【正文】 ?? 致 謝 23 得：???????????????????????????NFNFNFNFNQFNFNNPTHHVVt1 5 9 11 0 62 3 0 01 5 52 1 4 51 4 8 53 8 7 6 5 32 6 09 5 5 0 0 0 09 5 5 0 0 0 01212? 計(jì)算彎矩：???????????????????mm2 7 4 1 5 8mm1 5 4 7 6 01460106mm2 2 6 3 0 0146015522 NMMMNMNMHVHV合成 畫出彎矩圖，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： %)71(%)71( ??????? dd mm 輸出軸的最小直徑一般是安裝帶輪那段軸的直徑，這段軸的直徑必須大于。 致 謝 19 階梯軸設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)的效率為： ?帶? 脫粒軸上的功率為： ???????? 帶軸承電機(jī)軸 ??PP KW 脫粒主軸轉(zhuǎn)速： ?????帶電機(jī)軸 innr/min 脫粒主軸轉(zhuǎn)矩： 387653 ????? 軸軸nPTN178。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)?D2＞ 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帶設(shè)計(jì) 首先確定計(jì)算功率： 電動(dòng)機(jī)PKP Aca ?? 式中： KA 為工作情況系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中表 56 可得 KA=； P 電動(dòng)機(jī) 為電動(dòng)機(jī)的功率， 。配套電動(dòng)機(jī)的功率： KW總電動(dòng)機(jī) ?wPP ? 總? 為板齒玉米脫粒機(jī)的總傳動(dòng)效率。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。玉米籽粒從高處落下撞擊地面相當(dāng)于高速與板尺接觸。因?yàn)樵诿摿C(jī)工作時(shí)板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒 硬度 、強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部 進(jìn)行淬火處理。并根據(jù)板齒式玉米脫粒機(jī)的工作過程以及工作原理分析此類玉米脫粒機(jī)在脫凈率以及破碎率等方面的優(yōu)點(diǎn)。為了模仿人工用竹簽先擠第 2 章 板齒玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)與工作原理 9 掉玉米果穗上的局部籽粒這一動(dòng)作，前一部分的板齒被設(shè)計(jì)成帶冠板齒。在脫粒區(qū)內(nèi)玉米果穗與果穗之間以及玉米果穗與凹板間相互擠搓，致使籽粒脫落。本文首先繪制二維 CAD草圖，建立 PRO/E 三維模型。 本文主要研究?jī)?nèi)容 我國(guó)市面上用的最多的脫粒機(jī)為釘齒滾筒式脫粒機(jī)。在我國(guó)種子公司一般將玉米果穗在場(chǎng)上晾干，降低其水分到 18%左右，然后運(yùn)用烘干塔對(duì)籽粒進(jìn)行烘干，最終使玉米籽粒的水分可以降至 13%[40]。 張飛等學(xué)者 [36]于 20xx 年發(fā)明了一種籽粒破稅率低，脫凈率高的脫粒機(jī)，這種脫粒機(jī)是一種軟脫式玉米脫粒機(jī)，它的外部由橡皮套組成。李耀明 等學(xué)者 [ 29]研究了軸流式玉米脫粒裝置內(nèi)玉米芯以及籽粒在軸向的分布曲線。 國(guó)內(nèi)玉米脫粒機(jī)的發(fā)展 雖然對(duì)于脫粒機(jī)的研究在國(guó)內(nèi)較晚起步，但是其發(fā)展速度十分快。 Huynh 等學(xué)者 [14]于 1979 年，研究并建立出凹板分離過程與脫落谷粒的數(shù)學(xué)模型。因此本文設(shè)計(jì)擠搓原理的板齒式玉米脫粒機(jī)。 分裝置 圖 14 差速原理玉米脫粒機(jī) （ 5）除了上面的這些常用的脫粒原理外，還有并列籽粒成對(duì)脫粒法。擠搓式玉米脫粒機(jī)運(yùn)用了仿生技術(shù)，模仿人工用手?jǐn)D搓玉米時(shí)的動(dòng)作，極大的降低了玉米籽粒的破損率 。打擊式玉米脫粒機(jī)雖然脫凈率與效率高但是對(duì)玉米籽粒的傷害較大。運(yùn)用玉米脫粒裝置進(jìn)行脫粒時(shí)產(chǎn)生的壓縮、沖擊和剪切等作用都會(huì)損傷玉米籽粒 [7]，玉米脫粒質(zhì)量嚴(yán)重的影響著玉米產(chǎn)量。玉米種植面積增長(zhǎng)十分 迅猛，全球種植面積已超過 億公頃，主要分布于中國(guó)、美國(guó)、阿根廷和巴西 [2]。差速原理玉米脫粒機(jī)的效率較低， 僅適用于脫粒單穗玉米。 參考文 獻(xiàn) ................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 板齒玉米脫粒機(jī)仿真過程 .........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 出料斗設(shè)計(jì) ...............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 凹板其他尺寸 ..................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。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)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，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。 脫粒倉(cāng)結(jié)構(gòu)與尺寸 ...........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 排芯區(qū)壓板材料以及結(jié)構(gòu) ...............錯(cuò)誤 !未定義書簽。 離散元法基本原理 ....................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本章小結(jié) ...................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。傳統(tǒng)釘齒滾筒玉米脫粒機(jī)對(duì)玉米籽粒損傷大，在國(guó)外早已不用此類機(jī)型。 采用 PRO/E 軟件對(duì)設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)進(jìn)行三維建模，并采用 CAD 軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的玉米脫粒機(jī)進(jìn)行二維工程圖設(shè)計(jì)。而十一五期間玉米的供求也得到了進(jìn)一步的增長(zhǎng)，玉米的產(chǎn)量由 20xx 年 1258 億千克增長(zhǎng)到 20xx 年的 1440 億千克 [4]，此產(chǎn)量可以較好的滿足國(guó)內(nèi)玉米的需求。 玉米脫粒機(jī)的種類及特點(diǎn) 玉米脫粒機(jī)的表示方法 玉米脫粒機(jī)的表示方法如下所示。一般來說玉米芯與玉米籽粒之間的抗剪力比較小。 1 脫粒滾筒 2 入料區(qū)螺旋葉片 3V 帶輪 4 入料斗 5 脫粒區(qū)板齒 6 柵格凹板 7 排芯區(qū)直板齒 8 排芯區(qū)壓板機(jī)構(gòu) 圖 13 擠搓原理玉米脫粒機(jī) (4)差速脫粒原理：差速式玉米脫粒機(jī)如圖 14 所示，兩輥在皮帶輪的帶動(dòng)下以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。采用這種原理設(shè)計(jì)的脫粒機(jī)雖然破碎率較低，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且工作效率低，僅用于專用的雙珠栽培制種。 美國(guó)的第一臺(tái)手工操作的玉米脫粒機(jī)誕生于 1815 年，這臺(tái)機(jī)器極大的改善了農(nóng)民的工作，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，但是這臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率不高。 Pomeranz 和 Watson 等學(xué)者 [17]于 1986 年分析比較了玉米籽粒破碎敏感性與玉米籽粒硬度之間的關(guān)系。李保國(guó)等學(xué)者 [24]研究了 軸流式玉米脫粒機(jī)的凹板脫落下的籽粒沿著滾筒長(zhǎng)度方向上的分布規(guī)律。張偉等學(xué)者 [32]應(yīng)用 Matlab 軟件對(duì)軸流玉米脫粒機(jī)進(jìn)行模擬仿真。 長(zhǎng)沙齊行機(jī)電科技有限公司的唐勇等人 [39]于 20xx 年，設(shè)計(jì)發(fā)明了一臺(tái)玉米脫粒裝置，采用切向力進(jìn)行脫粒，通過旋轉(zhuǎn)擠壓的方 式使得脫粒后的玉米籽粒以及玉米芯可以保持完整。因此，需要結(jié)合我國(guó)玉米脫粒現(xiàn)狀，研制出適合我國(guó)市場(chǎng)需求并且破碎率低、脫凈率高的玉米脫粒機(jī)。擠搓原理的脫粒機(jī)如今在美國(guó)等的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛的推廣應(yīng)用并取代了打擊原理的脫粒機(jī)。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 8 第 2章 板齒玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)與工作原理 板齒脫粒機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作過程 板齒玉米脫粒機(jī)的基本結(jié) 構(gòu)如圖 21 所示。擠搓式 玉米脫粒機(jī)的脫粒過程相對(duì)柔和，對(duì)果穗的沖擊力相對(duì)小從而玉米籽粒的破碎率比較低。排芯區(qū)隔板使玉米果穗充滿于脫粒倉(cāng)內(nèi)，脫粒區(qū)的板齒推動(dòng)玉米果穗時(shí)，果穗與凹板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為既滑動(dòng)又滾動(dòng)。在脫粒機(jī)工作時(shí)，脫粒滾筒上的板齒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)玉米果穗做擠搓作用，并且?guī)?dòng)玉米果穗向排芯區(qū)運(yùn)動(dòng)。滾筒上安裝有板齒，板齒由滾筒帶動(dòng)并推動(dòng)玉米果穗做螺旋運(yùn)動(dòng)。 當(dāng) S= 時(shí)，由上式可得 4?v m/s。因此 16 個(gè)板齒的總受力為：2 4 9 616156n ????? 板齒平均FF N。 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)帶的選取 選取 V 帶傳動(dòng)的方式。 計(jì)算 V 帶的速度 V： 0 0 060 9 7 01 4 0 0 060 11 ?? ???? ??? NDv ? m/s 在 5~25m/s 范圍內(nèi)，因此速度符合 V 帶要求。 單根 V 帶的初拉力 0F 由： 20 )(500 qvkZv PF aca ?????? 式中： q 為傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，單位 kg/m，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中表54，得 q=。因?yàn)?D1≤ 3d 電動(dòng)機(jī) ，因此主動(dòng)帶輪結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。 30′。根據(jù)不同的外形，直軸又可以分為光軸以及階梯軸。 選擇 45 號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào) 質(zhì)處理作為脫粒軸的材料。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(zhǎng)為 108mm。根據(jù)查閱文獻(xiàn) [30]后得出，使用 20%左右含水率玉米進(jìn)行脫粒時(shí)，脫粒段長(zhǎng)度應(yīng)為凹板直徑的 倍左右。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。當(dāng)此角度選擇適中（ 6176。因?yàn)樵诿摿C(jī)工作時(shí)板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒 硬度 、強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部進(jìn)行淬火處理。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 24 FH2FV2FH1FV1FtFττ14 60 10515523 00FVxAB22 63 00MVxxxxx10615 91FHMH15 47 60M合成27 41 58T轉(zhuǎn)38 76 53 圖 310 軸受力圖及計(jì)算圖 （ 2）通過疲勞強(qiáng)度校核階梯軸 危險(xiǎn)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。 圖 37 帶冠板齒的設(shè)計(jì) 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 22 圖 38 平板齒的設(shè)計(jì) （ a）脫粒滾筒二維設(shè)計(jì) （ b）脫粒滾筒三維設(shè)計(jì) 圖 39 脫粒滾筒的設(shè)計(jì) 階梯軸的校核 （ 1）通過彎扭合成強(qiáng)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。 脫粒區(qū)段的板齒一共 16 個(gè)，分為兩 組。）時(shí)，板齒容易玉米籽粒的表皮。 致 謝 21 圖 36 脫粒主軸的設(shè)計(jì) 脫粒滾筒設(shè)計(jì) 脫粒滾筒是玉米脫粒機(jī)完成脫粒工作的重要組成部件。因此該段階梯軸直徑為120mm。因此需要增加 5%～ 7%的軸徑。為了提高玉米脫粒機(jī)的工作質(zhì)量使其脫粒時(shí) ，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。脫粒主軸有一下兩種作用：①為脫粒機(jī)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。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 16 綜上所述，主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。 根據(jù)上文算出主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑： D1=140mm。比 V 帶傳動(dòng)所要求的最小包角 120176。因?yàn)榘妪X玉米脫粒機(jī)并不需要精確致 謝 13 的傳動(dòng)比，因此選擇 V 帶進(jìn)行傳遞是最合理的。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 12 玉米脫粒機(jī)在脫粒時(shí)所需的功率為： 1 0 0 0 4 9 61 0 0 0 ????? 齒頂VFP wKW 電機(jī)選擇 由此可以計(jì)算出配套電動(dòng)機(jī)的功率。還需考慮凹板的曲率對(duì)玉米脫粒機(jī)脫粒效果的影響。由文獻(xiàn) [27]可知， 13%左右含水率的玉米果穗從低于 米高處落下不會(huì)導(dǎo)致籽粒破碎。后一部分板齒為平板齒。 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)。因此玉米果穗在脫粒機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。在脫粒區(qū)，玉米果穗在板齒的作用下順著柵格