【正文】 ve， the design of the thresher threshing，and the most suitable working parameters.Keywords：corn sheller physical design discrete element simulation analysis 1 第1章 緒論第1章 緒論 研究背景與意義玉米是一種很重要的糧食作物，既可以食用或者作為飼料，也是重要的工業(yè)原料之一[[] 賀俊林，佟金. 我國(guó)玉米收獲機(jī)械的現(xiàn)狀及其發(fā)展[J]. 農(nóng)機(jī)化研究， 2006(2)：2936]。電動(dòng)機(jī)械式玉米脫粒機(jī)脫凈率差，效率低，脫粒時(shí)破損玉米芯影響脫粒質(zhì)量[[] 周志偉. 一種錘頭式玉米脫粒機(jī)[Z]. 實(shí)用型專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)，2009]，并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本較高。打擊的機(jī)會(huì)以及打擊的速度都影響著脫粒機(jī)的脫粒效率。脫粒滾筒上有板尺、螺旋輸送板等結(jié)構(gòu)，使得玉米果穗在脫粒倉(cāng)內(nèi)做螺旋前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)。但是差速式玉米脫粒機(jī)的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。擠搓原理玉米脫粒機(jī)的脫粒過(guò)程柔和，對(duì)籽粒損傷小。得出了含水率對(duì)機(jī)械損傷率以及綜合損失之間的關(guān)系。Petkevichius等學(xué)者[[] Petkevichius S，Shpokas L，Kutzbach H D. Investigation of the maize ear Threshing process[J]. Biosystems Engineering，2008，99：532539]研究了玉米果穗的喂入方式與籽粒含水率以及玉米品種對(duì)籽粒損失率之間的關(guān)系。周旭等學(xué)者[[] 周旭，李心平，高連興. 兩種脫粒滾筒的玉米籽粒損傷試驗(yàn)研究[J]. 沈陽(yáng) 農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 36(6)： 756758]于2005年，對(duì)比圓柱形滾筒與圓錐形滾筒，指出圓錐形滾筒的玉米脫粒機(jī)對(duì)玉米籽粒的損傷率低。張克新等人[[] 張克新. 新型玉米脫粒機(jī)：中國(guó)，201020268475. 6[P]. 20100723]發(fā)明了一種橫式滾子玉米脫粒裝置。然而在我國(guó)，玉米種子公司規(guī)模一般都不大，沒(méi)有建立玉米果穗的烘干室的資金，因此基本上都不對(duì)玉米果穗進(jìn)行烘干。當(dāng)脫粒機(jī)種類(lèi)的不同、作物種類(lèi)的不同時(shí)參數(shù)還需要進(jìn)行重新安排實(shí)驗(yàn)然后建立新的數(shù)學(xué)模型，增加了實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性，延長(zhǎng)研發(fā)周期。該方法首先建立脫粒機(jī)的數(shù)字化模型，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行物理仿真，根據(jù)仿真結(jié)果修改設(shè)計(jì)尺寸與結(jié)構(gòu)，然后再對(duì)修改后的脫粒機(jī)模型進(jìn)行仿真分析，直到得出符合要求的分析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米脫粒機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在脫粒區(qū)，玉米果穗在板齒的作用下順著柵格凹板做螺旋運(yùn)動(dòng)至排芯區(qū)。因此玉米果穗在脫粒機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了板齒式玉米脫粒機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。后一部分板齒為平板齒。由文獻(xiàn)[30]可知，13%。當(dāng)脫粒機(jī)較大時(shí)選取較高值，脫粒機(jī)較小時(shí)選取較小值。配套電動(dòng)機(jī)的功率：為板齒玉米脫粒機(jī)的總傳動(dòng)效率。 V帶設(shè)計(jì) 首先確定計(jì)算功率： 式中：KA為工作情況系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中表56可得KA=； P電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)的功率。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，表510：=970r/min時(shí)候 ，=查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，表5—9得，=查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，表5—3得，=查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，表5—5得，=綜上可得：因此取V帶根數(shù)為4根。電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為42毫米。從動(dòng)帶輪厚度：mm從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)寬度：mm從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)線上槽深：mm從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)線下槽深：mm從動(dòng)帶輪槽間距：mm從動(dòng)帶輪第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離：從動(dòng)帶輪外徑：mm從動(dòng)帶輪槽輪角：因?yàn)镈2＞190，所以，極限偏差為177。本設(shè)計(jì)根據(jù)板齒玉米脫粒機(jī)的的工作強(qiáng)度、工作環(huán)境選擇直軸作為脫粒主軸。式中：A0查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，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。因?yàn)閹л喌暮穸葹?0，從動(dòng)帶輪中心突起部位長(zhǎng)度為110mm。玉米籽粒含水率越高則越難脫粒。脫粒區(qū)段上脫粒滾筒安裝有多個(gè)板齒，其不僅對(duì)玉米果穗進(jìn)行脫粒，還推動(dòng)玉米果穗向排芯區(qū)運(yùn)動(dòng)。）時(shí)，板齒容易刮擦與擠壓玉米穗產(chǎn)生水心。后一部分板齒為平板齒如圖38所示。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)，表81，45號(hào)鋼直徑為105mm時(shí)，需用應(yīng)力為：因?yàn)?，所以軸的強(qiáng)度符合要求。2=105mm根據(jù)階梯軸的結(jié)構(gòu)，繪制階梯軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖310所示通過(guò)受力平衡，計(jì)算軸所受力：得：計(jì)算彎矩：畫(huà)出彎矩圖，如圖310所示。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(dòng)作，前一組的板齒設(shè)計(jì)成如圖37所示的帶冠板齒。當(dāng)此角度選取較大（12176。脫粒滾筒可分為三個(gè)區(qū)段，分別是入料區(qū)、脫粒區(qū)段、排芯區(qū)段。滾筒的脫粒段的長(zhǎng)度決定了玉米脫粒機(jī)的脫粒質(zhì)量。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。 階梯軸設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)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：N根據(jù)不同的軸線形狀，可將軸分為曲軸、直軸、軟軸等。（a）主動(dòng)帶輪的二維設(shè)計(jì)（b）主動(dòng)帶輪的三維設(shè)計(jì)圖33 主動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 從動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)由上文算出從動(dòng)帶輪的直徑：D2=522，因?yàn)镈2＞300，所以主動(dòng)帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式結(jié)構(gòu)。主動(dòng)帶輪直接與電動(dòng)機(jī)的輸出軸配合。大，因此滿足V帶傳動(dòng)的要求。V帶廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。當(dāng)板齒玉米脫粒機(jī)工作時(shí)，脫粒滾筒上的板齒快速的轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)滾筒轉(zhuǎn)速為：r/min式中：為板齒齒頂線速度；N軸為脫粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速；D頂為板齒齒頂距離滾筒軸心的距離。若滾筒線速度太小會(huì)影響脫粒效率。滾筒轉(zhuǎn)速必須保證不能傷害玉米籽粒。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(dòng)作，前一組的板齒設(shè)計(jì)成帶冠板齒。果穗與果穗之間也具有一定的壓力進(jìn)行充分?jǐn)D搓。玉米果穗于脫粒區(qū)中，在滾筒板齒的作用下沿著柵格凹板做圓周運(yùn)動(dòng)。入料口對(duì)應(yīng)的滾筒段為入料區(qū)，入料區(qū)上的螺旋葉片將玉米果穗送入脫粒區(qū)。因此本文主要設(shè)計(jì)一款運(yùn)用擠搓原理的板齒式玉米脫粒機(jī)。由于玉米脫粒過(guò)程的復(fù)雜性，迄今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)玉米脫粒過(guò)程的研究大部分采用的是試驗(yàn)方法、高速攝像技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)方法以及統(tǒng)計(jì)分析方法或者連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的分析方法[[] Petre I. Miu. Mathematical model of threshing process in an axial unit with tangentialfeeding [J]. CSAE Paper，1997，2：217219]。玉米脫粒裝置主要使用于脫粒晾干后含水率較低的玉米果穗。鳳鳴農(nóng)業(yè)機(jī)械制造有限公司唐昌兵等人[[] 風(fēng)岡縣鳳鳴農(nóng)用機(jī)械制造有限公司. 一種組合式玉米脫粒機(jī)及其脫粒方法： 中國(guó)，201110288408. X[P]. 20110926]于2010年發(fā)明出一臺(tái)組合式玉米脫粒裝置。張認(rèn)成[[] 張認(rèn)成，桑正中. 軸流脫?？臻g谷物動(dòng)力學(xué)仿真[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2000，4： 3640]等學(xué)者于2000年，應(yīng)用Matlab對(duì)釘齒式玉米脫粒裝置進(jìn)行研究，建立出一系列的力學(xué)模型。Kumara[[] Kumara A，Mohanb D，Patel R，. Development of grain threshers based on ergonomic design criteria[J]. Applied Ergonomics，2002，33：503508]于2002年，研制出符合人體工程學(xué)的玉米脫粒裝置。Bilanski 等學(xué)者[[] Bilanski W K. Damage Resistance of Seed Grains[J]. Transaction of the ASAE. 1966，11(2)：360363]于1966年研究了玉米籽粒含水率對(duì)玉米籽粒脫粒時(shí)變形的影響。碾壓原理玉米脫粒機(jī)的脫粒效率較低，并且容易造成籽粒擦傷。玉米果穗一邊向著排芯口運(yùn)動(dòng)一邊脫粒，被脫下的玉米籽粒以及一部分破碎的玉米芯等雜物通過(guò)兩輥間的縫隙到排料區(qū)。碾壓式玉米脫粒機(jī)如圖12所示。打擊式玉米脫粒機(jī)主要有兩類(lèi)：釘齒滾筒式玉米脫粒機(jī)以及紋桿式玉米脫粒機(jī)[[] 李清龍. 打擊式玉米脫粒機(jī)脫粒過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究及仿真分析[D]. 吉林；吉林 ]，如圖11所示。雖然個(gè)別地方采用各種大中型的玉米脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒，但是這些機(jī)器生產(chǎn)不規(guī)范，容易造成玉米籽粒的破碎，而且往往一次脫粒不干凈，需要重復(fù)脫粒幾次，嚴(yán)重的影響了玉米的生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率[[] 毛江峰. 小型電動(dòng)玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師，2012(11)：155]。通過(guò)改變滾筒轉(zhuǎn)速以及喂入量等變量，探究所設(shè)計(jì)的脫粒機(jī)的脫粒情況并進(jìn)行優(yōu)化。本文首先對(duì)比了各類(lèi)脫粒機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。差速原理玉米脫粒機(jī)的效率較低，僅適用于脫粒單