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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to n a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 年级专业及班级 指导教师姓名 论文（设计）题目 小型场上可移动式油菜脱粒机设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1 油菜脱粒机的总体方案的确定。 粒滚筒，振动筛的形式与尺寸，风机的形式与尺寸）的设计计算。 些零部件图纸绘制完成。 如振动筛与脱粒滚筒间的距离等。 部件配合方式的确定，关键零部件的校核。 及整机 运动机构运动可行性的验证。 指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 普通本科生 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师及职称 学 院 2012 年 12 月 3 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过 自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求。 （一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究 现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要中文参考资料与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选 题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排： 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论 文 （设计）题目 小型场上可移动式油菜脱粒机设计 选题来源 结合科研课题 课题名称： 省长基金 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 喂 入 量： 200kg/h 功 率： 3总损失率 : 5% 子）文稿： （ 1）完成 3 张 （折合），并要求利用计算机绘图软件绘出装配原理图及各零部件图，正稿电子文档各一份。； （ 2）撰写不少于 10000 字设计说明书，提交草稿、正稿、正稿电子文档各一份。要求计算合理、数据可靠，格式按湖南农业大学学报（自然科学版）的规定； （ 3）设计说明书的内容包括：课题的目的和意义；研究的主要内容；整体方案的确定；主要零、部件（包括脱粒滚筒、逐稿器、清选筛、风机等）的选择和设计；工作过程分析与计算：重要零、部件的计算与校核；参考文献；鸣谢 注：此表如不够填写，可另加附页。 主要中文参考资料与外文资料 1吴明亮，罗海峰，汤楚宙，谢方平 . 我国油菜生产机械化发展的现状与对策 J009,166（ 05B）： 281. 2吴崇友，易中懿 J2009， (2):033孙啸萍，陈新华 J2001，（ 4）： 44吴从友，丁为民，张敏，石磊，卢宴，余山山 J农业机械 学报 ,2010，41(8):715 吴崇友，金诚谦，肖体琼，等我国油菜全程机械化现状与技术影响因素分析 J农机化研究， 2007，29(12)： 207 210. 6 锁虎，朱耕如油菜机械化收获研究 J中国油料， 1992(3)： 82 85. 7 李耀明 , 徐立章 , 陆林 . 油菜脱出物清选性能的试验 J . 农业机械学报 , 2006, 11( 11) : 63 - 66. 8迟骋，王岩，刘玉峰 J2007，（ 2）： 65. 9孙志强，佘小明，李平，张先锋，湛小梅 J2011， (07):174 10 徐立章，李耀明，张立功轴流式脱柱一清选装置试验台的设计 J农业机械学报， 2007， 38(12)：85 88 工作进度安排 起止日期 主要工作内容 2012 9 10 前 选 题 2012 9 1015 下达任务书 2012 9 1630 开 题 2012 10 14 15 设 计 2013 4 1620 中期考核 2013 4 1630 完善与总结课题 2013 4 30 前 提交正稿与预审 2013 5 125 答辩与修改 要求完成日期： 2013 年 5 月 06 日 指导教师签名： 审查日期： 2012 年 12 月 04 日 专业委员会主任签名： 批准日期： 20 12 年 12 月 05 日 学院指导委员会签名（公章） 接受任务日期： 2012 年 12 月 05 日 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 日制普通本科生毕业设计 小型场上可移动式油菜脱粒机设计 F A 生姓名： 学 号： 年级专业及 指导老师及 学 院： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 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： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘要 . 1 关键词 . 1 1前言 . 2 题的目的与意义 . 2 内外研究现状 . 3 课题设计的主要内容 . 4 2总体方案的确定 . 5 粒机的工作原理 . 5 机结构设计分析 . 6 入部分 . 6 粒部分 . 6 离清选部分 . 8 架及行走部分 . 9 力传动装置 . 9 3关键零部件的设计计算 . 11 粒滚筒的设计 . 11 粒滚筒直径和滚筒长度的确定 . 11 筒线速度与脱粒间隙的确定 . 12 粒滚筒的结构及脱粒元件的设计 . 12 板筛尺寸的设计 . 13 盖的设计 . 14 选部件的设计计算 . 14 选筛形式和尺寸的设计 . 14 选筛主要参数的确定 . 15 选筛运动参数的确定 . 17 机参数的选择 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 风机的参数计算 . 17 架 . 18 带轮的设计与计算 . 19 筒轴上输入皮带轮系的设计 . 19 轮的确定 . 20 筒上输出皮带轮系的设计 . 21 筒轴的结构尺寸设计 . 21 4主要零部件的校核 . 23 的校核 . 23 的受力分析 . 23 弯扭合成应力校核轴强度 . 24 确校核轴的疲劳强度 . 25 与轴承的校核 . 26 强度校核 . 26 动轴承校核 . 26 5 结论 . 27 参考文献 . 27 致 谢 . 29 附 录 . 30 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 小型场上可移动式油菜脱粒机设计 摘 要 ： 油菜是我国主要的油料作物，是我国食用油的主要来源 。 但由于我 国油菜种植的特定情况，油菜的机械化联合收获在我国还没有广泛实现。 目前，专门为油菜脱粒设计脱粒机 较 少，大多是在其他作物的脱粒机的基础上改装，这类脱粒机由于不能完全适应油菜的脱粒特性而存在脱粒效果不好，损失率大等缺陷，所以急需设计一款能适应油菜分段收获场上移动作业的脱粒机。本设计采 用轴流式全喂入滚筒进行脱粒，脱粒元件为杆齿，在滚筒上成螺旋线布置，脱 粒 效果较好，清选机构选用风机加双层振动筛结构，能有效将油菜和杂质分开，减小其损失率，脱粒机装有行走轮，能在场上灵活移动，提高作业效率。 关键词： 油菜 ； 脱粒机；振动筛；杆齿 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 is is of to of of in At is of on of to of is is we to a to in in to it is is so it in 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 前言 课题的目的与意义 我国是世界油菜生产大国，种植面积和总产量均占世界的 30左右，均居世界第一 ,在世界占有重要地位 1。油菜作为我国最主要的油料作物，是我国食用油的主要来源。但是 长期以来，我国油菜生产基本上是传统的手工作业，劳动强度大，生产成本偏高，效率低 2。各级政府和广大农民迫切需要发展油菜生产机械化技术。 油菜脱粒是将油菜籽粒从果荚中分离出来的过程。现有油菜联合 收割机脱粒装置主要是借鉴稻麦联合收割机 的脱粒原理，通过脱粒元件对油菜果荚产生冲击、揉搓以及碾压等作用， 使得果荚炸口、开裂或粉碎，从而分离出油菜籽粒 2。 目前，油菜的机械化收获主要 有 分段收获和联合收获两种，两种方式各有优缺点： (1)分段 收获 即先割晒再捡拾、脱粒的收获方式 ，油菜的分段收获也叫两段联合收获。 采用 两段联合 收获法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延长了收割期，籽粒饱满，产量有所提高，缺点是生产率较低，劳动强度大。采用 两段联合 收获油菜时还应注意一下两点：一是油菜晾晒不可过干，否则暴壳多，损失 大；二是喂入要均匀、适量，喂入过多容易堵塞，过小则影响工效。 (2)联合收获 即收割、脱粒、清选作业一次完成的联合收获方式。在油菜的角果成熟后期，用联合收割机一次完成所有的收获作业环节。其特点是效率高，省工省时，尤其在气候条件不好的情况下，有利于进行抢收。但这种方式对收获时机要求较严，既不能偏早，也不能偏晚。收获过早，籽粒含水量高，品质差，出油率低；收获过迟，因过于成熟 ，菜籽易炸裂脱落，造成损失，影响产量。油菜机械化收获最佳的收获时间 是在菜籽到八成熟，即接近完熟期 。 3 从目前我国油菜种植的情况来看，我 国南方十一个省油菜的种植面积占到全国的90%以上，这些地方受双季稻及其他晚秋作物收获迟的影响而不能及时播种，所以都是秋种次年夏收的越冬油菜，主要采用育苗移栽的的方式种植， 种植密度小、植株高、茎秆粗壮、分枝多、角果层厚度 (离地 400 1700 m)大，使得油菜的植株形态以及油菜成熟、收获期间的气候条件均与我国北方和欧洲等国家春种秋收的直播油菜有很大差异。分段收获捡拾脱粒的作业对象是经过割铺、晾晒几天以后的油菜，与联合收获时站立在田问的油菜在秸秆和籽粒的含水率、角果抗裂性、植株形态等方面显著不同 4。 从上面 的分析可知现阶段我国油菜的的种植情况要想实现大部分的机械联合收获方式，还存在比较多的问题需要解决。相比之下，油菜的分段收获则广泛存在于我国的油菜种植区，另外我国油菜种植制度多样，缺乏规范化的栽培制度，生产手段、生购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 产经营方式落后，缺乏与现代生产手段相适应的集中、成片种植和规范化管理，这些因素极大的限制了油菜收获的大规模机械联合作业，因此分段收获与之更加适应 5。近年来，研究与油菜的分段收获相适应的油菜收获机械成为了实现我国油菜收获机械化的一个重点方向。 本课题为小型场上可移动式油菜脱粒机的设计，就是要 根据油菜种植与收获过程的特点，设计出与油菜分段收获相适应的场上可以移动的的小型油菜收获机械。本课题研究的是一种小型油菜说话机械，因此他相对于适应于油菜联合收获的联合收割机更具经济性能，它成本更低，农户更加能够接受。另一方面，虽然这个机械是小型的，但相对于人工作业，其生产效率却是人工作业不能比拟的。其次，本课题研究的这个机械在场上是可以移动的，所以更加更加具有灵活性，从而能够减少较长距离搬运作物的时间与其他投入，这点使它相对于传统的场上固定式油菜脱粒机械有更加具有优势。另外，用机械化生产代替人工劳动可以改善农 民的工作环境，解放劳动力，因此，本课题的研究还能产生很好的社会效益。再次从油菜的本身的特性来说，分段收获更加适应其收获过程，因此从这方面讲，本课题研究也具有很大意义，它能减少收获的损失，提高菜籽收获品质。本次设计就是在分析出油菜的收获方式及当前与这些收获方式配套的一些机械的缺点的基础上设计一种更好的油菜收获脱粒机，一种更加脱粒更加干净，更加轻便，而且能实现免扬，损失小，更轻便的油菜脱粒机。综合上述方面，本课题具有较大的研究意义。 国内外研究现状 总体来说，我国油菜机械化水平还比较落后 ， 2006 年底，全国油菜机收水平仅为 总结其原因，主要是 油菜自身特性制约了机械化技术发展，这些表现为油菜的茎秆也存在分枝低 、 交叉多 、 易炸裂 、 成熟度不一致等因素，这些特点对油菜的高质量收获有较大的阻碍 。 2007年 9月 19日，国务院颁布了 国务院办公厅关于促进油料生产发展的意见 ，旨在恢复和促进我国油料生产快速发展，推进油菜生产机械化 2。 新型油菜脱粒分离装置的研究以提高生产率减少菜籽损失为目标。在传统的纹杆切流滚筒及键式逐稿器的脱粒分离装置之后 ,滚筒横置的轴流式结构广为应用 , 继而又研制了单滚筒或双滚筒纵 轴流式脱粒分离结构。轴流分离清选系统能够适应油菜打击、揉搓和搅动为主的脱清要求 。 6-8 为实现 提高生产率减少菜籽损失的目标，与脱粒机构相关的科研活动也日益增多 。华中科技大学工学院宗望远，廖庆喜等人对 完熟期油菜果荚不同脱粒方式的脱粒效果进行了实验研究，得出 油菜联合收割机脱粒装置宜设计为冲击脱粒和搓擦脱粒组购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 合的脱粒方式的结论 9。洛阳工学院的 师清翔，刘师多等人对小麦的脱粒方式进行实验研究， 湖南农业大学工学院的谢方平教授，孙松林教授等以及华南农业大学工程学院罗锡文教授等人，通过对水稻等作物的脱粒方式进行 了实验研究，通过与传统的刚性脱粒原理进行对比，从多方面研究了柔性脱粒机理，并证明了其优越性，能够减少脱粒的籽粒破碎率为油菜脱粒机械的设计开拓了新方向。 10-13江苏大学的 李耀明，李洪昌，徐立章等人通过对 短纹杆 现 相对钉齿脱粒滚筒而言，短纹杆 出混合物杂余含量少，能有效的减轻清选负荷，也为油菜脱粒机构的设计提供了新思路 14。 分段收获更加适应于油菜的自身特点与我国油菜种植状况，所以分段收获也是近期研究开发的重点。随着我国对油 菜产业的扶植逐渐加大，从事油菜机械化分段收获研究的科技人员也日益增多，对油菜的分段脱粒清选进行理论研究与现实与相关机械的发明。 近年来，先后研制出了多款相应机械，适用于油菜的分段收获，这些机械也表现出相对于联合收割机的的一些优点，主要是收获损失率的降低和对天气的敏感程度的降低，所以不少机械都得到了应用并推广，如 四川晨丰农机装备有限公司研制发明的一种油菜脱粒机，就获得了国家的发明专利，并在四川地区得到了推广，还有四川安通农业有限公司研制的 5 国外这方面的研究比较早，机械化程度也比 较高，早在上世纪八十年代，就有国外专家对油菜的收获方式从损失率，天气影响，及油菜籽含油量等方面进行了实验研究，两种方法的产量与含油量进行试验比较， 从天气影响以及菜籽含水率与含油率对两种方法收获方法进行比较， 做了类似的比较，结果不完全一致，但多组数据表明，利用分段收获法的损失率更小，菜籽含油也更高，总体来说， 分段收获更加适用于油菜本身，但在天气影响较小的情况下，联合收割 有其优点，比如说作业效率，菜籽籽粒大而均匀等。 15-18 本课 题设计的主要内容 本次设计的主要设计内容包括： 脱粒机的动力与传动装置 ,脱粒装置、分离装置、清粮装置、和机架等的结构设计与力学分析以及主要零、部件（包括脱粒滚筒、逐稿器、清选筛、风机等）的选择和设计； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 总体方案的确定 脱粒机的工作原理 脱粒装置的工作过程的物理现象是比较复杂的，归纳起来，主要靠冲击揉搓、梳刷等原理进行脱粒。结合油菜的脱粒特性以及华中农业大学 廖庆喜等人对 完熟期油菜果荚不同脱粒方式的脱粒效果进行了实验研究，得出结论，实际工作中，油菜的脱粒方式宜采用冲击脱粒和揉搓 脱粒相结合的脱离方式。 被割下的油菜通过一定时间的晾晒后从脱粒机的喂入口喂入脱粒机的脱粒装置内，在由脱粒滚筒与凹板组成的脱粒间隙里受到反复的冲击与揉搓进行脱粒，被脱粒后的油菜籽和细小秸秆以及果荚壳通过凹板筛孔掉入由振动筛与风机组成的清选装置，进行清选。较大的秸秆和果荚以及夹带的一些油菜籽则通过机械的排出口排出，小杂余及夹带的油菜籽经排出口上的筛孔掉入下面的清选装置，和从凹板筛孔掉下的脱出物一同经受风机和振动筛的作用，进行清粮，小杂余被风机吹出机外，油菜籽进入集粮装置，排出口上的大脱出物被排出机外。 19 脱粒机的工作流程如图 1： 图 1 整机的工作流程 of 待脱粒油菜 大脱出物 脱粒装置 机外 长茎秆 排出口 小脱出物 夹带油菜籽及小杂余 清选装置 细杂余 油菜籽 机外 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 其工作原理如图 2： 图 2 整 机工作原理图 of 整机结构设计及分析 喂入部分 采用全喂入的方式，可以节省人工劳力，喂入部分是油菜植 株进入脱粒机的入口，通过人工把收割下来的油菜从喂入口喂入脱 粒 滚筒，其地点和大小尺寸以方便喂入以及满足喂入量为准，具体参数根据设计的要求来确定。 脱粒部分 脱粒部分是整个脱 粒 机械的核心部分之一，油菜的脱粒效果及清选的难易程度很大方面有这部分有关，这方面包含脱粒装置的类型，滚筒的形式，滚筒上脱粒元件的形式以及凹板的形式及包角，滚筒的尺寸及转速等， 近年来已有很多研究人员油菜的分段收获的脱粒装置进行了各方面的研究，根据实际情况也得出了很多有用的结论。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 现在脱分装置的形式主要有轴流式和切流式两种，所谓 切流式的脱粒是指作物从滚筒的切向喂入，脱粒后又从滚筒的切向排出，而轴流式脱分装置脱粒时则是作物沿轴向流动，从一端喂入，从另外一端排出杂质等。 切流式脱分装置的优点是结构较简单，能耗相对小一点。但脱净率不是很高。目前 ，油菜 收获的脱粒分离装置多为轴流式。轴流式脱粒分离装置在工作时谷物作螺旋运动 , 脱粒柔和且工作时间长 ， 因而脱净率、破碎率和分离率等指标均优于切流式脱分装置，不过其功耗大于切流式脱分装置。目前作物在轴流式脱粒装置中的工艺流程主要有下面图 3四种形式，其各有优缺点。 20 向排出； 向排出； 向排出； 向排出； 图 3 轴流式脱粒装置的作物工艺流程形式 in 作物从轴向喂入时，不易进入滚筒凹板间隙，所以在人工喂送作物的轴流滚筒式脱粒机，从轴向喂入作物时，必须把滚筒凹板在喂入口端的间隙放大，以便滚筒抓取，而自动喂入时，必须配备专用的螺旋叶轮，把作物导入，脱 粒 装置，其消耗的功率大，且容易引起作物缠草。 作物轴向排出时需要滚筒伸出凹板与盖组成的圆筒外，比较麻烦。而作物径向喂入与径向排出设计比较简单，其工作原理与切流式的脱粒装置类似，喂入口与排草口的的设计也可以参考其原则，作物脱粒流程从径向喂入与径向排出时，结构简单，不需要其他特殊的结构。考虑上面这些因素，以及本次设计的喂入量为购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 200Kg/是很大，所以滚筒形式对功耗的影响不是很明显，对比切流式与轴流式脱粒滚筒的优缺点以及滚筒上各种脱粒元件的脱粒原理，这次设计采用径向喂入径向排出的轴流式脱粒装置。 凹板的结构有栅格式，冲孔筛式，以及编织筛等类型，其中 ，栅格式凹板的强度大，刚性好，筛孔率大，所以脱粒分离效果较好，是轴流式脱粒机较为适合的凹板装置 20。这次设计也是采用这种凹板 。 目前，轴流式脱粒滚筒的脱粒元件多数为杆齿，也有板齿，叶片，纹杆或纹杆与杆齿混合的。另外，江苏大学的李耀明教授等人通过对油菜轴流脱粒不同形式滚筒的 脱粒性能进行了研究，通过实验表明，在特定的喂入量与油菜品种的情况下短纹杆脱粒滚筒的综合脱粒性能指标比较好，是一种较好的油菜脱粒分离装置。这次设计采用较常用的杆齿作为脱粒元件。 综合上面的分析，结合设计要求（喂入量，功率，损失率等）力求 达到好的脱粒效果，来选择脱粒装置的形式。决定采用径向喂入径向排出轴流式，杆齿脱粒滚筒，栅格式凹板以及螺旋导向板的组合为脱粒装置，其具体的结构尺寸参数则结合设计要求进行选择与计算再确定。 分离清选部分 前面已经确定了脱粒形式为全喂入式的轴流式脱粒方式，由于轴流式脱粒方式的脱粒时间长，脱净率高，分离率可高达 99%，所以无需再另设其他的分离装置了。清选装置的作用是将经过脱粒装置脱下和分离装置分出来的谷物混合物中的颖壳，碎茎等清除干净，将细小杂物排出机外，以的到清洁的谷粒。目前主要有气流式清选 装置，风扇筛子式清选装置，以及气流清选筒等。其中，气流式清选装置是靠风扇产生的气流清除谷粒中的杂质，结构简单，但清洁度较差，大多用于简易的脱粒机。气流清选筒则是利用谷粒混合物通过清选筒时各部分离心力及悬浮速度不同将谷粒与杂 质分离，这种清选装置不已把碎茎和断穗清除干净。 风扇筛子即利用了谷粒的空气动力特性，又利用了谷粒混合物尺寸差异性质，因此其分离效果最好，此次设计的清选装置就用风扇筛子式清选装置。 20 风扇筛子式清选装置主要包含风机和振动筛部分，振动筛与离心风机用于清除从滚筒中落下的油菜籽中细杂余，结合南 京农业大学吴崇友等人对油菜分段收获脱粒清选实验以及稻麦脱粒机的清选装置，本次设计决定采用双层振动筛加离心风机的方法，振动筛及风机的各种参数根据油菜籽及杂余的参数进行设计。 21 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 机架及行走部分 机架主要起固定连接其余各部分与保证工作可靠性及安全性的作用，其设计主要以稳定可靠及经济为要求。行走部分则是为了适应场上作业，提高其工作效率而设计的一部分装置，考虑到本次设计的机械较小较轻及减小能耗的目 的，行走部分只是在机架的脚上安装行走轮，采用人力推动的方式移动，行走轮设计为可折叠式，当要求在场上移动 时就放下，脱粒机工作时则收起，以保证工作的平稳性。 动力传 动 装置 从前面的分析可知，本次设计的脱粒机需要传动的部分有原动机与脱粒滚筒之间，脱粒滚筒与振动筛，脱粒滚筒与风机之间。 因为本机在场上作业，且有移动的要求，所以一直相配的动力采用汽油机或柴油机，功率与脱粒机作业效率相配，取 3动部分主要是连接原动机与各个工作部件的构件，其选择与各部件的工作要求有关，因为是农用机械，振动较大，载荷变化也大，主要用的有 传动，同步带传动等。下面这三种传动方式特点进行分析。 三种传动方 案的性能比较如表 1： 22 表 1 三种传动方案的比较 of of 动方式 传动效率 使用寿命 传动扭矩 成本 链传动 正常 较长 较小 较贵 V 带传动 较高 最长 最大 一般 同步带传动 最高 差 小 最贵 从上面的对比可以看出， 时 地面积小，又是挠性件，具有弹性，能够缓和冲击，吸收震动等一些优点，因此能适应农用机械工作环境恶劣，载荷变化 大的情况，所以选用 音也可以减小。 综合上面的分析选择，脱粒机的总体方案确定如下：脱粒机脱粒装置采用径向喂入径向排出轴流式脱粒滚筒，脱粒元件采用杆齿，采用栅格式凹板筛。清选装置采用风扇筛子式清选装置。采用 3部件的传动都采用 架上装有行走轮，用于机械的场上移动作业。 整机消耗的功率计算 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 （ 1）脱粒装置的功率消耗的计算。脱粒装置在工作时，在运转稳定性较好（保障脱粒滚筒运转稳定性的条件：有足够的转动惯量；发动机有足够的储备功率 和较灵敏的调速器）的条件下，其功率总耗用 N 由两部分组成：一部分用于克服滚筒空转而消耗的功率总功率消耗的 5%，一部分用于克服脱粒阻力而消耗的功率 占总功率消耗的 93%， 22所以脱粒装置的功率消耗为： N = (1) 1）其中空转功率消耗 : = A + 3B 式中： A 系数， A 为克服轴承及传动装置的摩擦阻力的功率消耗， 310)A B 系数， 3B 为克服滚筒转动时的空气迎风阻力而消耗的功率， ）（B . 前面已经确定了滚筒的转速为 750 / 化为角速度后为 ， 0 ，0 ，经计算 3 3 30 . 2 1 0 7 8 . 5 0 . 5 1 0 7 8 . 5 0 . 2 4 1 W 2)其中脱粒功率消耗 这个过程比较复杂，油菜首先是以较低的速度进 入脱粒装置入口处，与高速旋转的脱粒滚筒接触，然后被拖入脱粒间隙进行脱粒，既有梳刷也有打击，目前还没有专门的计算公式针对油菜的脱粒进行精确地计算，查阅本次计算相关资料，本次计算用计算轴流式滚筒消耗的功率经验公式进行计算，轴流式滚筒脱粒机滚筒消耗的功率为 19 1 0 . 5 /k w k g s，本机设计的喂入量为 s，因此 1 0 0 2右。 将数据代入 N = ： N= （ 2）清选装置的功率消耗的计算。 筛选装置消耗的功率由下式可求得： )(/ （ 2） 其中： 单位时间进入清选装置的脱出物质量，前面已经计算得 ）； 单位脱出物质量清选筛所需的功率（ ），上筛： 筛： 选别能力系数， 代入数据可得消耗的功率： / 0 . 1 4 0 . 5 / 0 . 8 + 0 . 1 4 0 . 2 0 . 3 / 0 . 8 = 0 . 1 1 k ws s N 加上风机所需功率，所以清选装置所需功率 传动装置设计 。 前面已经确定了本机的传动为 V 带传动，现确定传动路线如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 原动机 脱粒滚筒轴风机轴 振动筛曲轴 原动机通过 V 带把动力传送到滚筒轴的一端，带动滚筒的转动进 行脱粒做功，同时滚筒的另一端装有 V 带轮，把动力传到风机和振动筛，进行清选。 动力装置的选择 。 通过上面的计算，考虑到 V 带传动的效率，查阅相关书籍 23，取其传动效率为 ， 可以知道整个脱粒机消耗的功率，其消耗的总功率为： ( / 0 . 9 5 ) / 0 . 9 5 ( 0 . 2 2 / 0 . 9 5 2 . 2 4 1 ) / 0 . 9 5 2 . 7 N k w 总 由于本设计要求脱粒机能在场上可以移动，所以不能用一般的电动机来作动力，而是要用柴油机或者汽油机来做动力，且要求其机 身小巧，查阅资料 23，配套 4 马力的小型柴油机或汽油机即可满足动力需求，如常飞 号柴油机，标定转速为2600r/过配置减速器和皮带轮就可达到所需转速，还有 油发动机都能满足要求。 3 关键 零部件的设计计算 前面已经对脱粒机的整体设计做了选择，现在进行零部件的设计计算。 脱粒滚筒的设计 脱粒滚筒是脱粒机的关键部件，因此其设计的好坏直接影响脱离的效果。前面已经确定了本脱粒机采用全喂入轴流脱粒的方式，因此，其尺寸与结构的设计都应和全喂入轴流式的脱粒机构相适应。轴流式脱 粒滚筒有圆柱型与圆锥形两种形式，经过前面的分析，这次设计取圆柱形形式。 脱粒滚筒直径和滚筒长度的确定 滚筒直径直接影响脱粒的效果，直径太小容易缠绕作物，也使凹板分离面积减小，滚筒直径大则能适应大的喂入量。此次设计采用杆齿作为脱粒元件，在实际计算中，要考虑到喂入油菜的茎秆包裹滚筒的包角 ，应该满足 16 2L （ 3） 由生产经验可知，喂入滚筒的长度 00里设计取 500于包角 ，其大小与与脱粒的质量和功耗有关，在一定范围内，包角 越大，脱粒效果越好，但脱粒的功耗增大，现在的包角一般为 150 间，以 180的最多，所以有 2 2 5 0 0d = 3 0 0 m 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 查农业机械设计手册 22可知，一般的轴流式脱粒滚筒的直径为 550小的也有 400合上面的计算，这里取 500 滚筒的直径应还包含上面的脱粒元件长度，前面已经确定了脱粒元件为杆齿，查阅相关资料杆齿的工作高度一般为 50里取 60是，滚筒的直径为 500+260=6208。 对于滚筒的长度，则主要取决于分离效果，要使脱粒的作物能充分分离，则脱粒滚筒的长度要充分长，这是因为轴流滚筒的后半段相当于分离装置，凹板筛相当 于分离筛，主要起分离作用，也起脱离作用。所以在滚筒直径一定的情况下，滚筒长度越长，通过能力则越大，但秸秆的破碎率与滚筒的功耗也会相应增加，所以在保证脱净率和分离率的前提下，滚筒长度尽量去小些。查阅农业机械设计手册可知现有的的轴流式脱粒机的脱粒机的脱粒滚筒长度大致为 1次设计的是小型轴流脱粒机，喂入量较小，还要方便在在场上移动，所以滚筒的长度取一个较小的值粗取 12002。 滚筒线速度与脱粒间隙的确定 脱粒滚筒的作用是通过带动其上的圆柱齿而进行脱粒工作，其滚筒的转速影响着脱离 的质量和效率，一个结构合理的滚筒，如果没有适当的线速度，就不可能有良好的脱粒性能。线速度的大小，决定了对作物的冲击和梳刷作用的强弱。线速度小时，冲击力减弱，使脱粒的时间延长而生产率低下，甚至脱粒不干净；线速度越高，冲击力越大，脱净率越高，但是线速度过高时，脱粒效果的提高并不显著，功率消耗反而增加，谷粒和秸秆的破碎率也提高，且使油菜籽粒在滚筒上的跳动加剧，增加抛散损失。因此，线速度的大小，要以脱净又不要破碎谷粒为原则。对圆柱轴流杆齿滚筒而言，线速度一般为 1724m/s,相应的转速为 520740m/s，结合 南京农机机械化研究所张敏等人的研究成果（滚筒直径为 540，滚筒转速为 650r/情况下油菜脱粒功耗相对较小）取线速度 24m/s24，这样滚筒的转速就可以确定了，经过计算滚筒的转速 750r/ 脱粒间隙也是影响脱粒效果的重要因素之一 ,间隙小分离能力强 ,但茎秆破碎多 ,难分离 ,间隙大则有相反的优缺点 ,结合油菜的植株特点 (其茎干直径一般为 20和实际生产经验 ,确定本次设计的脱粒间隙为 20 脱粒滚筒的结构及脱粒元件的设计 为避免脱粒的重量不至于太大，滚筒的形式采用开式 滚筒，由三个辐盘支撑，上面均匀分布六条横版，横版用螺栓固定在辐板上 ,横版上布置有脱粒杆齿，经比较采用圆柱杆齿较为合适，滚筒上的杆齿按螺旋线排列，查农业机械设计手册 22确定此次购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 设计杆齿的螺线头数为 3,齿迹距为 40距为 80齿高度为 60径为 . 图 4 滚筒辐板结构图 of 凹板筛尺寸的设计 经过前面综合比较已经确定，本设计采用栅格式凹板，其结构有横隔板 ,侧弧板和筛条组成 ,其结构如图 5所示。 图 5 凹板筛结构示意图 板直径是决定生产率的主要参数（在限制滚筒转速的情况下，凹板直径是决定生产率的唯一参数），凹板直径与生产率成正比，但不是一次性线性关系。 根据凹板直径与生产率的关系和实际生产情况，结合滚筒直径和脱粒间隙 ,本设计现选取凹板直径 D 为 680 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 凹板筛的结构设计时还要结合喂入口和排出口 ,本次设计的喂入量较小因此喂入口宽 取 350出口宽取 200入口距滚筒中心 200出口则布置在俺班最低端 80度 ,长度配合滚筒去 1250孔结构尺寸取 40 15 图 6 顶盖导向板配置图 he of in 顶盖的设计 轴流式脱粒滚筒上方的顶盖与凹板筛镶接组成圆形的脱粒实 ,本次设计为圆柱形轴流滚筒 ,因此顶盖内壁设计有螺旋线导向板 ,用来控制作物轴向移 动速度 ,根据农业机械设计手册 16可知其螺旋升角一般为 20 50升角过大导向板起不到轴向导向作用 ,作物滞留 ,秸秆破损严重 5 生产效率降低 ,间隙过小则会是碎秸秆增多 ,消耗功率 ,一般取 10 15次设计取 10向板高度取 60度为 2盖厚度 0. 清选部件的设计计算 清选筛形式和尺寸的设计 前面的分析已经确定了清选部分采用风机加振动筛的方式 为取得较好的分离效果 ,设计为双层的振动筛上下两层配置 ,参考江苏大学李耀明教授及湖南农业大学唐伦等人对油菜脱粒分离装置的研究成果 25-27,本次设计的上层筛子为开度为 10下筛为 4的圆孔筛 ,上