【正文】 準農(nóng)業(yè)主要發(fā)展以溫室為主的自動控制系統(tǒng)智能化研究，因此這也為我們指明了農(nóng)業(yè)機械裝備技術(shù)研究的發(fā)展方向。與此同時，計算機視覺作為一種智能化技術(shù)是當前農(nóng)業(yè)工程學(xué)科中的熱點研究領(lǐng)域之一。另外，生產(chǎn)自動化程度的進一步提高，農(nóng)業(yè)自動化也將會與精確農(nóng)業(yè)、GPS 等新興技術(shù)進一步整合，從而組成一個大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)。傳感器、遙測遙感技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的日益成熟，伴隨著計算機和電控技術(shù)的突飛猛進，農(nóng)機也向高度的智能化發(fā)展。 [2]近年來，世界農(nóng)業(yè)機械裝備正迅速地吸收和應(yīng)用電子信息科技發(fā)展的成果，這標志著農(nóng)業(yè)機械的信息化發(fā)展趨勢。發(fā)展較迅速的精準農(nóng)業(yè)，其支撐技術(shù)是 3s空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策技術(shù)，即基于信息和先進技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)。3s 空間信息技術(shù)在精細農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用充分體現(xiàn)了信息傳遞和處理的重要性。準確可靠的農(nóng)田信息是實施精準農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。由此可以看出信息在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中舉足輕重的地位，信息化也將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械技術(shù)一個必然的發(fā)展趨勢。 [2] 本課題的研究方向和研究意義 研究方向近年來，隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展和農(nóng)民生活水平的不斷提高，各種中小型農(nóng)業(yè)加工機械，如農(nóng)耕機、插秧機、播種機、碾米機、碎料機、磨面機、脫粒機、抽水機等，已在廣大農(nóng)村得到了越來越普遍的應(yīng)用。但公知的各類農(nóng)業(yè)加工機械由于一機一用、一機一動力、移動不便、功能單一、閑置率高等原因，讓大多數(shù)農(nóng)戶感到購置不劃算。由此，致使目前農(nóng)村仍有不少農(nóng)民加工糧食也要拿到較遠的地方，勞動強度大，費時費力，非常麻煩。農(nóng)副產(chǎn)品加工機械擔(dān)負著我國約 75%的糧食、60%油料加工任務(wù)，發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品加工機械，對擴大內(nèi)需，繁榮地方經(jīng)濟，拉動國民經(jīng)濟發(fā)展有重要的作用。就當今我國農(nóng)村經(jīng)濟的現(xiàn)狀而言，廣大農(nóng)民迫切需要一種價格成本均可為普通農(nóng)戶家庭接受的多功能農(nóng)用機，以滿足農(nóng)戶家庭生產(chǎn)生活的需要。 [3]現(xiàn)有的多功能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工機械主要有耕地機與插秧機的組合，碾米機與碎料機的組合等。一般都是兩種功能的組合，多功能的很少，要不就是技術(shù)不成熟。針對這些情況，研究發(fā)明一種新型多功能組合農(nóng)用機械就更是必要的。 因此，本課題就是針對這種新型多功能組合農(nóng)用機械而做的設(shè)計。通過本次設(shè)計，能夠提出一種結(jié)構(gòu)新穎緊湊，簡單實用，經(jīng)濟安全，易于操作，裝卸方便，可根據(jù)需要組合拼裝的，適合農(nóng)村一家一戶式的多功能農(nóng)產(chǎn)品加工機械。 研究意義中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。中國政府一貫高度重視農(nóng)業(yè)的發(fā)展，把實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化擺在十分重要的位置。改革開放以來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的提高和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的提高，全國人民的溫飽問題基本解決，使得農(nóng)副產(chǎn)品加工工業(yè)發(fā)展迅速，而且門類增多，在許多方面取得了重要成就。事實證明：農(nóng)副產(chǎn)品加工工程對于深度開發(fā)利用農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)副產(chǎn)品的價值，豐富社會的物資供應(yīng)，提高全社會生活水平，防治環(huán)境污染，特別是增加農(nóng)民的收入等方面都是極其重要的。農(nóng)業(yè)機械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)裝備，中國農(nóng)機工業(yè)隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，取得斐然的成就，成為農(nóng)機生產(chǎn)大國。中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深入，給中國農(nóng)機產(chǎn)品帶來了一個大市場。中國政府近年來出臺一系列支持農(nóng)民、農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進農(nóng)民增收的政策，為這個大市場的“火爆”提供了保證。農(nóng)業(yè)稅的減免，種糧農(nóng)戶的補貼，使得農(nóng)民收入增加，提高了購機的能力。 [2]目前，我國大部分地區(qū)的農(nóng)機具以大中型產(chǎn)品居多, 而且功能單一, 價格較高。有關(guān)專家和業(yè)內(nèi)人士認為, 小型多用、價格便宜、適合一家一戶使用的農(nóng)機具在農(nóng)村市場更受歡迎。一機多用是農(nóng)民對農(nóng)機具的迫切要求。專家認為, 使用方便是廣大農(nóng)民購買農(nóng)機首要選擇, 中小型農(nóng)機具在農(nóng)村具有廣闊的市場前景。小型多功能組合農(nóng)用機械產(chǎn)品突出的特點是一機多用、機動靈活和價格便宜，提高了農(nóng)用機的使用效率。隨著中國農(nóng)村建設(shè)的不斷發(fā)展, 小型多功能農(nóng)用機械的用處將會越來越大, 其多功能、低價格的優(yōu)勢也將受到越來越多用戶的歡迎。2 組合農(nóng)用機的總體設(shè)計 確定新型多功能組合農(nóng)用機的功能結(jié)合本次設(shè)計的要求，在做了大量市場調(diào)查，了解了現(xiàn)在農(nóng)民對農(nóng)用機械的不同需求，同時考慮到地區(qū)差異的情況下，最終把設(shè)計的重點放在了農(nóng)產(chǎn)品加工機械的設(shè)計上。通過調(diào)研市場、走訪農(nóng)家和查閱相關(guān)資料，了解到農(nóng)民（主要是針對四川丘陵地區(qū)農(nóng)戶）現(xiàn)在需求最大的農(nóng)產(chǎn)品加工機械主要有碾米機、玉米脫粒機、切片機、切絲機、磨粉機、磨漿機、碎料機、飼料混合機、鍘草機、剝皮機等。而農(nóng)民對于農(nóng)產(chǎn)品加工機械的主要需求是使用方便，功能多樣化，機械小巧，經(jīng)濟安全，能夠代替更多的勞動力等。通過對農(nóng)民常用農(nóng)產(chǎn)品加工機械的需求程度進行分析，初步擬定將以下農(nóng)機進行組合：玉米脫粒機、切片機、切絲機、切碎機、碾米機、磨粉機、磨漿機、磨碎機。通過走訪得知，農(nóng)家平時刃磨刀具基本上是在自制磨刀石上人工刃磨，而沒有機械化的磨刀裝置，為此在本設(shè)計中添加簡易的能滿足農(nóng)民刃磨刀具的裝置。通過走訪還得知，因夏季天氣炎熱，氣候干燥，農(nóng)民時常需要對農(nóng)作物進行澆灌，而他們常常的是用肩挑水進行澆灌，大大降低了生產(chǎn)率，并且農(nóng)家平時池塘抽水也需要抽水機的幫助，為此，在本設(shè)計中添加抽水裝置。經(jīng)綜合分析，最終確定將玉米脫粒機、切片機、切絲機、切碎機、碾米機、磨粉機、磨漿機、磨碎機、刃磨刀具裝置、抽水機進行組合，設(shè)計一款新型多功能組合農(nóng)用機?，F(xiàn)將以上功能加以簡述。 玉米脫粒功能玉米脫粒機是玉米脫皮后，經(jīng)過一段時間的風(fēng)干，然后將玉米利用脫粒機使玉米和玉米芯分開，這種機械就是玉米脫粒機。它的工作原理是：玉米脫粒機在進行玉米脫粒時，電動機輸出軸輸出動力，再通過傳動帶傳遞到脫粒滾筒上，利用脫粒滾筒的回轉(zhuǎn)運動與柵格式凹板之間的揉搓作用，將玉米粒脫離玉米芯，并借助其他的機構(gòu)將玉米粒和玉米芯分別從兩個不同的出口排出機體，如此循環(huán)，不斷地進行填入——脫?！懦鰴C體。 [5]玉米脫粒機從入料到脫粒到分離玉米粒和玉米芯，最后將玉米粒和玉米芯排出機體，是玉米脫粒機一體完成的。它最大的優(yōu)點是在短時間內(nèi)可以完成幾個人的勞動強度，從而提高了工作效率，節(jié)省了勞動時間。由文獻 [4]第 185 頁查得，一般小型玉米脫粒機滾筒轉(zhuǎn)速為 600～900r/min。 切片功能目前，市場上切片機多種多樣，在此僅針對農(nóng)家用蘿卜、土豆、薯類、水果等切片機進行介紹。切片機的工作原理是：物料以相對于刀片一定的速度作相對運動，同刀片形成相對切削力而被切削加工成片狀。此相對運動將料塊切成厚度均勻的薄片，切下的薄片從排料槽卸出。通過切厚調(diào)節(jié)器的前后移動調(diào)整片厚調(diào)節(jié)座與切刀刃部間隙可以調(diào)整切片厚度。切片機主要由機殼、回轉(zhuǎn)刀片、固定刀片和機架等組成。由文獻 [5]第 773 頁查得，一般切片機刀盤轉(zhuǎn)速為 540～930r/min。 切絲功能對農(nóng)產(chǎn)品進行切絲（主要針對農(nóng)家用蘿卜、土豆、薯類、水果等） ，其工作原理同切片機相同，僅對刀片進行更換即可，把旋轉(zhuǎn)刀片或固定刀片換成齒狀刀片即可完成切絲動作。同樣通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)叉的前后移動可以調(diào)整切絲粗細。其刀盤轉(zhuǎn)速要求同切片機近似。 切碎功能目前，市場上切碎機多種多樣，在此僅針對農(nóng)家小型鍘切機械進行介紹。切碎機可切碎各種原料，如玉米稈、高梁稈、麥稈、豆稈、玉米秸、花生秧、紅薯秧、干雜草等各類雜糧干物料類，鍘切產(chǎn)品可用于各種飼料，供牛、羊采食，也可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高溫積肥，秸稈還田等。其工作原理同切片機相似?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)叉的前后移動可以調(diào)整鍘切原料的長短。切 碎 鍘 草 機 主 要 由 喂 入 機 構(gòu) 、 鍘 切 機 構(gòu) 、 傳 動 機 構(gòu) 和 機 架 等 部 分 組 成 。由文獻 [5]第 541542 頁查得，一般小型切碎機刀盤轉(zhuǎn)速為 560～900r/min。 碾米功能碾米是應(yīng)用物理或者化學(xué)的方法，將糙米表面的皮層部分或全部剝除的工序。目前世界各國普遍采用物理方法，即機械方法。機械碾米法是運用機械的作用力對糙米進行去皮碾白的辦法，所用的機械設(shè)備稱為碾米機。碾米機的分類形式有很多種，根據(jù)碾輥材料的不同，分為鐵輥、砂輥和砂鐵結(jié)合輥。根據(jù)碾輥軸的安裝形式，又可分為立式和橫式兩種。其中立式碾米機多采用砂輥和鐵輥，橫式碾米機砂輥、鐵輥和砂鐵結(jié)合輥三種都有采用。根據(jù)碾白作用力的特性，碾白方式分為摩擦擦離碾白和碾削碾白兩種。碾米四要素:碰撞、碾白壓力、翻滾和軸向輸送。 [6]對于常規(guī)的稻谷加工主要包括清理、礱谷及礱下物分離、糙米碾白、成品處理及副產(chǎn)品整理等工序。由于本設(shè)計要求的是用于農(nóng)家進行自給自足的生產(chǎn)加工機械，因此對于以上的生產(chǎn)加工的處理用于家庭生產(chǎn)，就顯得太過復(fù)雜而且成本過高。所以針對這種情況，我們使用稻谷直接進行碾米（又稱稻出白） ，它對于農(nóng)家的自給生產(chǎn)是最實用的。由文獻 [5] 第 766 頁查得，適合農(nóng)村一家一戶式的小型碾米機其碾輥轉(zhuǎn)速為 750～1200r/min。 磨粉功能目前市場上磨粉機種類繁多，針對本設(shè)計的方向，僅對其中一類進行介紹。該類磨粉機能將小麥、大米、小米、玉米、黃豆、芝麻、大豆、高梁等糧食食品類,以及其它部份化工原料,軟質(zhì)石,木粒物料等干磨制成粉。物料加工粗細可以調(diào)整。機型新穎，小巧玲瓏美觀，安裝、使用、維修方便。其工作原理是利用一對磨片（齒盤式轉(zhuǎn)子和定子）相對旋轉(zhuǎn)，對送入研磨區(qū)的物料產(chǎn)生一定的擠壓力和剪切力，物料在經(jīng)過研磨區(qū)時，受到擠壓、剪切、剝刮等綜合作用，從而研磨成粉。磨粉機的主要構(gòu)件：磨片（齒盤式轉(zhuǎn)子和定子） 、喂料機構(gòu)、軋距調(diào)節(jié)機構(gòu)、傳動機構(gòu)、機架。由文獻 [5]第 777 頁查得，小型磨粉機其動磨片轉(zhuǎn)速為900～1000r/min。 磨漿功能農(nóng)家若需磨漿，上述磨粉機也能將小麥、大米、小米、玉米、黃豆、芝麻、大豆、高梁等各類糧食在加水的情況下磨成漿，在此不再贅述。由文獻 [5] 第77777 頁查得，小型磨漿機其動磨片轉(zhuǎn)速為 960～1000r/min。 磨碎功能同樣，農(nóng)家若需將小麥、大米、玉米、黃豆、大豆等研磨成碎粒，利用上述磨粉機，調(diào)節(jié)其調(diào)節(jié)手輪也能將各類糧食研磨成碎粒。同時該磨粉機也可用于飼料、藥材的粉碎。由文獻 [5]查得，小型磨碎機其動磨片轉(zhuǎn)速為 900～1200r/min。 刃磨刀具功能根據(jù)設(shè)計要求，在多功能農(nóng)機中合理添加刃磨刀具的功能，該功能利用砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，以達到將刀具刃磨鋒利的目的。 抽水功能根據(jù)設(shè)計要求，在多功能農(nóng)機中合理添加抽水的功能，該功能利用電機的轉(zhuǎn)動帶動泵體內(nèi)葉輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動水獲得離心力，水就被提升到高處，最終達到抽水灌溉農(nóng)作物或完成池塘抽水作業(yè)的作用。 將各功能進行組合據(jù)以上介紹，由于不同機械的工作原理和工作轉(zhuǎn)速差異，可將功能相似、轉(zhuǎn)速相差不大的的機械進行合理組合，形成結(jié)構(gòu)新穎緊湊，簡單實用，經(jīng)濟安全，易于操作，裝卸方便的多功能農(nóng)用機：因切片、切絲、切碎三種功能具有相同之處，且這三種機械要求的轉(zhuǎn)速基本相同，可將這三種功能組合在一起，形成一種多功能切碎機；因上述磨粉機同時具有磨漿、磨碎功能，故將其置于一體，形成一種多功能磨粉機；玉米脫粒機、碾米機、刃磨刀具機、抽水機分別設(shè)計。 確定總體布局及傳動方案對所設(shè)計的新型多功能組合農(nóng)用機，要形成結(jié)構(gòu)新穎緊湊，簡單實用，經(jīng)濟安全，易于操作，裝卸方便的多功能組合農(nóng)用機，其總體布局及傳動方案必須進行合理的設(shè)計，以便更好地發(fā)揮其功效。經(jīng)多方文獻查閱、市場調(diào)研，并考慮到不同機械的工作部件對轉(zhuǎn)速的不同要求，對總體布局及傳動方案提出了兩種設(shè)計方案進行分析：方案一，采用一字型雙層排列，其排列方式如圖 所示；方案二，采用田字雙層組合式排列，其排列方式如圖 所示(詳細布局見附錄Ⅰ，圖號：NYJ00)。兩種方案均采用帶傳動的方式傳遞功率。圖 一字型雙層排列圖 田字雙層組合式排列經(jīng)分析，方案一的組合方式，它的缺點是結(jié)構(gòu)單一，占地面積大，運輸不方便，傳動不可靠，且難以滿足不同機構(gòu)對加工速度的不同要求。田字雙層組合式排列，不僅能減少占地面積，提高工作效率，工作可靠，方便裝拆，便于運輸、安裝和維修，同時還能滿足不同機構(gòu)對加工速度的不同要求，而且此種布局還能充分發(fā)揮各機構(gòu)的功能，便于人工操作。田字雙層組合式排列的電機與工作部件之間的動力傳動是靠帶傳動傳遞，通過裝拆聯(lián)軸器或皮帶的方法來實現(xiàn)單機或多機的工作，且相互之間互不影響，節(jié)省電力。由于該新型多功能組合農(nóng)用機所涉及的功能（玉米脫粒、多功能切碎、碾米、多功能磨粉、抽水、刃磨刀具）較多，而本人水平有限，經(jīng)驗不足，時間倉促，同時也受到篇幅的限制，下面僅對多功能磨粉機進行詳細的設(shè)計計算，其余執(zhí)行機構(gòu)僅做結(jié)構(gòu)設(shè)計及簡要計算分析。3 玉米脫粒機的設(shè)計 玉米脫粒機的總體結(jié)構(gòu)玉米脫粒機主要組成部分：入料口、釘齒脫粒滾筒、柵格式凹板、機架等部分組成。其總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖 玉米脫粒機的總體結(jié)構(gòu) 入料部分入料口與玉米脫粒機的上蓋部分相連，它是利用一毫米厚的鐵板制成，入料部位與釘齒滾筒的釘齒部位相切，將已撥皮的玉米從入料口填入，下滑到脫粒部位，即釘齒滾筒和柵格式凹板之間，進行脫粒。 脫粒部分脫粒部分主要是由釘齒滾筒、柵格式凹板、半圓型上蓋組成。玉米穗在釘齒滾筒和柵格式凹板之間進行脫粒，將已脫下的玉米粒從柵格式凹板的縫隙漏下，落到下滑板，由倉口排出機體外，玉米芯借助于滾筒上的螺旋排列的釘齒的螺旋推力和螺旋導(dǎo)向作用，由出芯口排出機體外。 篩選部分篩選部分主要是由柵格式凹板完成，它是由一定數(shù)量的鐵條及兩條主梁和兩條副梁組成，每兩根鐵條之間的縫隙可以將玉米卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的釘齒滾筒將被卡死的玉米強行脫粒。玉米脫粒之后，再將玉米粒經(jīng)過柵格式凹板，從凹板的縫隙漏出，順著斜滑板滑出機體，目的是將玉米和玉米芯分開。 機架部分機架由出料口、下滑板及穩(wěn)定結(jié)實的