[机械工程设计自动化] 玉米脱粒机的结构设计任务书与开题报告.pdf

毕业设计任务书学 院、系：机械工程与自动化学院 机械工程系专 业：机械设计制造及其自动彳匕学生姓名：学号：0设计 题目：玉米脱粒机的结构设计起迄 日期：2011年2月21日2011年6月10日设计地点：_指导教师：_系 主 任：_发任务书日期：2011年2月21日毕业设计任务书1.毕业设计课题的任务和要求：（1）了解玉米脱粒机机构设计的基本原理和玉米脱粒的工艺流程；（2）研究现有脱粒装置的性能、优缺点及适应性，确定玉米脱粒装置的总体结构方 案；（3）根据所提供的原始数据进行玉米脱粒机的整体结构设计，绘制相关图纸，图纸 要求正确规范；（4）撰写毕业设计说明书；（5）翻译相关英文科技文献1篇。2.毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）:本机的设计是面向农村个体户，原始数据：电机 4kW Y系列4级电机圆柱形滚筒的齿顶线速度小于8 m/s；相应的滚筒转速为小于800r/min圆柱形钉齿滚筒的齿顶圆直径为200300mm,滚筒长度一般为700900mm钉齿工作长度30mm技术要求：功率消耗可按1 kW-h的功可脱粒24004000kgf已剥皮玉米穗计算。工作要求：（1）了解玉米脱粒机的工作原理和特点；（2）根据玉米脱粒机机构设计的基本内容，研究分析其实现的目标、任务以及具体 实施方案；（3）根据上述原始数据设计玉米脱粒机的整体结构，其中包括脱粒装置、传动机构 的设计，入料、出料装置的设计，机箱的设计，行走机构的设计以及相应的校核等。（4）学习AutoCAD,并绘制相关图纸。（5）用solidworks或Proe等相关软件完成虚拟装配，撰写设计说明书；（6）翻译相关科技文献英文1份。毕业设计任务书3.对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计说明书、图纸、实物样品等）:1、玉米脱粒机整体结构设计全套图纸；2、毕业设计说明书1份；3、相关科技文献英文翻译1份。结构设计合理，能达到使用要求，图纸规范、正确。附带光盘。4.毕业设计课题工作进度计划:起遗：日期工作内容2月21日3月10日熟悉课题、搜集资料，进行设计构思，写出开题报告 并进行相关论文的英文翻译；3月10日5月1日确定设计方案、完成全套设计图纸；5月1日6月1日利用三维设计软件完成玉米脱粒装置整体造型、虚拟 装配；撰写设计说明书等；6月1日6月10日查漏补缺；6月10日6月20日答辩。学生所在系审查意见:系主任：_年 月 日毕业设计开题报告学生姓名：学号：机械工程与自动化学院 机械工程系 别：M_专 业：机械设计制造及其自动化设计题目：玉米脱粒机的结构设计指导教师：_2011年3月 21日毕业设计开题报告1.结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右 的文献综述：一、本课题的研究背景及意义玉米脱粒机用于对晾干后的玉米穗进行脱粒。我国种子加工工艺流程与国外存在着 差异，国外大田玉米穗收获后水分一般为35%,经过烘干室玉米穗烘干后，使其水分达 到12.5%,然后进行脱粒。而国内种子公司规模一般比较小，没有足够的资金建立果穗 烘干室，基本上没有果穗烘干工艺过程。国内种子公司通常采用的办法是将玉米穗场上 晾干后，使水分降至18%,然后进行脱粒，再使用烘干塔对玉米籽粒烘干，使玉米籽粒 水分降到13虬由于国内玉米穗脱粒时水分高，籽粒与芯轴联接强度大，致使脱离质 量下降，脱粒损失提高。了解国内外玉米脱粒机发展现状，结合我国国情，研制出满足 我国脱粒市场需要的高脱净率、低损伤率玉米脱粒机，是我国种子加工中迫切需要解决 的一个实际问题。入为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率，设计玉米脱粒机。该机主要 有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由 电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹 板将玉米脱粒，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出 机体之外。二、本课题国内外研究现状1.国外研究现状分析从1785年苏格兰人朱梅克(Andrew Meikle)发明了第一个回转滚筒脱粒装置，人 们对种子玉米脱粒装置做了大量的试验和研究，不断开发出新的种子玉米脱粒装置。1815年美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。该机得脱粒部 分主要由装有钉子的盘型脱粒装置构成，通过手摇曲柄来转动一个安装有钉子的盘片。脱粒时，操作员一边摇动曲柄来旋转盘片，一边使盘片紧压玉米穗，这个盘片就从玉米 芯上把籽粒脱落下来。加拿大的Agriculex公司研制了用于单穗种子玉米脱粒的SCS-2型种子玉米脱粒 机，它由3个包有橡胶的并以相同方向不同速度旋转的辐子组成，在三个差速旋转的辐 子所产生的摩擦力作用下，玉米籽粒被脱落下来。该机不伤胚芽、不断玉米芯，具有破 碎率低、未脱净率低及适应性强等特点。美国AEC group公司生产的HS-48型挤搓式种子玉米脱粒机，脱粒性能好、对不同 类型种子玉米的适应性强、种子破碎率相对打击式种子玉米脱粒机小，在欧洲及美国等 发达国家应用普遍。该机生产率高（10T2t/h）,破碎率0.8%左右，但体积庞大，价格 昂贵。到目前为止，国内引进了四台该机型，分别安装在湖北省襄樊正:大种子公司（正 大集团独资企业），中种集团承德玉米种子加工中心，甘肃省酒泉登海先锋种子加 工厂，全国农业技术推广服务中心承担的“948”项目，安装在山西省定襄县天元种子公 司加工中心。2.国内研究现状分析上个世纪70年代初期，我国自行研制的冲击式原理玉米脱粒机得到了普及应用，当 时以大、中型脱粒机为主。进入80年代后，农村开始实行家庭联产承包责任制，我国 又相继研发了冲击式原理的一系列中、小型玉米脱粒机，以适应农户的生产需要10。80年代初期，我国开始推行实现种子生产专业化、种子加工机械化、种子质量标准 化、品种布局区域化和以县为单位组织统一供种“四化一供”的种子体系，政府拨款从 国外引进一批种子加工成套设备。1996年重庆市农机研究所陈宫西开发采用搓擦式原理 5TY-0.2型玉米脱粒机。2001年农业部规划设计研究院何晓鹏在消化吸收美国引进设备 基础上进行自主研发的新型挤搓式玉米脱粒机，由北京西达农业工程科技发展中心、甘 肃酒泉奥凯种子机械有限公司和北京市丰田种子机械厂在进一步改进的基础上生产出 了各种系列挤搓式玉米脱粒机。2007年沈阳农业大学李心平研制出了差速式玉米脱粒 机。三、本课题相关理论综述玉米脱粒装置的种类很多，按脱粒原理主要分挤压式、碾压式、打击式、差速式和 搓擦式5类。根据脱粒滚筒的外形可分为圆盘形、圆柱形和圆锥形。按脱粒滚筒的安 放形式又可分为卧式和立式。按脱粒元件来分其种类更多，常见的有纹杆钉齿、弓齿、风扇叶轮及组合式等。（1）纹杆式脱粒装置 纹杆式脱粒装置采用打击原理设计，工作时，纹杆滚筒转 动，使玉米穗在齿侧面和纹杆顶部与凹板弧面上产生搓擦作用，玉米穗与穗间凹板间产 生搓擦，从而实现脱粒。脱粒效率主要取决于打击速度和打击机会。该装置对玉米籽粒 伤害较大，但脱净率和效率高。(2)杆齿式脱粒装置 杆齿式脱粒装置采用杆齿式轴流滚筒，杆齿按螺旋线排列 并固定在齿板上。玉米穗通过滚筒前端的喂人螺旋输送器轴向喂人，从另一轴端排出。工作时，杆齿滚筒转动，使玉米穗在杆齿和齿板部与凹板弧面上产生搓擦作用，从而实 现脱粒。脱粒效率主要取决于杆齿速度。该装置对玉米籽粒伤害校，但脱净率和效率较 低。6(3)板齿式脱粒装置板齿式脱粒装置，是模仿人工用手搓玉米的动作。由于板齿 与滚筒轴之间有一定的夹角，利用板齿拨动果穗，使果穗在受到推挤的情况下，既做向 前的运动，又做向上或向卜的运动。在运动过程中，与两侧和底部的栅格进行揉搓，并 且与栅格凹板做相对运动，既滚动又滑动，以达到挤搓脱粒的效果。果穗相互之间也同 样在受到一定压力的作用下进行充分的挤搓，并且机内所有果穗的任何部位都有充分的 挤搓机会，从而脱掉全部籽粒。板齿式脱粒装置脱粒性能好，对不同类型种子玉米的适 应性强、效率高、脱净率高、玉米籽粒破碎率低。(4)差速式脱粒装置 差速式原理设计的脱粒装置，是利用同方向不同旋转速度的 脱粒元件间所形成的差速旋转来实现玉米穗脱粒。它还可以带皮脱粒，玉米籽粒仿手工 搓落，不伤胚芽。具有玉米穗完整、破碎率低、脱净率高及适应性强等特点。但采用该 原理设计的脱粒机一般生产效率低。(5)纽合式脱粒装置组合式脱粒装置是对纹杆式、弓齿式、螺旋叶片和板齿进行 不同的组合得到组合式轴流滚筒。例如螺旋叶片板齿组合式轴流滚筒，脱粒性能柔和，脱粒效果好，这是一种值得进行深入研究的轴流脱粒装置。科研院所、大专院校和企业从20世纪90年代初期以来，在引进、消化、吸收国外 先进脱粒技术的基础上，进行了玉米脱粒的自主、创新研究。目前国内研制的玉米脱粒 机存在着机械损伤、破碎率、脱净率、夹带损伤不能兼顾的问题，在脱粒装置设计时如 何保证多目标实现，是科研人员今后主要研究内容。在分析国内外研究现状的基础上，总结出各种轴流式脱粒装置的特点，对今后研究具有一定的指导作用。在创新研究的基 础上，研制一种适应玉米脱粒工艺要求、机械损伤轻、破碎率低、清洁度高等优点的玉 米脱粒机。10四、作者的观点和主要思路综合以上所述，本课题采用钉齿滚筒式脱粒装置。它的工作原理是：玉米脱粒机 在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合，使 玉米粒拖下(钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其 他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断 的进行填入一-脱粒-排出机体)。参考文献1马继光.立足国情，瞄准国际先进水平，发展我国种子加工技术-种子加工技术 引进的项目的实施与思考.中国农技推广.2001(05).292王冰.玉米脱粒机试验方法的编制.农机质量与监督.1997(03).253东北农学院.农业机械学理论与设计.19614吴多峰，袁长胜.HS48型玉米脱粒机.现代化农业.2006(09)5李心平，张伏，高连兴.玉米种子脱粒装置的结构技术剖析.农机化研究.2008(06).26-286尹文庆，何扬清.脱粒装置的结构技术剖析.农机化研究.1999(11).42-447何晓鹏，刘春和.挤搓式玉米脱粒机的研制.农业工程学报.2003.19(2)8李新平，高连兴，马福丽.玉米种子脱粒特征的试验研究.农机化验所.2007(2)9陶桂香，依淑娟.玉米轴流脱粒机理研究现状分析农机化研所.2007(11)10赵五云，吴劲锋，张锋伟等.玉米轴流脱粒机研究现状分析.机械研究与应 用.2009(05)11李自华，柯保康.农业机械学.第二版.北京:农业出版社，1996.4712吴多峰，袁长胜.板齿式与钉齿式玉米脱粒机的性能比较.农机化研究.2006(10)13李心平，高连兴，马福丽.玉米种子脱粒特性的试验研究.农机化研究.2007(02)14吴多峰，许峰.板尺式与钉齿式玉米脱粒机的性能比较.农机化验所.2006(10)15李瑞琴.机械原理.初版.北京：国防工业出版社.2008.16濮良贵，纪名刚.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社.200117吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京：高等教育出版社.1999毕业设计开题报告2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）:一、本课题要研究或解决的问题1.玉米脱粒机总体结构2.电动机以及各轴的选取3.带及带轮的设计4.传动轴的设计5.钉齿条的设计6.栅格式凹板的设计7.入料口及脱粒机上盖的设计8.轴承座的设计9.玉米脱粒机的安全操作和维护二、拟采用的研究手段1.对于玉米脱粒机总体部分的设计主要从入料部分、脱粒部分、筛选部分、机架部分等进行研究对比来确定。结构草图如图1：图1玉米脱粒机结构草图2.对电动机、轴、带以及带轮的设计和选取采用查阅机械设计手册以及计算来 确定。特殊的，对于轴做出力以及应力的弯扭图进行分析比较，最终选择合适的数据进 行装配。3.对于钉齿条、栅格式凹板、入料口、脱粒机上盖以及轴承座的设计通过对市场上 现有的玉米脱粒机进行调查、研究、对比来确定方案。4.根据所设计的玉米脱粒机的工作条件和环境确定玉米脱粒机的安全操作和维护附：毕业设计课题工作进度计划：起迄日期工作内容2月21日-3月20日了解玉米脱粒机的整体结构和各个元件的作用，完成开题报告3 月 20 n-3 月 26 n完成英文文献的初步翻译3月27日一 4月2日整理并完成英文文献最终翻译4月3日一 4月9日完成玉米脱粒机的电动机以及各轴的选择和数据计算4月10日-4月16日完成玉米脱粒机的带以及带轮的选择和数据计算4月17日一 4月23日完成玉米脱粒机的钉齿条、栅格式凹板的设计4月24日-4月30日完成玉米脱粒机入料口、脱粒机上盖以及轴承座的设计5月1日一 5月7日完成玉米脱粒机的草图的绘制5月8日一 5月14日完成玉米脱粒机图纸的最终绘制5月15日一 5月21日完成说明书的书写5月22日一 5月28日进行局部修改，准备答辩毕业设计开题报告指导教师意见：指导教师:年月日所在系审查意见：系主任：_年月日