小型水稻脱粒机设计
38页 14000字数+说明书+10张CAD图纸【详情如下】
凹板筛.dwg
大带轮.dwg
小型水稻脱粒机设计论文.doc
小带轮.dwg
弓齿的螺旋排列.dwg
滚筒.dwg
端盖.dwg
脱粒齿.dwg
装配图.dwg
轴.dwg
齿轮.dwg
目 录
摘要…………………………………………………………………………………………1
关键词………………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………………2
1.1 课题研究的和意义………………………………………………………………2
1.2 小型水稻脱粒机的现状…………………………………………………………3
1.3 本设计的创新思路………………………………………………………………3
2 总体方案确定……………………………………………………………………………4
2.1 脱粒机的工作原理………………………………………………………………4
2.2 设计目的…………………………………………………………………………4
2.3 设计任务…………………………………………………………………………4
2.4 系统功能描述和功能分解………………………………………………………4
1.1 喂入部分…………………………………………………………………4
1.2 脱粒部分…………………………………………………………………5
1.3 筛选部分…………………………………………………………………5
2.5 总体方案的设计和求解…………………………………………………………5
3 脱粒装置设计……………………………………………………………………………7
3.1 脱粒原理…………………………………………………………………………7
3.2 脱粒装置类型选择………………………………………………………………7
3.3 脱粒滚筒转速计算………………………………………………………………8
3.4 滚筒直径计算……………………………………………………………………9
3.5 脱粒滚筒长度确定………………………………………………………………9
3.6 滚筒脱粒齿确定………………………………………………………………9
1.1 弓齿形状选择…………………………………………………………9
1.2 弓齿排列………………………………………………………………9
1.3 相关参数计算…………………………………………………………10
4 清选装置设计…………………………………………………………………………11
4.1 清选原理………………………………………………………………………11
4.2 清选装置类型选择……………………………………………………………11
4.3 风机参数计算…………………………………………………………………11
1.1 风机计算………………………………………………………………11
1.2 风机参数选择…………………………………………………………12
4.4 凹版设计………………………………………………………………………12
1.1 凹版类型确定…………………………………………………………12
1.2 凹版直径确定…………………………………………………………13
1.3 凹版与滚筒之间间隙确定……………………………………………13
5 动力选择………………………………………………………………………………14
5.1 整机消耗的功率计算…………………………………………………………14
1.1 脱粒装置的消耗的功率计算…………………………………………14
1.2 清选装置的消耗的功率………………………………………………14
5.2 电动机选择……………………………………………………………………15
6 传动装置的设计………………………………………………………………………16
6.1 传动路线………………………………………………………………………16
6.2 确定传动装置的传动比………………………………………………………16
6.3 确定传动装置的动力参数……………………………………………………16
6.4 皮带轮的设计与计算…………………………………………………………17
1.1 带型确定………………………………………………………………17
1.2 带轮直径与带速确定…………………………………………………17
1.3 带的基准长度和轴间距确定…………………………………………17
6.5 验算小带轮的包角……………………………………………………………18
6.6 确定V带的根数………………………………………………………………18
6.7 单根V带预警力计算…………………………………………………………18
6.8 计算压轴力……………………………………………………………………18
7 圆柱齿轮的设计与计算………………………………………………………………20
7.1 材料的选择及许用应力确定…………………………………………………20
7.2 按轮齿接触强度计算…………………………………………………………20
7.3 按齿根弯曲强度计算…………………………………………………………21
8 轴设计与计算…………………………………………………………………………23
8.1 轴的材料选择…………………………………………………………………23
8.2 轴的最小直径确定……………………………………………………………23
8.3 轴结构设计……………………………………………………………………23
9 键连接选择……………………………………………………………………………24
10 滚动轴承选用…………………………………………………………………………24
11 主要部件校核…………………………………………………………………………24
11.1 圆柱齿轮校核…………………………………………………………………24
11.2 轴校核…………………………………………………………………………24
1.1 轴上载荷计算…………………………………………………………24
1.2 按弯扭合成应力校核轴的强度………………………………………26
1.3 精确校核轴的疲劳强度………………………………………………26
11.3 键强度校核……………………………………………………………………27
11.4 滚动轴承校核…………………………………………………………………27
1.1 当量动载荷计算………………………………………………………27
1.2 计算所需的径向基本额定动载荷……………………………………27
1.3验算轴承的寿命…………………………………………………………28
结束语………………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………………29
致谢…………………………………………………………………………………………30
小型水稻脱粒机设计
摘 要： 为了满足湖南农村水稻脱粒生产的需要，设计一种针对湖南市场的水稻脱粒机已迫在眉睫，该水稻脱粒机可一次性完成脱粒、筛选、分离和装袋作业。该机体积小、重量轻，操作灵活，通过性与适应性好，较好地解决了丘陵、山区和水田水稻收获的难题。该机采用半喂入、弓齿式滚筒脱粒机脱粒，确保脱粒干净、破碎率低，分离性能好。
关键词：水稻脱粒机；脱粒；分离；清选
Small rice thresher design
Abstract:In order to meet the needs of the production of Hunan rural rice threshing , the design of one kind of rice thresher for Hunan market is imminent, this kind of rice thresher can complete threshing, separation, screening and packaging operation. This machine has small volume, light weight, flexible operation, Passing ability and good adaptability to better solve the hills, mountains, and the problem of rice paddy harvest. The machine uses half- feeding, bow roller gear threshers threshing, ensure threshing clean, broken rate is low, good separation performance.
Key Words: Rice thresher; thresh ;separate；clean
1 前言
水稻在三大粮食作物面积和产量仅次于小麦，多于玉米。亚洲的水稻种植面积占世界的90%以上，中国的水稻的总产量和面积位于世界第一位和第二位。目前中国的水稻种植面积达4.3亿亩，水稻作为我国第一大粮食作物，约占粮食总产量的４０％。水稻生产不仅担负着确保我国粮食安全的重任，还肩负实现种粮增效、稻农增收和全面推进新农村建设的重大使命。但是和西方的发达国家相比较，我国的水稻收获的机械化程度严重偏低，收获过程中粮食的损失大，制约着我国农村产业结构调整和农民收入水平的增长。
1.1 课题研究的意义
水稻是我国第一大粮食作物，不到３０％的水稻种植面积，生产了约占世界总产量４０％左右的粮食。近些年水稻种植面积处于稳步上升的转状态。在目前水稻收获机械多种形式并存的条件下，为了满足广大用户茎杆需求量的不断提高，在消化吸收国内外同类型机型的基础上，设计一种水稻半喂入式的脱粒机械，该机械采用夹持喂入、弓齿滚筒脱粒、风扇清选等机构，使其具有机构简单、体积小、重量轻、脱粒质量好等特点。
近几年，随着联合收割机作业范围的不断扩大，联合收割机发展十分迅速，使脱粒机市场受到一定的冲击。在这种形式下，联合收割机、脱粒机和割晒机将如何发展，怎么发展，脱粒机还有没有发展前途，这是脱粒机相关方面应当高度关注的问题。据统计，目前我国的种植面积为4.3亿亩，此外还有1200万hm2 的山区和丘陵小块地的小麦收获全靠人工收割后，再由脱粒机械进行脱粒。所以，脱粒机械对农作物的收获还占有很大的工作量。
我国的水稻、玉米、小麦等农作物机械收割的状况。据不完全统计，我国水稻机械化收获的作业面积仅仅只占总种植面积的7.3%，绝大多数的水稻脱粒仍然靠脱粒机进行脱粒；玉米机械收获面积仅占全国玉米种植面积的0.2%，而且，目前我国生产的玉米联合收获机大部分只具有摘穗、剥皮和秸秆粉碎等功能，籽粒的脱粒还要靠脱粒机来完成。就全国范围来说，对于农作物的收获脱粒80%以上要靠脱粒机和人工来完成。
终上所述，尽管近年来联合收割机的迅猛发展，但是由于我国幅员辽阔、气候地理条件加上种植方式的差异，以及不同地区的经济发展的不平衡、联合收割机械的广泛应用还有相当长的路要走。因此，在今后的相当长的的时间内，脱粒机在我国农作物的收获中，尤其是边远的山区、丘陵地带，脱粒机仍然是主要的不可或缺的农业收获机械。
本设计通过对水稻脱粒机械的分析和对存在的问题进行改进，设计一种半喂入式脱粒机，为进一步改进和提高水稻脱粒机械奠定基础。2 总体方案确定
2.1 脱粒机工作原理[4]
被割谷物经脱粒机械的喂入口进入由脱粒滚筒和凹版组成的脱粒装置进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹版进入由清选筛和风机组成的清粮装置进行清选；长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外，而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选；在风机和清选筛的联合作用下，颖壳等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。
2.2 设计目的
进一步加深学生对大学所学理论知识的理解，培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对设计有一完整和系统的概念；同时通过毕业设计，培养学生计算，使用技术资料及绘制图形的工程设计能力，为今后的工作打下坚实的基础。
2.3 设计任务
1、 传动装置的设计
2、 脱粒装置的设计
3 、清选装置的设计
4 、动力的匹配
要求：1、输送流畅
2、生产效率:1吨/时
3、要求机构设计方案合理、结构紧凑，体积小，质量轻，噪音小、无污染，使用方便。
5、撰写设计说明书，文字在1.0～1.5万字间，条理清楚，计算有据，翻译一定数量的英文（摘要）。
6、设计说明书的内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；总体方案的拟定和主要参数的设计计算；传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；主要零件分析计算和校核；参考文献，鸣谢。
2.4 系统的功能描述和功能分解
2.4.1 喂入部分
喂入部位与钉齿滚筒的钉齿部位存在一定的间隙，将已割下来的水稻经过人工从喂入口进入，水稻的穗部分进入脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。
2.4.2 脱粒部分
脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板。水稻穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的谷粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，经过振动筛和风机的清选，由仓口排出机体之外[2]。
2.4.3 筛选部分
筛选部分主要是由栅格式凹板、风机、振动筛完成，当水稻穗进入脱粒部分后，经过弓齿滚筒的脱粒，水稻脱粒之后，再将谷粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。谷粒顺着斜滑板，在振动筛和风机的综合作用下，将谷粒和杂质分开[3]。 本设计要求实现水稻的脱粒以及水稻茎秆的分离，其主要功能是脱粒，机构的脱粒需要动力，这就涉及到动力的选择与安装，为机构的动力功能；脱粒机的工作还需要控制，这是脱粒机的控制功能。根据上述分析，绘制的机构功能构成图[4]如图1所示。
为了实现脱粒机的脱粒功能，脱粒机需要动力，从发动机输出的动力经过皮带轮的传递给脱粒滚筒；根据不同的条件，脱粒滚筒需要不同的转速，这要求脱粒机需要调节控制功能，经过分析，得到如图2所示的水稻脱粒机的功能树。
2.5 总体方案设计和求解
对上述功能树的分析可知，脱粒机包括动力部分、脱粒部分、传动部分，根据功能可以寻求其功能载体，根据功能载体可以形成形态学矩阵，如表1所示[5]。
根据形态学矩阵可知，本设计共有4×2×4×3=96种方案可以供选择。根据设计说明书的要求，水稻脱粒机要输送流畅，动力足够且稳定性好，以及结合农村的具体情况3 脱粒装置设计
3.1 脱粒原理
1）冲击脱粒：靠脱粒元件与谷物穗头的相互冲击作用而进行脱粒。冲击速度越高，脱粒能力越强，但破碎率也越大[6]。
2）搓擦脱粒：靠脱粒元件与谷物之间，以及谷物与谷物之间的相互摩擦而使谷物脱粒。脱粒装置的脱粒间隙的大小至关重要。
3）梳刷脱粒：靠脱粒元件对谷物施加拉力而进行的脱粒。
4）碾压脱粒：靠脱粒元件对谷物施加挤压力而进行的脱粒。此时作用在谷物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。
5）振动脱粒：靠脱粒元件对谷物施加高频振动而进行的脱粒。
上述几种脱粒方式是在长期的生产实践过程中总结而来的，水稻为带壳贮存。如果裸存的话，存放时间很短。水稻的籽粒脆硬，容易破碎。因此，本设计采用梳刷脱粒为主，打击脱粒为辅，两者配合完成脱粒。
3.2 脱粒装置类型选择烈冲击以及在脱粒间隙内的搓擦而进行脱粒。抓取能力强、对不均匀喂入和湿作物有较强的适应性。但断秆率较高，分离效果较差。
3)双滚筒脱粒装置，采用两个滚筒串联工作。第一个滚筒的转速较低，可以把成熟的好、饱满的籽粒先脱下来。第二个滚筒的转速较高，间隙较小，可使前一滚筒未脱净的谷粒完全脱粒。
4)轴流滚筒脱粒装置，轴流式滚筒功率耗用受作物物理机械特性影响较大，比传统型更为敏感，喂入作物长度、含水率的影响均较大。
5)弓齿滚筒式脱粒装置，适用脱粒水稻，也可以兼脱小麦。脱粒仅穗头进入滚筒，脱粒后能保证茎杆完整；凹板筛分离物含杂率小有利于后续的清选；绝大部分谷粒能够由凹板筛分离出来，谷粒的破碎和损伤很少，功率消耗小。但是只适应脱粒梢部接穗的作物，不适应矮杆作物，对作物的适应性差。
考虑到成本和农村稻田等因素，本设计采用的是弓齿滚筒半喂入脱粒装置。脱粒方式分为上脱、下脱和侧脱三种形式，如图4
上脱式分离效果好，滚筒位置低，喂入性能差；下脱式分离性能差，断穗和带柄少，适用于一般夹持式半喂入脱粒机和联合收割机；侧脱式分离性能和喂入性能较好，适用于卧式联合收割机。本设计采用的是下脱式。
3.3 脱粒滚筒转速计算
滚筒的转速一般根据滚筒的有效直径来计算。当滚筒速度增加时，脱净率增加，水稻带柄率减少，但破碎率和断茎率都会增加，当圆周速度大于12米/秒时，水稻脱净率在99％以上，但如果圆周速度过大，脱离效率提高并不显著，仅使谷粒在滚筒上跳动加剧，增加谷粒的抛散损失[7]。当滚筒的圆周速度太小时，弓齿对穗的冲击力减弱，从而延长脱粒时间而降低生产率。通常情况下对于水稻来说：。根据圆周速
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