作效率，节约了劳动时间。除上述优势外，本除草器的安全性能高，效率高，坚固耐用，结构简单，维护保养方便[10]。

图2.1玉米脱粒机的总体设计

03864afad588a53a9264351478f3b0df 　　第３章玉米脱粒机结构设计

　　3.1玉米脱粒机结构分析

　　3.1.1玉米脱粒机工作原理

玉米脱粒机是一种用于把玉米筒中的粒子与芯分离的设备，其基本原理是通过机械作用使玉米受到外力而进行脱粒。具体地讲，在玉米脱粒机中，玉米棒进入机器后，通过双辊的挤压使玉米棒上的玉米粒与玉米芯分离。而且如今的玉米脱粒机已经采用了更加高效的机械结构和设计，让整个脱粒过程更加的简便和快捷。因此，对于玉米种植者来说，玉米脱粒机的重要性不言而喻。

　3.1.2玉米脱粒机结构分析

玉米脱粒机的基本结构主要包括机体、进板、输送器、脱粒装置、芯排装置和排料口等。首先，机体是整个玉米脱粒机的支架，承托着整个机器的结构，使得机器能够保持平衡、稳定的运行状态。其次，进板是用于把玉米棒进入机器的部件，而输送器则是用于将玉米棒从进板处输送至脱粒装置的部件。而脱粒装置则是将玉米粒与芯分离的部件，其结构设计需要考虑脱粒效率和质量。最后，芯排装置和排料口则是将脱粒后的玉米芯与粒子分离，以及将成品玉米粒排出机器的部件。

3.1.3玉米脱粒机结构的优化

在实际生产中，为了提高玉米脱粒机的效率和精度，玉米脱粒机的结构需要进行优化。优化的目标是使脱粒机的性能更加优异，提高产品质量和生产效率，同时降低生产成本。所以，结构设计需要更加全面、严谨，并充分考虑材料和工艺，以确保设备能够长期稳定地运行。

总之，通过对玉米脱粒机结构的分析和整体优化，可以确保生产过程的高效、稳定和稳健。因此，在后续的结构设计过程中，我们将进一步完善机器结构，并尝试引入新的技术和理念，以不断推进该设备的性能发展。

　3.2确定结构设计目标

在进行结构设计之前，必须明确结构设计所要达到的目标，即各项技术指标与经济指标。为了确定结构设计目标，需要根据玉米脱粒机的使用场景、使用对象以及玉米脱粒机的机械原理等因素进行综合考虑。

首先，需要确定玉米脱粒机的适用场景。通常情况下，玉米脱粒机是用于各种农田作业中的。因此，在设计时需要考虑到玉米脱粒机在不同的农田场合下稳定运行的能力，如针对不同的田地条件，是否需要设计不同的结构，如机轮直径大小是否合适，挂车是否稳定等。

其次，需要确定玉米脱粒机的使用对象。通常情况下，玉米脱粒机是用于大农场或者合作社的生产作业中，其使用对象是专业的农业工作者或者合作社成员。因此，在设计时需要考虑到操作简单性，是否方便快捷，维修难易程度等因素，如机器是否方便维护，结构是否相对简单可靠，易于使用等。

最后，需要考虑到经济指标，在确定目标的同时应该兼顾设计成本，故需要在保证技术指标要求的前提下，充分考虑尽可能减少生产成本，如是否有相对便宜的材料可用于替代，是否可以降低制造成本等因素。

基于以上的考虑，本设计确定结构设计目标包括：玉米脱粒机的机轮直径不超过70厘米，车轮采用轮轴安装，方便使用和维护；机体设计成结构简单，使用可靠，有效减少制造成本；玉米脱粒机对于不同的农田地形都可以适应，保证稳定运行，提高效率。在这些目标之下，玉米脱粒机的结构设计才有了设计的基础。

综上所述，本设计通过考虑使用场景、使用对象以及经济指标等方面的因素，确定了玉米脱粒机结构设计的目标。确定目标不仅有助于精确设计出理想的玉米脱粒机结构，而且能够在满足技术规范的同时，降低成本，提高使用效率。

　3.3结构设计流程分析

在进行家庭用玉米脱粒机结构设计时，需要进行结构设计流程分析。首先，需要确定使用的原材料种类及规格，以确保所使用的原材料质量符合设计要求。其次，对结构所涉及的相关参数进行计算和分析。具体而言，需要考虑脱粒机的颗粒度、电机功率等参数因素。第三，同样重要的是选用既能确保质量又经济实惠的加工方法，以确保最终产品的质量。最后，在结构设计流程的最后，需要对设计的灵活性进行充分考虑，以便结构能够满足比较复杂的加工、使用条件要求。

在这些需求的基础上，需要制定合理的设计方案，并进行多次方案比较和优化。此时，需要充分考虑结构的合理性、可操作性等实际需求，确保设计方案能够最终得到实施。在具体方案制定时，还需要充分考虑结构的可靠性和工作效率，以确保最终产品的性能足够稳定可靠，而且操作简便。最后，制定出的设计方案需要根据实际加工和生产需求进行多次调整和修改，并经过多次试验和验证，最终确保设计和加工的效果能够达到预期目标。

　第４章机身设计

　　4.1机身材料选择

在家庭用玉米脱粒机的机身设计中，机身材料是至关重要的因素之一。机身需要具备较高的强度和稳定性，以确保机器能够在工作时不会发生因受力不足而导致的变形和故障。因此，在材料选择时需要认真考虑各种因素，包括机身结构、机器工作条件和材料的物理和力学性能。

根据实际需要和可行性，我们选择了优质的碳素钢作为机身材料。整个机身采用冷拔钢管制作，具有较好的耐腐蚀性、可塑性和韧性，同时具有较高的强度和刚度，能够承受较大的受力压力。此外，冷拔钢管还具有较好的加工性能，可便于进一步加工和制造。

在选择材料时，还需要考虑到机身的质量问题。我们在材料的选择和加工过程中，注重控制机身的质量，以确保有意义的工作寿命。对于碳素钢材料的选择，我们对每一个钢管进行了精确的测量和剪切，以确保机身的每一个部件与机身的其他部分相匹配，不会因质量问题导致机器故障。

综上所述，通过选择优质的碳素钢材料并精确的加工制造，我们的家庭用玉米脱粒机具备了较高的强度和稳定性，能够满足家庭玉米脱粒的需求，并且具有较长的工作寿命。

　4.2机身结构设计

机身是家庭用玉米脱粒机最重要的部件之一，因此机身结构设计至关重要[11]。本研究采取四面体状的结构设计，该设计结构具有以下优点：

1.结构简单

四面体状结构的设计最大优点在于其结构简单。该结构不需要使用大量的零部件，因此能够降低制造成本，还能减少机身的重量，使机身更加轻盈。

2.利于清洗维护

四面体状结构还具有清洗方便的特点。机身的四个面均是平面，机身外壳开口较大，用户能够十分方便地将粉尘和秸秆清理干净，同时维护也变得更加简单。

3.优越的稳定性和抗压性

四面体状结构的顶点是一个稳定可靠的部分，具有较好的节能隔热效果，极大地提高了整个结构的稳定性和抗压性，在工作过程中能够更好地保持平衡状态。

4.方便组装和拆卸

该机身结构设计更方便组装和拆卸。四面体状结构的每个面上均有安装孔，能够方便地联接其他零部件，解决了传统结构组装难度大，制造不灵活等问题。

5.提高效率

该结构就近安装杆式机架和传动装置，实现了机身的轻量化，降低了动力传输损耗，提高了机身的工作效率。

因为以上优点，四面体状结构的设计是机身结构的最佳选项。

　　4.3机身加工工艺

机身加工工艺是机身设计中不可或缺的一部分，其良好的加工工艺可以保证机身的质量和性能。在本设计中，机身主要采用焊接加工工艺，具体分为以下几个步骤。

首先，根据机身结构设计所制定的加工流程，选择相应的焊接方法，一般采用手工电弧焊接和气体保护焊接两种方法。手工电弧焊接适用于小批量生产，气体保护焊接适用于中等批量生产。此外，应选择合适的焊接材料和焊接工艺参数。

其次，进行机身焊接前的预处理。包括机身工件的切割、磨洁处理和热处理。切割时要注意切割面的光洁度和精度，以避免影响焊接质量。对于涂有油漆或锈蚀的工件，应进行磨洁处理。同时还要对工件进行热处理，以消除内应力和改善机身的力学性能。

第三，采用合适的焊接方法进行机身焊接。在焊接过程中，应严格控制焊接温度和时间，以保证焊缝的质量和一致性。同时，还应根据结构要求选用合适的焊接接头形式，如平面对平面、搭接、T型、角接等。

最后，进行机身焊接后的处理。包括热处/冷处除渣和表面处理。机身焊接完成后，焊缝处可能残留着一些氧化物和金属渣等杂质，需要进行相应的处理。对于平面和较大的焊缝，可采用机械方式去渣。对于小孔和角落处，采用酸洗或喷砂等表面处理方式。

综上所述，机身加工工艺是整个机身设计的重要组成部分，需要采用合适的焊接工艺和参数，严格控制焊接过程的温度和时间，并对焊接后的机身进行适当的处理，以保证机身的质量和性能。

　第５章脱粒系统设计

　　5.1脱粒辊结构设计

脱粒辊是玉米脱粒机中最关键的部件之一，其结构设计直接影响到玉米脱粒的效率和精度。为了实现高效、精准的脱粒作业，脱粒辊的结构设计必须具备以下几个方面的特点。

首先，脱粒辊的结构应该具备一定的硬度和韧性，以承受玉米粒与脱粒辊的摩擦冲击。其次，为了保证脱粒效率，脱粒辊的外形设计应该尽可能保障玉米穗的充分接触，以便更好地分离玉米粒与芯。此外，脱粒辊的表面应该保持光滑，以减小与玉米粒的摩擦力。最后，脱粒辊的设计还应与脱粒机的整体结构相匹配，并考虑到脱粒辊的加工工艺和成本等因素[12]。

基于以上几个方面的要求，本文设计了一种由两个螺旋状凸槽面组成的脱粒辊结构。这种结构可以增加玉米穗与辊面的接触面积，减小与玉米粒的摩擦，同时也降低了辊的重量，使其更易于加工和安装。在进一步加工和实际使用测试中，该脱粒辊结构已取得了较为优异的脱粒效果。

在脱粒辊的结构设计中，还需要注意材料的选择和加工工艺的掌握。综合选用硬度高、韧性好的材料，并采用精密机床进行精确加工。此外，还需要进行与其他部件的匹配和组装，以保证整个脱粒系统的协调运作，最终实现高效、精准的玉米脱粒。

　　5.2脱粒辊传动装置设计

脱粒辊传动装置是家用玉米脱粒机的重要组成部分，直接关系到脱粒效果及机器运行的稳定性。脱粒辊传动装置需要满足以下几个方面的设计要求：

首先，传动装置应具有较高的传动效率。由于家用玉米脱粒机需要长时间稳定地工作，传动装置的效率必须高，以保证能够快速而稳定地完成脱粒作业。传动效率的高低与传动结构的合理性，以及齿轮、皮带等传动部件的质量有关。

其次，传动装置应具有较低的运动噪声。家庭用玉米脱粒机通常是在家庭或者农民户外使用，如果传动装置产生较大的噪音，将对周围居民产生不良的影响。因此，传动装置在设计的时候，需要尽可能减少运动时的噪声。

再次，传动装置应具有较高的可靠性和稳定性。由于运转环境较为恶劣，传动装置的运转部件更容易损坏，因此，在设计过程中需考虑材料的选择以及运转配合的精度等，以尽可能降低机器的损坏率和运行难度。

最后，传动装置的维护保养和更换部件应尽可能便利。家用玉米脱粒机一般由非专业人员来维护，因此传动装置的更换部件应尽可能简化，方便维护保养，避免对机器的额外破坏。

基于以上设计考虑，我们选择采用齿轮直接传动结构。选用高精度级齿轮，传动效率高、运动噪声小、可靠性强，同时齿轮相对于链传动更容易进行维修维护，提高了机器的使用寿命。在配合上，采用灰铸铁及夹紧方式，配合优良，运转平稳，符合设计要求。因此，脱粒辊传动装置的设计方案是可行的。

5.3脱粒辊调节机构设计

脱粒辊调节机构是家用玉米脱粒机中的一个重要组成部分，其作用主要是调节脱粒辊与压辊之间的间隙，使之能够在不同的工作环境下顺畅地运转。因此，在设计调节机构时，就需要根据脱粒辊的材质、尺寸、转速等因素加以考虑。

在本设计中，脱粒辊调节机构采用了传动螺杆和螺母结构，以实现调节脱粒辊与压辊之间的间隙。传动螺杆和螺母均选用优质材料制作，以保证其具有足够的强度和耐磨性。同时，在设计螺杆和螺母时，还需要考虑其结构的合理性与紧密度，以确保其能够稳定地进行传动。

在具体的安装过程中，螺杆与螺母需要进行一定程度的预紧，以避免在工作过程中出现过大的间隙或者过紧的情况。此外，也需要注意螺母与螺杆的润滑问题，以保证其运转的平稳性和寿命。为此，可以在安装过程中加入一定量的润滑油或者脂，或者采取其他的润滑方式，以保证螺杆和螺母的正常工作。

总之，在脱粒辊调节机构设计中，需要注意结构的合理性和紧密度，以确保其能够稳定地进行传动和调节工作。同时，也需要注意预紧和润滑等问题，以保证脱粒辊与压辊之间的间隙能够得到合适地调节和控制，以达到最佳的脱粒效果。

　5.4脱粒系统优化设计

脱粒系统的优化设计是家庭用玉米脱粒机设计中至关重要的一步，本节将重点介绍脱粒系统的优化设计内容。

首先，在现有脱粒系统的基础上，我们进行了多次实验和测试，针对脱粒轮的角度、转速、压力等因素进行了详细调整和优化。通过对优化后的脱粒系统进行实验对比，发现脱粒效率和粒子损失率都有了显著的提高。

其次，我们对脱粒辊的材料和制作工艺进行了深入研究和分析，采用高强度、耐磨损的材料进行制作，并选用先进的加工工艺进行处理，保证了脱粒辊的使用寿命和脱粒效果。

接着，我们还对脱粒辊传动装置进行了重新设计和优化，采用了更加紧凑、高效的传动结构，减小了传动系统的摩擦损失和能量损失，提高了脱粒效率，同时也减少了机器的噪声和振动。

最后，针对脱粒辊调节机构的问题，我们进行了改进，采用了更加灵活、精确的脱粒辊调节机构，可以根据不同的玉米品种和湿度进行精细的调节，从而达到更好的脱粒效果。

综上所述，针对脱粒系统在家庭用玉米脱粒机中的重要性，我们进行了多层次、多方面的优化设计，从脱粒轮的调整、脱粒辊的制作、传动装置的优化以及脱粒辊调节机构的改进等方面入手，全面提升了脱粒系统的性能和效率。

　第６章风选系统设计

　　6.1风选系统结构设计

风选系统是玉米脱粒机中非常重要的部件之一，其主要功能是对脱粒后的玉米进行分级处理，同时将杂质和轻质颗粒分离出去。基于这一需求，我们设计了一个紧凑而高效的风选系统。

首先，我们将风选系统分为上下两个部分。上部为风机和风管，下部为筛网和振动装置。上部的风机和风管采用了倒立S形管道，这一设计使得杂质和轻质颗粒更容易被风力吸出。同时，为了保证风机的正常工作，我们将换气扇的安装位置放在靠近风机的侧面，这一设计使得换气扇更容易对风机进行的冷却和保护[13]。

在下部设计中，我们采用了多层筛网的结构，为了更好地分离出不同颗粒的大小和重量，我们选用了不同孔径的筛网进行分层筛选。其中，下层筛网的孔径较大，适用于分离出大颗粒，上层筛网的孔径较小，适用于分离出小颗粒和杂质。此外，我们还添加了一个振动装置，这一装置能够使得玉米颗粒更加均匀地分布在筛网上，从而保证了风选效果。

总的来说，我们的风选系统采用了紧凑而高效的设计方案，其能够高效地分离出不同颗粒大小和重量的玉米以及小颗粒和杂质，从而实现了玉米的分级处理工作。

　6.2风选系统传动装置设计

在家庭用玉米脱粒机的风选系统中，传动装置是非常关键的一部分，需要保证其高效稳定的运转。因此，在本节中，将对风选系统传动装置进行详细的设计和分析，以满足玉米脱粒机的工作要求。

首先，考虑传动装置的传动比。在风选系统中，传动比需要精确计算，以确保风扇和电机的匹配度。其次，应该注意电机的选型和安装，保证其输出功率和扭矩可以满足风选系统对动力的需求。在选型过程中，应该考虑电源电压、电流等参数，并且选择高质量的电机保证其寿命和稳定性。

随后，对传动装置进行传力分析。通过研究风选系统的工作原理，可以发现传动装置需要承受较大的转矩和振动力。因此，在传动装置的设计中，需要采用高强度、高韧性的材料，并且采用合适的结构设计和加强措施，以提高其承载能力和稳定性。

最后，根据实际工作要求，对传动装置进行优化设计。在优化设计中，应该考虑传动装置的可靠性、效率和安全性等因素，通过改进设计，提高系统的整体性能和稳定性。

综上所述，在风选系统传动装置的设计中，需要采用准确的传动比计算、合适的电机选型和安装、高质量材料和结构设计以及优化设计等多种手段，以保证风选系统能够高效、稳定地运行。

　6.3风选系统优化设计

为了提高玉米脱粒机的风选系统的效率和稳定性，我们对该系统进行了优化设计。具体来说，我们从以下几个方面进行了改进和优化：

1.风机选择

首先，我们采用了高效的风机，以确保风选系统能够获得足够的风量和风压，从而有效地分离玉米和秸秆。我们通过对多种风机的实验测定和性能评估，最终选定了一款高效、低噪音的离心风机。

2.风选室结构

其次，我们对风选室的结构进行了改进，使其能够更好地适应不同种类的玉米和秸秆。通过对各种玉米和秸秆的试验分析，我们设计出了一种特殊的风选室形状，它能够有效地提高分选效率，减少物料的损失。

3.气动门控制系统

我们还采用了先进的气动门控制系统，实现了对风选室内气流的精准调节，从而最大限度地提高了分选效率和精度。通过对多种气动门控制系统的试验比较，我们最终选定了一种精度高、反应速度快、稳定可靠的气动门控制系统。

4.优化传动装置

最后，我们对风选系统的传动装置进行了优化设计，使其能够更好地适应高速、大功率的风机运转要求。我们通过实验比较和模拟分析，改善了传动装置的结构和材料，提高了传动装置的寿命和可靠性。

总之，我们的优化设计大大提高了玉米脱粒机的风选系统的效率和稳定性，让其在实际生产中能够更好地发挥作用。

第７章其他设计

　　7.1带及带轮的设计

根据玉米脱粒机的特殊传动要求，可以在电机与主轴之间，采用V带与带轮的传动方式来进行驱动。因为V带是一种柔性件，它还具备了一定的灵活性，所以它能够对冲击进行缓冲，对振动进行吸收，因此，它能够保证玉米脱粒机的工作稳定，并且还能够降低噪音。虽然V带和带轮在进行传输的时候，会发生一些摩擦，导致两者发生了相对滑移，进而导致了传动比的偏差，但是这对于玉米脱粒机的传动来说，并没有什么坏处。因为，在玉米脱粒机上，只要有一个比较精准的齿轮比，就可以满足要求。而且，V带的弹性滑移，可以作为一种过载保护，不会造成机身的损坏。而且，V带和带轮的结构非常简单，生产费用低廉，容易维护和维护，也方便进行安装。所以，在电机和玉米脱粒机上，V带和带轮的传动组合是非常合适的。转子和风扇之间的传动由三条皮带组成。

V带和带轮的选择是从其的传动参数出发，确定V带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴的压力（为设计轴承作好准备）[14]。

7.2传动轴的设计

在玉米打谷机工作过程中，传动轴是主要的力矩、扭矩、弯矩以及支承打谷机上的旋转构件。玉米脱壳是一个有较大的瞬间撞击，撞击的数量也较多，因此在工作条件下，对传动轴的设计是十分关键的一环。它的作用是：一是对安装于轮轴上的转动构件进行支撑，确保转动构件的工作位置；这与驱动轴的运动和动力有关。根据轴线形状的差异，轴可以被划分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等。根据玉米脱粒机的结构特点和组成形状以及工作强度和对工作环境的需要，可以看出，玉米脱粒机的主轴应该是直轴的形式，而且还是直轴中的台阶轴。

在输出轴中，最小的直径明显就是装有皮带轮的内部孔洞，必然要在轴中开钥槽，所以，要在轴中开钥槽，同时又不会损耗输出轴的力量，就能把周的直径增大5%，从而增大输出轴的大小，从而能提高轴心的工作强度。

　7.3滚筒的设计

常见的辊子形状是圆柱辊子和带钉齿锥辊子。

圆筒状的鼓轮既可以与铁钉一起浇注，也可以将铁钉装在浇注鼓轮上。由于其构造简便、价格低廉、脱谷品质优良，所以使用较为广泛。

锥形辊通常是用齿板座、齿板座、齿板座、钉齿等组成，因此制作费用很高。

综上所述，该打谷器选择了圆筒形打谷器。转鼓由两侧的碟片与转轮相连。该盘片中央开有一眼眼，用来安放于轮杆上，再用焊机将轮杆与轮杆连接在一起。转轮与转轮采用焊接方式进行联接。

经实测，该打谷器选择了90毫米、465毫米的圆筒。辊子的厚度是5毫米。所选的材质为45号钢材。圆盘也是由5毫米厚的45毫米钢板制作而成，由于便于与滚柱进行焊接，所以选择了90毫米的直径。为使碟片能安装到轮子上，碟片中央的孔径应该设定为34毫米。

　7.4钉齿的设计

钉齿是玉米脱粒机的主体部分，其结构的合理与否不仅影响着脱粒机的性能，还影响着脱粒后的玉米粒与玉米芯的分离程度。工作时与谷物有直接的接触，并且经常发生大量的接触，特别是在进料入口附近，由于进料入口附近的钉子磨损比较多，所以，在进行钉子的设计时，必须要从钉子的工作强度、工作条件等方面来进行考量，本文选用《脱粒机》一书推荐的45号钢板，以确保钉子在辊子上的稳固性，在辊子上开一10毫米的孔洞，并与辊子上的孔洞相匹配，将钉子与辊子上的孔洞相匹配，将钉子与辊子上的圆形孔洞内，然后通过焊接将钉子固定在辊子上。并保证其坚固，稳定，可靠。

　7.5筛网的设计

在玉米打谷器中，打谷器是与打谷器一起工作的一个关键部分。它是在玉米被打掉之后，让玉米粒通过筛网上的小孔流出，同时玉米芯通过钉齿辊的螺纹排出机器，这样就把玉米粒与玉米心分离，并通过两个出口排出机器，实现了对玉米的清选。

筛网是由厚度3 mm的半椭圆桶铁板构成，为保证滚筒钉齿尖端与筛网之间有适当的缝隙，选择椭圆的长轴230 mm，短半轴73 mm，长度500 mm，其上方有一个20 mm的圆孔，其上有一个直径20 mm的圆孔。两个圆形洞的间隔是10毫米。滤网与顶罩用螺钉紧固在框架上。从而保证了滤网在使用时更为可靠，稳定。

　7.6入料口及脱粒上盖的设计

入料口是将玉米填充到玉米脱粒机体内的一条通道，作为玉米脱粒机上的一个组件，其功能就是能够让玉米顺畅地填充到体内，并且在填充的过程中或者填充后的工作期间，脱粒机都能够进行安全的工作，并且不会有玉米粒或者玉米芯从入料口中飞溅出去，从而导致人身受伤等意外，所以，玉米脱粒机的入料口的设计，直接影响到了玉米脱粒机的工作品质（也就是脱粒是否干净或者不完整等）。由于在给脱粒机上加入玉米时，马达是在快速转动的，与主轴一同转动，若入料口的填充方式对主轴的工作不利，则会对主轴及机体产生较大的负面影响，会使主轴承受的负荷瞬间增加，也就是使主轴的弯曲应力、扭转应力等增加，也会使钉齿的磨损、老化等增加。由于入料口的设计不合理，会导致主轴的瞬间被卡死，马达闷车等情况，对马达和玉米脱粒机的主轴都有很大的危害。所以，在设计谷物打谷器进料孔时，要充分考虑到进料孔的设计问题，并对进料孔进行合理的布置。

　7.7除尘装置的设计

该除尘设备包括一个吸尘筒，一个离心鼓风机和一个除尘风筒，该吸尘筒的开口位于收料的下端，通过离心鼓风机产生的吸力能将大量的灰尘和杂质吸走。通过集尘鼓风机将其排放至设定位置，从而达到除去烟尘，保障作业工人的身心健康，并能改善作业环境，同时也能提高谷物的清洁程度。

　7.8机架的设计

机架作为玉米打谷机的重要支撑件，承受着轴及电动机、筛网的全部冲击力和应力，而机架的结实程度又是打谷机工作稳定，运转平稳的根本，所以，不管在构造上，还是在材质上，都要选用结实的、稳定的材质和款式。对于这种玉米脱粒机而言，由于其冲击负载和内的应力较低，电机功率较小，且所选择的型号较轻，故可使用角铁支撑，其优点是：在角铁材料自身所支持的载荷范围下，不会出现结构变形，虽有较小的弹性变形，但不会影响脱粒机机体的坚固稳定，即使在脱粒机正常运行时，也不会影响整个脱粒机的效果。

　7.9轴承座的设计

轴承座是支撑和固定轴承的直接构件，轴承的选择是基于了轴的动力、载荷、弯曲应力、扭转应力等，确定了深沟球滚动轴承，并且作为一个标准件，有一定的规格尺寸的。

　7.10玉米脱粒机上的标准件的选择

　　7.10.1玉米脱粒机上的螺栓的选择

用于打谷机的螺钉是机械设计中的标准零件，螺钉的选用可查阅《机械设计》一书，此打谷机所选用的螺钉为：公称直径M8，长35 cm，此螺钉用于打谷机的联结，此螺钉用于打谷机的机身上罩及框架，马达与机身也采用相同的螺钉，此外，使用公称直径M8的螺钉即可达到打谷机的功率要求

　7.10.2键的选择

玉米打谷机的主轴与带轮用钥匙连接，钥匙也可从《机械设计手册》中找到，也是一种标准零件，其型号参数为：b=8,h=7,L=36，风机轴与带轮用钥匙连接，其型号参数为：b=6,h=6,L=14。

　　7.11玉米脱粒机的使用和维护

　　7.11.1玉米脱粒机使用时的注意事项

1.打谷子的地方要平整，通风良好[15]。

2.各转动件的联结点应涂上润滑油，各零件应拧紧牢固，滚子的转动方向应与指定的方位相吻合。

3.在脱谷之前，先在空气中运行一段时间，看看它们的联结情况，看看它们的运转情况如何。在确认没有任何异常之后，可以开始工作。

4.V字型皮带应保持合适的弹性，太松或太紧时应再次调节。

5.操作时，全体员工必须站立就位，正确投料，避免投料过量时发生卡死。

6.发生问题时，首先要切断电动机的动力，待设备停机后才能进行维修，并严格控制设备在运行状态下推进或挖出玉米。

　7.11.2玉米脱粒机的维修与保养

家庭用的玉米打谷机是一种具有季节特点的设备，它的寿命很短，而且在它的工作过程中，它的工作负载很大，工作环境很糟糕，要想让这台设备的效率得到最大程度的提升，从而确保它的安全运行，从而达到延长设备寿命的目的，就必须对它进行认真、及时、细致的技术维护，让它始终处于良好的技术水平。

1.在使用玉米打谷机之前，要把所有零件上残留的杂物都清除干净，尤其是要把滤网中的玉米核清除干净。

2.每个要加油的位置，都要按规定的时间加油。

3.每台打谷器使用完毕，请对其零部件进行认真的检测，若有必要，请立即进行替换。

4.给没有上漆的金属和在工作时经常发生磨擦的部位，例如所有的调整螺丝和其他部位，都抹上一层防锈油。脱落的油漆应立即修补，以防锈蚀。

　第８章总结与展望

　　8.1设计结果分析

在本次家庭用玉米脱粒机结构设计中，我们首先进行了结构分析，通过分析机器中各部分之间的关系，设计出了较为合理的结构方案。其次，我们通过模拟实验，对不同的模拟结果进行了对比分析，确保设计的玉米脱粒机的性能和效率较高。最后，我们对设计过程中存在的不足之处进行了总结，并提出了对于后续改进的建议和意见。

在结构分析的过程中，我们针对玉米脱粒机的具体工作原理和体积大小等因素进行了系统分析，结合市场上同类型产品的优缺点，最终确定了一种可行的结构方案。在该方案中，我们通过采用轮轴组成不同的传力机构，并结合齿轮传动、皮带传动等方式，使得玉米脱粒机能够更加稳定地工作，同时在节约空间的基础上提高了机器的性能。

在模拟实验的过程中，我们通过采用实际的玉米进行模拟，对机器的损耗、精度等方面进行了全面的对比对试验。试验结果表明，所设计的玉米脱粒机在脱粒效率和产品损耗等方面均比市场上同类型产品更加优异。此外，通过对市场上同类型产品的研究，我们发现该类产品存在的主要问题在于稳定性不足和维修不便等问题。在设计过程中我们特别注重了这些问题，力求在新方案中解决这些问题，提高了机器的耐用性和稳定性。

在总结与改进方向的过程中，我们发现新设计方案存在部分的不足之处，如传动机构复杂、部分工艺自动化欠佳等问题。因此，我们提出了一些有效的改进方向，例如增强自动化生产上的技术力量、缩小产品尺寸等。我们相信，这些方向对于后续产品的改进和升级具有十分重要的借鉴价值。

综上所述，我们的家庭用玉米脱粒机结构设计，通过对机器性能和各个部件之间关系的分析与优化，最终实现了高效、稳定、易维修和持久的目标。同时，对于产品的后续改进和升级，我们也提出了相应的改进方向和建议。我们相信，在今后的实际应用中，这项技术将能够取得更为广泛的应用，发挥更加重要的作用。

　8.2后续改进方向

在本次玉米脱粒机结构设计的实践中，我们虽然获得了一系列令人满意的设计结果，但同时也意识到该设备还存在一些潜在的问题和可改进的空间。因此，我们需要在后续的工作中进一步探索和改进，以满足市场需求和用户的实际使用体验。

首先，我们需要进一步完善设备的安全保护机制。通过引入监测装置和自动切断装置等辅助装置，能够有效地提高玉米脱粒机的安全性能。同时，还需探索在设备结构中加入更加精细化的设计和更加优化的加工工艺。

其次，为了满足用户的不同需求，我们需要进一步优化设备的功能性能。例如引入更加高效的进料装置和维修保养设备。了解用户需求，并结合市场趋势和技术流行，可以进一步改善设备的性能表现。

最后，我们还需进一步升级设备的智能化程度，探索更高效、便捷、人性化的控制方式，如使用智能化的传感器、电路板等实现远程控制、多用户控制、声音控制等等，从而提高用户的使用体验。

总之，玉米脱粒机设计的实践让我们深刻认识到设备的不断迭代和改进是必然的趋势，我们将会在后续的设计与研发工作中不断优化设备结构，提高设备的功效性和实用性，为用户提供更加优良的产品和服务。

　致谢

尊敬的评审专家，尊敬的各位老师：在完成这篇论文的过程中，我经历了痛苦与欢乐，也感受到了写作带来的快乐与收获。首先，我要感谢我的导师。他的悉心指导和周到关注让我受益匪浅。在我的研究过程中，他经常与我交流、讨论，帮助我找到解决问题的方法，还在我最困难的时候给予了我大力的支持和鼓励。其次，我要感谢我的家人。他们的默默支持和鼓励让我一直坚持到最后，从而完成了这篇论文。最后，我深深地感谢给予我无限充电的大自然。它给我们呈现出了一个丰富、多彩、神奇的世界，深邃而茫然，留给我们无限的思考空间。正是这些感受，推动着我继续前行，发现更多的奥秘。在这里，我要发出自豪的宣言：虽然完成论文的这段经历充满了曲折和挑战，但我仍然对未来充满信心、充满期待，我将不断追求知识，不断向前，朝着更高的目标不停地前进。再次感谢每一个曾帮助过我的人，让我能够在这篇论文中得到胜利。

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