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杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计【20张图纸】【优秀】

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关键词：: 杂交水稻籽粒子粒分选机械装备设计 20 图纸优秀优良

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杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计

23页 9700字数+说明书+任务书+开题报告+20张CAD图纸【详情如下】

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杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计开题报告.doc

杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计说明书.doc

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　　　摘要:杂交水稻工程化制种改变了以前杂交水稻母本于父本间行种植的方式，采用母本与父本混合种植的方式，这就造成了收获后的种子既有母本又有父本；通过实验研究分析可得，母本籽粒的长度约6mm左右，而父本籽粒大约11-12mm，根据两种籽粒的长度的特性的不同，拟设计以窝眼滚轮筒为主要工作部件的清洗机来清选出所需要的母本籽粒。本设计根据当前社会发展需要，自行设计了窝眼滚轮筒，介绍了窝眼滚轮筒国内外研究情况和研究意义。本窝眼滚轮筒重点对分选筒内籽的运动动力学分析，得出了影响籽粒分选的主要因素窝眼分选筒的直径、角速度及斜置倾角，设计计算了各主要部件所需参数并进行了校核，完成了装备图及各主要零件的图纸设计，进行了自我总结。

　　　关键词: 分选；窝眼筒；动力学分析；推料螺旋

摘要……………………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………………1

1 前言…………………………………………………………………………………2

2 系统总体方案的确定………………………………………………………………3

　 2.1 基本结构……………………………………………………………………3

　 2.2 工作原理……………………………………………………………………3

　 2.3 系统总体方案设计…………………………………………………………4

3 传动方案的设计……………………………………………………………………4

　　　3.1 电动机的选择………………………………………………………………4

4 传动设计……………………………………………………………………………5

　　　4.1 皮带轮的设计计算…………………………………………………………5

　　　4.2 滚筒链传动设计计算………………………………………………………6

　　　4.3 搅龙链传动设计和计算……………………………………………………8

5 主要部件的设计计算及校核………………………………………………………9

　　　5.1 窝眼型孔……………………………………………………………………9

　　　5.2 分选滚筒……………………………………………………………………9

　　　5.3 滚筒结构设计……………………………………………………………10

　　　5.4 螺旋搅龙…………………………………………………………………11

　　　5.5 螺旋供料器的转速………………………………………………………12

　　　5.6 机架………………………………………………………………………12

6 种子籽粒动力学分析……………………………………………………………12

　　　6.1 长粒种子轴向动力学分析………………………………………………12

　　　6.2 长粒种子轴向动力学分析………………………………………………13

7 传动装置的运动和动力参数……………………………………………………16

　　　7.1各轴转速……………………………………………………………………16

　　　7.2各轴的功率…………………………………………………………………16

　　　7.3各轴转矩……………………………………………………………………16

8 轴的设计校核……………………………………………………………………16

　　　8.1 轴1的设计校核……………………………………………………………16

　　　8.2 轴2的设计校核……………………………………………………………17

　　　8.3重要轴的强度校核…………………………………………………………17

　　　8.4轴承的计算…………………………………………………………………19

　　　8.5轴承载荷校核………………………………………………………………19

9 结论………………………………………………………………………………19

参考文献 ……………………………………………………………………………21

致谢 …………………………………………………………………………………23

2.2工作原理

　　　待分选的籽粒通过进料斗喂入窝眼分选筒内并随分选筒一起转动。短粒种子直接充入分选滚筒内壁的窝眼孔中并随分选滚筒一起转动，当被带到一定的高度后，籽粒脱出窝眼孔，直接掉入承种槽内，再由承种槽内推料螺旋推送经排种口排出。而长粒种子因不能进入窝眼孔，在分选筒内壁摩擦力的作用下被带到一定高度后下滑，同时因分选筒沿轴向有一斜置倾角，籽粒在下滑的过程中存在轴向的滑移运动，最终长籽粒随分选筒一起做复杂的螺旋线运动并沿分选筒轴线经排种口排出。这样就完成了父本与母本籽粒的分离清选。进料斗、窝眼分选筒、承种槽、推料螺旋、排料口构成了短粒母本种子的输送路线；进料斗、窝眼分选筒、排料口构成了长粒父本种子的输送路线。

　　当分选筒窝眼孔被籽粒堵塞时，防堵拨齿随分选筒的转动主动插入到窝眼孔中，将堵留在窝眼孔中的籽粒推出窝眼，实现清种，有利于下一步短粒种子充入窝眼孔实现分选。

系统总体方案设计

1）组成：主要由电动机与分选机两部分组成

2）特点：能保证准确的平均传动比；传递的功率大，且张紧力小，传动的效率高，一般达到0.95-0.98；能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作；

3）传动方案确定：样机中承种槽的螺旋输送器与窝眼滚筒处于同一轴线上，但其转速常需要分别调节，故通过两对链传动分别提供动力。调速电机传递出来的动力通过联轴器传递给2 个小链轮，一个链轮通过链传动将动力传递给主轴上的相同齿数的小带轮，实现同步传动，传动比为i1=1，主轴的速度等于电机的速度，等于主轴上排料螺旋的转速。另一个小链轮通过滚子链与滚筒外齿圈啮合，带动滚筒转动，传动比为i2=5。传动示意图如图2 所示。

QQ截图20130802180000.gif

杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计.gif

内容简介：: 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计DESIGN OF RICE GRAINSORTINGCLEANING MACHINERY 学生姓名：黄杰灵学号：200741914609年级专业及班级：2007机械设计制造及其自动化六班指导老师及职称：吴明亮教授学院：东方科技学院湖南长沙提交日期：2011年5月湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年月日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名黄杰灵学号200741914609年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(6)班指导教师及职称吴明亮副教授开题时间年月日毕业论文（设计）题目杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计文献综述：一、研究意义（应用前景）：杂交水稻工程化制种改变了以前杂交水稻母本于父本间行种植的方式，采用母本与父本混合种植的方式，这就造成了收获后的种子既有母本又有父本；通过实验研究分析可得，母本籽粒的长度约6mm左右，而父本籽粒大约11-12mm，根据两种籽粒的长度的特性的不同，拟设计以窝眼滚轮筒为主要工作部件的清洗机来清选出所需要的母本籽粒。在本次设计中，我们不仅仅能提高自己所学的专业知识，还提高了查阅专业设计手册、图册的能力，并熟悉相关的国家标准，锻炼独立解决实际问题的能力，提高操作绘图软件绘制工程图的熟练度等。重要的是能让我们将理论与实践相结合，提高实践能力。窝眼滚轮筒零件的加工工艺设计，能使我在学习和设计的过程中学会解决一些实际中的一些问题，使我的设计更具有实用性，也为我将来走向社会做好充分的准备，为自己以后更好的从事本专业的技术设计积累了宝贵的经验。二、参考文献：1于明忠.全自动种子精选机2武曰喜.LK系列种子机精选机的原理及使用3金增辉.大米色选与滚筒精选.粮食与油脂.2004.84潘云，李建兵.JXT60型大米窝眼滚筒精选机的研制.中南农业科技大学学报.2006.125周自君.碟片滚筒组合精选机的结构及改进.粮油食品科技.2010.56刘冠军，田俊英，尹小琴.小型复式谷物清选机的研制.农机化研究.2009.4注：此表如不够填写，可另加页。研究方案：1、主要内容：籽粒分选清洗机的特点。籽粒分选清洗机窝眼滚筒的总体方案设计。主要的传动参数、动力参数的确定和计算。该课题研究的出发点是首先立足于传统加工，对大学四年中学习的基本的专业知识的一次综合运用，然后根据传统加工中的不足，找出其中的需要改进的缺点，找到更好的更具有经济价值的合理的加工方法。2、研究方法或工程技术方案：首先，籽粒分选清洗机的特点及发展趋势，为能正确的设计籽粒分选清洗机奠定基础。其次，对窝眼滚筒里面的各个部分的设计法案的确定和相关图纸的绘制。设计步骤：确定籽粒分选清洗机窝眼滚滚筒总体设计方案。确定窝眼滚筒系统主要参数。绘制窝眼滚筒各个零件的零件图和总装配图。3、采取措施：根据所有原始资料数据，搜集与课题相关的各种资料，综合各科专业知识，初步确定设计方案。再根据设计方案逐步进行设计。二、现有基础和具备的条件1、现有基础：通过大学三年半的学习，掌握了机械制图、互换性与测量技术基础、机械创新设计、机械工程材料应用基础、机械制造技术基础、机械制造装备技术以及CAD、pro-E等软件的一些基本操作，能独立完成一些专业基础课的课程设计，并能进行一些具有实践性的分析。2、具备条件：1.通过四年的学习与实践，积累了一些经验，能独立完成各门课程设计、实验操作，并对多家大型企业进行实地参观实习，并能熟练进行各种软件的操作，已经具备进行该设计的能力。2.校图书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和周刊，并且提供了网络化的机房，可以在中国期刊网、维普网、万方数据库、超星数字图书馆等网站查阅有关资料。时间进程安排：起止日期主要工作内容2010.09.082010.09.15 选题、社会调查，查找资料、整理资料2010.09.162010.09.30 开题报告2010.09.222010.09.25 总体方案的拟定、装配图的设计2010.10.312011.04.10 传动零部件的设计计算2011.04.112011.04.20 中期检查2011.03.262011.04.30 提交毕业设计初稿2011.05.012011.05.21 经多次修改毕业设计初稿并提交正稿2011.05.222011.05.28 毕业答辩开题论证小组意见组长签名：年月日专业委员会意见专业教研室主任签名：年月日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。杂交水稻籽粒分选清选机械装备设计学生: 黄杰灵指导老师: 吴明亮（湖南农业大学东方科技学院，长沙410128）摘要:杂交水稻工程化制种改变了以前杂交水稻母本于父本间行种植的方式，采用母本与父本混合种植的方式，这就造成了收获后的种子既有母本又有父本；通过实验研究分析可得，母本籽粒的长度约6mm左右，而父本籽粒大约11-12mm，根据两种籽粒的长度的特性的不同，拟设计以窝眼滚轮筒为主要工作部件的清洗机来清选出所需要的母本籽粒。本设计根据当前社会发展需要，自行设计了窝眼滚轮筒，介绍了窝眼滚轮筒国内外研究情况和研究意义。本窝眼滚轮筒重点对分选筒内籽的运动动力学分析，得出了影响籽粒分选的主要因素窝眼分选筒的直径、角速度及斜置倾角，设计计算了各主要部件所需参数并进行了校核，完成了装备图及各主要零件的图纸设计，进行了自我总结。关键词: 分选；窝眼筒；动力学分析；推料螺旋Design Of Grain Scalping MachineStudent: Huang JielingTutor: Wu Mingliang（College of Engineering ,Hunan Agricultural University,Changsha ,410128,China） Abstract: Hybrid Rice Seed Production of Hybrid Rice changed the previous inter-row cultivation of the female parent in the way male, female and male parent by way of mixed cultivation, which resulted in the seeds after harvest have both male female parent;analysis can be obtained through experiment, the grain length of about 6mm female parent, while the male seed of about 11-12mm, according to the characteristics of the two grains of different length, to be designed to nest eye roller tube as the main working parts of the washing machinerequired to settle the election of the female parent grain.The design based on the current social development, to design a roller tube eye socket, eye socket roller tube introduced the situation and significance of domestic and international research.The roller tube nest eyes focus on the movement of seed tube sorting dynamic analysis of grains obtained the main factor separating the eye socket diameter tube sorting, angular and oblique angle, design and calculation of the major components requiredparameters were checked, completed the plans and major parts and equipment design drawings, were self-summary.Keywords: Separation, Indent cylinder, Dynamic analysis；Pusher spiral目录摘要1关键词11 前言22 系统总体方案的确定3 2.1 基本结构3 2.2 工作原理3 2.3 系统总体方案设计43 传动方案的设计43.1 电动机的选择44 传动设计54.1 皮带轮的设计计算54.2 滚筒链传动设计计算64.3 搅龙链传动设计和计算85 主要部件的设计计算及校核95.1 窝眼型孔95.2 分选滚筒95.3 滚筒结构设计105.4 螺旋搅龙115.5 螺旋供料器的转速125.6 机架126 种子籽粒动力学分析126.1 长粒种子轴向动力学分析126.2 长粒种子轴向动力学分析137 传动装置的运动和动力参数167.1各轴转速167.2各轴的功率167.3各轴转矩168 轴的设计校核168.1 轴1的设计校核168.2 轴2的设计校核178.3重要轴的强度校核178.4轴承的计算198.5轴承载荷校核199 结论19参考文献 21致谢 231 前言杂交水稻制种过程中，种子的纯度对制种至关重要。传统方法在收获籽粒时，多采用人工收获方式，对不同组合中的父、母本进行单独分收，以便保证父、母本种子的纯度。这种分收方式，增加收获难度，也降低生产效率。为加快现代杂交水稻制种的进程，农学育种专家们提出了适合工程化生产的混播制种，即将父、母本种子按照一定的比例均匀混合，一次性插入田间，父、母本在田间随机分布，在扬花授粉期，父本周围是母本，母本周围是父本，这样有利于授粉率；同时，成熟后，父、母本采用机械化一次性收获。大大降低了生产成本，提高了制种的产量。杂交稻工程化制种改变了以往杂交稻父本与母本间行种植的方式，采用父本与母本混合种植的方式，这就造成收获后的种子既有父本又有母本。因此，研制分离效果达到种子纯度要求的分离清选机成为工程化混播制种的关键。据湖南省农科院水稻研究所近年来在田间混播制种试验的研究成果：母本籽粒的长度约6mm左右，父本籽粒平均长度为11-12mm，而其他方向尺寸差距不大。为此，课题组设计了以窝眼分选筒为主要工作部件的种子分选机来分选出所需要的母本籽粒。本文针对父、母本籽粒在分选机内的运动进行分析，重点研究了分选机各关键部件的动力学参数和结构参数与籽粒分选效果之间的关系，为进一步改进设计窝眼筒式分选机提供理论依据。2004 年李贤勇、王楚桃，李顺武等将生育期相近而颖壳色泽各异的父本和母本，采用能机械化操作的混播育苗、混栽授粉和混收等制种环节，最后用色选机将粒色各异的混收种子进行分选，获得高纯度的杂交水稻种子。张德文，杨前进，王士梅等育成了适合进行混播制种且可以进行机械收割的强优势杂交水稻组合，其父母本亲本种子混合播种，扬花期父本给母本授粉后通过化学方法杀死父本，正常收获杂交种的一种制种方式。播种、移栽和收获都能够进行机械化操作，大大降低了制种成本。农科院水稻研究所提出了选育了小粒径水稻种子与长粒径水稻种子进行混播制种，取得了初步的研究成果。混播技术的推广应用，为杂交水稻制种向工程化、规模化制种奠定了基础。但是种子的分离与清选又将成为了该项技术的瓶颈，为此，设计出混播制种后的分离清选设备显得尤为重要。国内外在籽粒分选机方面也进行了相关的研究，并取得了一定的研究成果，但是其研究对象均是针对谷物加工中的米粒精选、分选及除杂，专门设计用于杂交水稻籽粒的分选设备还未见报道。2 系统总体方案的确定2.1基本结构窝眼滚筒分选机结构如图1 所示，主要由进料斗、分选筒、承种槽、承种槽调节机构、排料螺旋、防堵拨齿、主轴、机架、底座、传动机构以及收料箱等部分组成。进料斗、窝眼滚筒、承种槽、排料螺旋、收料箱构成了短粒母本种子的输送路线；进料斗、窝眼滚筒、收料箱构成了长粒父本种子的输送路线。通过调节承种槽调节机构的角度调整种子分离的效果；滚筒带动上部的防堵拨齿，通过相互作用清除窝眼堵塞；电动机带动链轮将动力分别传送给主轴和分选筒。1.窝眼分选筒；2.推料螺旋； 3.主轴；4.承种槽调节机构；5.排种口1；6.承种槽；7.排种口2；8.底座；9.外齿圈；10.支承轴；11.支承轴轴承；12.机架；13.主轴小链轮；14.进料斗；15.防堵拨齿；图1 窝眼分选筒分选机结构图Fig.1 Structure of the Indent Cylinder Separator2.2工作原理待分选的籽粒通过进料斗喂入窝眼分选筒内并随分选筒一起转动。短粒种子直接充入分选滚筒内壁的窝眼孔中并随分选滚筒一起转动，当被带到一定的高度后，籽粒脱出窝眼孔，直接掉入承种槽内，再由承种槽内推料螺旋推送经排种口排出。而长粒种子因不能进入窝眼孔，在分选筒内壁摩擦力的作用下被带到一定高度后下滑，同时因分选筒沿轴向有一斜置倾角，籽粒在下滑的过程中存在轴向的滑移运动，最终长籽粒随分选筒一起做复杂的螺旋线运动并沿分选筒轴线经排种口排出。这样就完成了父本与母本籽粒的分离清选。进料斗、窝眼分选筒、承种槽、推料螺旋、排料口构成了短粒母本种子的输送路线；进料斗、窝眼分选筒、排料口构成了长粒父本种子的输送路线。当分选筒窝眼孔被籽粒堵塞时，防堵拨齿随分选筒的转动主动插入到窝眼孔中，将堵留在窝眼孔中的籽粒推出窝眼，实现清种，有利于下一步短粒种子充入窝眼孔实现分选。2.3 系统总体方案设计1）组成：主要由电动机与分选机两部分组成2）特点：能保证准确的平均传动比；传递的功率大，且张紧力小，传动的效率高，一般达到0.95-0.98；能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作；3）传动方案确定：样机中承种槽的螺旋输送器与窝眼滚筒处于同一轴线上，但其转速常需要分别调节，故通过两对链传动分别提供动力。调速电机传递出来的动力通过联轴器传递给2 个小链轮，一个链轮通过链传动将动力传递给主轴上的相同齿数的小带轮，实现同步传动，传动比为i1=1，主轴的速度等于电机的速度，等于主轴上排料螺旋的转速。另一个小链轮通过滚子链与滚筒外齿圈啮合，带动滚筒转动，传动比为i2=5。传动示意图如图2 所示。3 传动方案的设计3.1 电动机的选择根据任务书设计参数，结合机械设计手册表12-1，选择Y132S-8型电动机，电动机参数如下：表1 电动机参数表Tab1 Moror Parameters电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量/kg/kw /(r/min)Y132-8 2.2 710 2.0 2.0 63本设计采用电动机作为该清选机械的动力来源，先通过皮带传动带动齿轮转动，齿轮转动在通过链条传动到滚筒和推料螺旋来实现预期工作，两级传动，简单可行。3.2 传动比的确定和分配根据设计要求该清选机得传动由皮带和链组成4 传动设计4.1 皮带轮的设计计算4.1.1 皮带轮齿数查机械设计手册表13-8得,故有4.1.2 选V带型号根据由图13-15查出坐标点位于Z型和A型交界处，现暂按选A型计算。4.1.3 求大、小带轮基准直径4.1.4 验算带速V4.1.5 求V带基准长度Ld和中心距a初选中心距取由式（13-2）得带长查表13-2，对A型带选用Ld=1250mm。再由式（13-6）计算实际中心距4.1.6 验算小带轮包角由式（13-1）得满足4.1.7 求V带根数Z 由式（13-5）得查表13-5得取4根4.1.8 求作用在带轮轴上的压力F0查表13-1 得 q=0.12kg/m ，故由式（13-17）得单根V带的初拉力作用在轴上的压力 4.2滚筒链传动设计和计算4.2.1 链轮齿数查机械设计手册表13-12 选大链轮齿数实际传动比4.2.2 链条节数初定中心距由机械设计手册式（13-21）可得取节数位4.2.3 计算功率由机械设计手册表13-13查得 4.2.4 链条节距由式（13-25）估计此链条传动工作于图13-33所示曲线定点的左侧，由表13-13可得采用单排链，由图13-33查得n1=200r/min时，10A链条能传动的功率为2.5kw （2kw），故采用10A链条，节距p=15.875mm4.2.5 实际中心距将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距，可取 4.2.6 计算链速由式（13-20）4.2.7 作用在轴上的压力如前所述4.3搅龙链传动设计和计算4.3.1 链轮齿数查机械设计手册表13-12 选大链轮齿数4.3.2 链条节数初定中心距由机械设计手册式（13-21）可得取链节数为节4.3.3 计算功率由机械设手册表13-13查得4.3.4 链条节距由式（13-25）估计次链传动工作于图13-33所示曲线的左侧，由13-13可得采用单排链，Km=1.0，故有由图13-33查得当n1=200r/min时，10A链条能传动的功率为2.5kw（2kw），故采用10A链条，节距p=15.875mm4.3.5 实际中心距将中心设计成可调节的，不必计算实际中心距。可取4.3.6 计算链速由式（13-20）4.3.7 作用在轴上的压力如前所述5 主要部件的设计计算及校核5.1 窝眼型孔由表1 中不育系171S 的相关参数，初步确定采用圆柱形窝眼孔，其孔径d 应比其长度方向尺寸稍长，但又不能大于恢复系中的最小长度尺寸，故孔径d=67.5 mm之间。孔深为能够容纳下一粒不育系种子即可，故取孔深为3 mm。5.2 分选滚筒窝眼滚筒是该分选机的关键部件之一，直接决定籽粒分选效果。决定窝眼滚筒的技术参数主要有3 个，即：滚筒直径D、长度L 及滚筒转速。由于滚筒长度直接决定籽粒在分选机内接受分选的时间，仅仅决定分选效率，窝眼滚筒的外径和转速则决定分选后种子的纯度。因此，根据设计经验，并考虑整机尺寸与工作效率，滚筒长度L取400 mm。依据窝眼型孔的分选原理，恢复系与不育系均在滚筒内随滚筒一起转动或与滚筒保持一定的相对运动，依据其长度的差异，短粒种子直接落入型孔中，随着滚筒的旋转而被带到一定的高度，并在重力的作用下落入窝眼筒中部的承种槽内，最后通过槽内的排料螺旋排出；没有进入窝眼孔的种子由筒底部排出，这样就完成了长度不一的籽粒的清选。现考察其中的一粒种子在滚筒内壁的运动动力学问题，暂不考虑窝眼型孔内壁对籽粒的作用，则其主要受到重力mg，窝眼滚筒内壁对种子的支反力FN，和摩擦力Ff 的作用。假设滚筒一直以角速度匀速转动，则应保证种子在图示3 中的=090范围内时需随滚筒一起运动：在=90180范围内必须脱离滚筒内壁。对图3 中种子沿半径方向列动力学方程其中：所以：则籽粒不脱离滚筒的条件是：即根据实际估算有滚筒转速所以取D=135mm.5.3 滚筒结构的确定为减轻整机的重量，采用中空式的滚筒。里面的结构要根据轴和轴承，主要结构见下图。图4 窝眼滚筒Fig.4 Nest eye roller5.4 螺旋搅龙螺旋供料器在机壁里旋转，要防止螺旋外表与机壁相碰，若稍相碰，马上损坏机器。但它们的间隙又不能过大，过大会影响送料效率和挤压力，甚至物料从间隙处倒流，因此这部分零件的加工和安装的要求较高。5.4.1 螺旋直径的计算螺旋直径Q供料量（t/h）(根据原始数据Q=100（kg/h）=0.1（t/h）填充系数（查运输机械设计选用手册（下册）P352 表15-1取=0.25）C倾斜修正系数（查运输机械设计选用手册（下册）P352表15-2取c=1）物料松散密度（）水稻的松散密度为（0.56）求的D=50mm 螺旋搅龙图如下。图5 螺旋搅龙Fig.5 Helix mixing dragon5.5 螺旋供料器的转速搅龙的转速不宜太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加。当速度达到一定值以后，效率反而下降，且速度过高，物料磨擦生热，出口处得压力升高，易引起物料变性，影响籽粒的质量，因此搅龙的转速一般在200400r/min 比较适宜。根据原始数据，现取n=200r/min5.6螺旋节距螺旋节距和螺旋直径相等为51mm5.6 机架机架在清选机中的用于容纳和支承各种零部件，本设计采用5#角钢焊接成，壳用钢板由螺钉连接或者之间焊接而成，并且在机脚的位置设置两块木条，不仅方便电机的安装，而且起到了减震作用。5.7 清选机的整体布局1.窝眼分选筒；2.推料螺旋； 3.主轴；4.承种槽调节机构；5.排种口1；6.承种槽；7.排种口2；8.底座；9.外齿圈；10.支承轴；11.支承轴轴承；12.机架；13.主轴小链轮；14.进料斗；15.防堵拨齿；图6 窝眼分选筒分选机结构图Fig.6 Structure of the indent cylinder separator6 种子籽粒动力学分析6.1长粒种子轴向动力学分析分选筒内长粒种子轴向移动的外力来源于两部分，一是物料流的侧压力，使籽粒发生侧塌位移；二是由于分选筒斜置，重力沿分选筒轴线方向的分力，使籽粒沿轴向流动。由于窝眼分选筒是低速运转，产生的物料堆积层很薄，故忽略物料流的侧压力，只考虑籽粒重力沿分选筒轴线方向的分力。当长粒种子在摩擦力Ff1的作用下沿分选筒内壁径向爬升到一定高度（极限高度）后，籽粒相对分选筒处于瞬时静止状态，随后籽粒开始下滑并沿轴向移动，最后从排料口2排出。现以长粒种子爬升极限高度位置处建立图3示坐标系，以籽粒重心处为坐标原点o，x轴沿分选筒径向，y轴沿分选筒内壁切线方向，z轴沿分选筒轴线方向，分选筒斜置，其轴线与水平轴夹角为。依据动力学关系式可知，此时长粒种子受到自身重力m1g，离心惯性力P2，分选筒内壁支持力FN2以及轴向摩擦力Ff2的作用，受力图如图3所示。图7.长粒种子轴向运动受力图Fig7. Long axial movement by trying to seedFig.3 Dynamic analysis of axis to long seeds由于滚筒转速慢，籽粒上升高度低，科氏加速度小，近似认为绝对加速度等于牵连加速度。故可得其离心惯性力。将重力m1g沿图示坐标轴方向分解若使长粒种子沿轴向运动，必须有沿轴列平衡方程有：可得：而所以：（4）（5）式中：分选筒斜置倾角，rad；f：摩擦系数；R：分选筒半径，m；g：重力加速度，m/s2；：摩擦角，rad；，角速度，rad/s。由式（5）可知，当分选筒外形尺寸及材料确定后，R、均为定值，分选筒斜置倾角的选择范围由角速度决定。6.2 短粒种子动力学分析由于短粒种子长度方向的尺寸小于窝眼直径，故可落入到窝眼孔中，籽粒在窝眼孔中受到窝眼的约束，随分选筒一起运动；当短粒种子转动到一定高度（极限高度）时将脱离窝眼孔，斜抛至承种槽中，并受承种槽中螺旋推送器的推动沿轴向运动到排料口1排出。6.2.1分选筒内短粒种子径向动力学分析短粒种子受到窝眼的约束随分选筒运动到一定高度（极限高度）时，相对分选筒处于瞬时静止状态，随后籽粒将脱离窝眼的约束，以一定的初速度斜抛入承种槽内。通过运动分析可知，由于短粒种子运动过程中受到窝眼的约束，其极限高度位置角应在/2的范围内。现以短粒种子位于极限高度处建立图4示坐标系，以籽粒重心处为坐标原点o，x轴沿分选筒内壁切线方向，y轴沿分选筒径向。依据动力学关系式可知，此时短粒种子受到自身重力m2g，离心惯性力P3，分选筒内壁支持力FN3及窝眼径向摩擦力Ff3的作用，受力图如图4所示。图8.短粒种子在分选筒径向运动受力图Fig 8. Short seed tube in the radial motion by the separation attempt依据图4示受力图，由达朗伯原理，可列平衡方程：（6）（7）, 代入得（8）化简后（9）式中：短粒种子在分选筒内极限高度的位置角，rad；f：摩擦系数；R：分选筒半径，m；g：重力加速度，m/s2；：摩擦角，rad；，角速度，rad/s。当分选筒外形尺寸及材料确定后，R、均为定值，在保证正常工作的条件下，极限高度的位置角与角速度应满足式（9）所示的关系。6.2.2承种槽内短粒种子轴向动力学分析图9. 短粒种子承种槽内运动受力图Fig 9. Short-bearing species of seed movement by trying to tankFig.5 Dynamic analysis to short seeds in the trough承种槽内短粒种子轴向运动的外力主要来源于推料螺旋的推力。籽粒脱离窝眼的约束后落入承种槽，受到螺旋叶片法向推力的作用，在该推力轴向分力的作用下籽粒沿轴向运动到排料口1排出。因为推料螺旋与分选筒同轴，故其与水平面也呈倾角，该螺旋设计为标准等螺距、等直径、螺旋面升角为的单头螺旋。将螺旋面沿升角展开，其中一条螺旋线可用图5示斜线表示，现以距离螺旋轴线r处的物料颗粒A作为研究对象5。建立图5示坐标系，x轴沿螺旋轴向方向，y轴垂直于x轴方向。依据动力学关系式可知，此时短粒种子受到自身重力m2g，螺旋叶片法向推力FN4，叶片的摩擦力Ff4，以及承种槽的支持力FN5，如图5所示。通过运动分析，由于籽粒自身重力很小，且斜置倾角很小，可忽略重力沿轴向的分力，而要保证短粒种子A在承种槽内能够沿轴运动，法向推力FN4的轴向分力应大于Ff4的轴向分力，即（10）代入式（9）中，化简得（11）式中：推料螺旋面升角，rad；f：摩擦系数；g：重力加速度，m/s2；：摩擦角，rad；，推料螺旋斜置倾角，rad。推料螺旋推送籽粒过程中，籽粒的运动受到推料螺旋参数的影响，运动轨迹并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是一空间复合运动。螺旋推力的径向分力和叶片对籽粒的摩擦力有可能带着籽粒绕螺旋轴转动，对籽粒的输送产生阻滞和干扰。因此在选择设计推料螺旋时，螺旋面升角与斜置倾角应满足式（11）所示关系，在斜置倾角确定的前提下，选择设计螺旋面升角，以保证短粒种子被推料螺旋推送出承种槽。7 传动装置的运动和动力参数7.1 各轴转速轴轴主轴 7.2 各轴的功率轴式中为电动机的额定功率轴主轴式中为V带传动效率；查表机械设计课程设计手册1-7取0.967.3 各轴转矩轴轴主轴 8 轴的设计校核在本设计中均采用圆截面短轴，可以把轴看成只是传递转矩，即各轴都按扭转强度计算。8.1轴1的设计校核轴1传递功率P1=2.2KW, 转速n1=710r/min ；选用45钢，查机械设计表14-2，许用扭切力=30MPa则最小轴颈 8.2 轴2的设计校核轴2传递功率p2=2.1kw , 传递n2=200r/min ；选用45钢，查机械设计表14-2，许用扭切力=30MPa则最小轴颈8.3 重要轴的强度校核。圆周力法向力已知作用在齿轮上的圆周力Ft=5678N =2045N, 轴向力=5978N, 齿轮的分度圆直径d=34mm，作用在轴右端链轮上外力F=4500N, L=138mm， k=300mm1）垂直面的反支撑力2）水平面的支撑反力3）F力在支点产生的反力4) 绘垂直直面的弯矩图图10. 弯矩图Fig 10 Moment diagram5）绘水平面的弯矩图6）F里产生的弯矩图a-a截面F力产生的弯矩为：7）求合成弯矩图考虑到最不利的情况，8）轴传递的转矩9）危险截面的当量弯矩从上图可以看出，a-a 截面最危险，其当量弯矩为如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式可得 10）计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调质处理，由机械设计基础表14-1查得由机械设计基础表14-3查得则有；考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故d=1.05x16=17mm8.4 轴承的计算已知装轴承处轴径d=17mm，转速n=200r/min，选用深沟球轴承6303，Cr=13500N8.5 轴承载荷校核对深沟球轴承，其径向基本载荷载荷系数，查表8-15取=1 P栋梁动载荷，N 温度系数，查表8-14得=1 基本额定寿命，本机预设寿命=4000h n轴承转速，r/min 寿命指数，对球轴承=30故在规定的条件下，6303轴承可用。9. 结论 1）本设计的窝眼滚筒分选机是一种种子精选加工设备，精选质量高，生产率为100kg/h，能满足生产的实际需要，种子获选率高，除杂效果好。2）采用双轴支撑滚筒结构，采用螺旋排料，实现连续排料功能。利用窝眼孔的旋转将不同种类的水稻种子分离。设计滚筒支撑轴、螺旋排料等结构，使筒精选机使用方便、操作简单、功能齐全。3）滚筒窝眼尺寸d为7厘米，滚筒转速为40r/min。参考文献1 吴明亮，王慧敏. 窝眼分选筒式籽粒分选机中籽粒的运动动力学分析M.湖南农业大学工程学报，2004.2 赵新军. 水稻作业机械使用维护与故障排除M. 北京：金盾出版社，1955.3 张钟欣，肖枫，于慧春.农产品加工机械有问必答M. 北京；电子出版社，2008.4 张成堂，商立今.脱粒机M. 北京：中国农业机械出版社，1985.5 濮良贵，季名刚，陈国定.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2007.6 孙桓，陈作模，葛文杰. 机械原理M. 北京：高等教育出版社，2006.7 王昆，何小柏，汪信远. 机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版社，20068 朱冬梅，胥北海.画法几何及机械制图M. 北京：高等教育出版社，2004.9 罗锡文.农业机械化生产学M. 北京：中国农业出版社，2003.10 李宝筏.农业机械学M.北京：中国农业出版社，2003.11 骆素君，朱诗顺，机械设计简明手册M. 北京，化学工作出版社，2006.12 赵韩，黄康，陈科，机械系统设计M.北京：高等教育出版社，2006.13 哈尔滨工业大学理论力学教研组，理论力学M.高等教育出版社.199714 刘宏文.材料力学M.北京：高等教育出版社，2006.15 衣淑娟，王树波，张秀芹.黑龙江农垦大学学报C.2000.16 陶桂香，衣淑娟.水稻轴流脱粒机原理论研究现状分析C.2007.17 汤楚宙.水稻联合收割机原理与设计.湖南科学技术出版社.2002.18 机械设计手册编写委员会，机械设计手册新版第四卷M.机械工业出版社.19

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