3.2 电动机设计
3.2.1 板齿玉米脱粒机所需功率
板齿玉米脱粒机的主要工作部件是脱粒滚筒。滚筒上安装有板齿，板齿由滚筒带动并推动玉米果穗做螺旋运动。滚筒转速是由滚筒上安装着的板齿的顶部的线速度所决定的。滚筒转速必须保证不能伤害玉米籽粒。玉米籽粒含水率较低进行脱粒时，相对容易破碎。由文献[27]可知，13%左右含水率的玉米果穗从低于0.8米高处落下不会导致籽粒破碎。玉米籽粒从高处落下撞击地面相当于高速与板尺接触。因此可以计算出滚筒外缘的最大线速度。
根据公式：和
式中：S为实验物料距离地面高度，单位为m；g为重力加速度，值为9.8ms2；t为下落时间，单位为s；v为下落至地面时的瞬时速度，单位为ms。
当S=0.8时，由上式可得ms。
因此脱粒滚筒外缘即板尺顶部的线速度不得大于4ms。若滚筒线速度太小会影响脱粒效率。其线速度在3.0ms到3.9ms之间最好。还需考虑凹板的曲率对玉米脱粒机脱粒效果的影响。当脱粒机较大时选取较高值，脱粒机较小时选取较小值。本设计为设计一台小型的板齿玉米脱粒机，因此设计线速度v=3.13ms。
根据资料[45]，平均每个板齿受到156N的力。因此16个板齿的总受力为：
F?F平均?n板齿?156?16?2496N。因此当玉米脱粒机进行脱粒时，受到2496N的切向力。
式中：为平均每个板齿所受到的力；为脱粒时参与脱粒板齿的个数。 当板齿玉米脱粒机工作时，脱粒滚筒上的板齿快速的转动，这时滚筒转速为：
N轴?V齿顶?60?10003.13?60?1000??260rmin
??D顶3.14?(150?40?40)式中：为板齿齿顶线速度；N轴为脱粒机主轴的转速；D顶为板齿齿顶距离滚筒轴心的距离。
玉米脱粒机在脱粒时所需的功率为：Pw?F?V齿顶2496?3.13??7.81KW 10001000
3.2.2 电机选择
由此可以计算出配套电动机的功率。配套电动机的功率：
为板齿玉米脱粒机的总传动效率。总传动效率与滚动轴承的传动效率和V带传动效率以及滚筒传动效率三者有关：
式中：为每对轴承的传动效率，0.98～0.995，取0.99；为V带传动效率，0.94～0.97，取0.97；为滚筒传动效率，因此每个板齿都是以焊接的方式固定在脱粒滚筒上，因此取1；
综上可得：?总??轴承??带??滚筒?0.99?0.97?1?0.96 P电动机?F?V齿顶2496?3.13??8.18KW
1000??总1000?0.96当主轴转速在260rmin时，查阅《机械设计手册》书中推荐的传动比，选取V带，其传动比为iV带=2～5，如此可以选出合适的电动机与脱粒滚筒配套。
由此可得电动机转速的最大值与最小值：
nd?iV带?N轴?(2~5)?260?520~1300rmin
因此选择Y160L-6电动机，其转速为970rmin，功率为11KW，电流为24.6A，输出轴直径为42毫米。
3.3 传动带的设计
3.3.1 传动带的选取
选取V带传动的方式。V带也可称为三角带，其断面是一个等边梯形。他的优点是：安装容易、传动效率高、噪音小、占地面积小、传动中心距大、传动平稳、具有弹性可以缓冲吸震、过载打滑防止零件损坏；其缺点为：不能准确的传递传动比。V带广泛应用与农业机械领域。因为板齿玉米脱粒机并不需要精确的传动比，因此选择V带进行传递是最合理的。 3.3.2 V带设计
首先确定计算功率：
式中：KA为工作情况系数，查阅《机械设计》书中表5-6可得KA=1.1；
P电动机为电动机的功率，8.18KW。 故： KW
查阅《机械设计》书中图5—7，当计算功率为8.998KW，主动带轮转速也就是电动机转速为970rmin时，选取B型V带。
初步选取主动V带轮的大致基准直径D1：查阅《机械设计》书中表5-7，当选取B型V带时，Dmin=125，推荐槽轮数为2～8，初选主动带轮D1=140mm。
计算V带的速度V：
v???D1?N160?1000?3.14?140?970?7.11ms
60?1000在5~25ms范围内，因此速度符合V带要求。 电动机与主轴传动比： 计算从动带V轮的直径D2：D2?n1970?D1??140?522mm n2260初选中心距：0.7?(D1?D2)?a?2?(D1?D2) 即：0.7?(140?522)?a0?2?(140?522) 得：463.4mm≤a0≤1324mm 取：a0=800mm 带长Ld?2?a0??2?(D1?D2)?(D2?D1) 4a0即：Ld'?2?800?3.14(522?140)(140?522)??2369.46mm 24?800查阅《机械设计》书，表5—3可得V带基准长度Ld=2500mm
Ld?Ld'2500?2369.46?800??865mm 22D?D1522?140?60??180???60??153.50? 验算主动带轮包角：a1?180??2a865根据经验公式：中心距a?a0? 因为153.50°比V带传动所要求的最小包角120°大，因此满足V带传动的要求。
V带根数公示如下：
式中：为每条普通V带的许用功率；为考虑不同大小包角的影响系数，即为包角系数；为考虑材料情况的系数，即为材料系数，对于棉线步和棉线绳结构
的胶带k=0.75，对于化学线绳结构的胶带，k=1.0；为计算传动比的影响时，单根普通V带传递的功率的增量，可通过下式计算：
；
式中：为单根普通V带所能传递的转矩修正值，，从《机械设计》书中查表可得；为主动轮的转速，单位rmin。
查阅《机械设计》书，表5-10： =970rmin时候 ， =0.3 查阅《机械设计》书，表5—9得， =0.93 查阅《机械设计》书，表5—3得， =1.03 查阅《机械设计》书，表5—5得， =2.08 综上可得：Z?Pca8.998??3.98
(P0??P0)?ka?kl(2.08?0.3)?0.93?1.03因此取V带根数为4根。 单根V带的初拉力由：
F0?500?Pca2.5?(?1)?qv2 v?Zka式中：q为传动带单位长度的质量，单位kgm，查阅《机械设计》书中表5-4，得q=0.17。
F0?500?Pca2.5500?8.9982.5?(?1)?qv2??(?1)?0.17?7.112?275.65N v?Zka7.11?40.93为了设计安装带轮轴和轴承，必需确定V带作用在轴上的压力Q，它等于v带两边的初拉力之和，忽略v带两边的拉力差，则Q值可以近似由下式算出：
Q?2?Z?F0?cos?2?2?Z?F0?sina1 2求得Q?2?4?275.65?sin153.50??2145.74N 23.4 带轮设计
3.4.1 带轮材料
由上文计算的出带轮的转速： ms。因为7.11ms＜25ms，转速相对较低，所以选择灰铸铁作为带轮的材料，其牌号为HT200。