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摘要
长期以来我国玉米脱粒机主要是以击打原理对玉米进行脱粒，导致玉米脱粒过程中玉米的破碎率偏高，不仅降低了其价值，也对其生产效率与农民朋友的收入造成很大的影响。针对我国玉米脱粒现状，对现有玉米脱粒机进行改进设计很有必要。为了降低农民在玉米脱粒时劳动强度、提高工作效率,因设计一款新型的玉米脱粒机，提高玉米脱粒生产效果，具有很大的意义。挤搓式得玉米脱粒机的结构主要是由圆钢与幅板组成筛选结构，两圆钢的间隙大于玉米颗粒，主轴为螺旋叶与脱粒板齿组成结构，工作时，主轴上的螺旋叶带动玉米做向前的运动，进入脱粒区域，玉米与板齿之间接触、玉米与玉米之间接触、玉米与栅格结构接触，经过相互之间的挤搓，从而将玉米粒脱粒下来，从而达到玉米脱粒的效果，采取挤搓式的方式，不但对玉米的冲击力较小，而且能够使玉米粒的减少损害，因此这种脱粒效果是非常可观的，远远超过传统脱粒方式。在设计的过程中，主要用Pro/E进行三维建模、利用ANSYS软件对玉米脱粒的主轴上的板齿不同角度受力分析，从而设计出一款新型的玉米脱粒机。
关键词：玉米、 脱粒机 、设计、ANSYS
The Design of Corns Threshers
Abstract: For a long time our corn sheller mainly hitting the principle of maize threshing , corn threshing process leading to high rates of broken corn , not only reduces its value, but also caused great friend to their productivity and farmers' income impact. The status quo of China's corn threshing , corn sheller to improve the existing design is necessary. Corn farmers in order to reduce labor intensity threshing time , improve efficiency, and therefore to design a new type of corn sheller , corn threshing improve production results , has great significance.
Corn sheller squeeze rub style structure was mainly composed by a round plate with pieces of screening structure , the gap is greater than two- round corn kernels , spindle spiral leaves and threshing board composed tooth structure , work , spiral leaf spindle drive maize forward motion made into the threshing zone and the contact between the lugs corn , corn contact between corn , corn with a lattice structure in contact with each other through squeezing between the pickup , thereby down threshing the corn grains to achieve corn threshing effect, taken way squeeze rub style , only a small impact on corn and corn kernels can protect damaged , so this effect is much larger than the traditional threshing threshing way . In the design process, mainly used Pro / E for three-dimensional modeling , using ANSYS software to board spindle corn threshing teeth on stress analysis , thus Design a new type of corn sheller .
Keywords : corn, thresher , design , ANSYS
目 录
摘要 ……………………………………………………………………………………………1
Abstract ………………………………………………………………………………………2
第一章引言 …………………………………………………………………………………6
1.1课题的背景…………………………………………………………………………… 6
1.1.1前 言…………………………………………………………………………………6
1.2国内外玉米脱粒机的概况 ……………………………………………………………6
1.2.1国内玉米脱粒机研究现状 …………………………………………………………6
1.2.2国外玉米脱粒机研究现状 …………………………………………………………8
1.2.3板齿式与钉齿式脱粒机性能比较 …………………………………………………9
1.3设计主要研究的内容…………………………………………………………………10
1.3.1研究报告……………………………………………………………………………10
1.3.2研究方法……………………………………………………………………………10
1.3.3设计的主要内容……………………………………………………………………10
第二章玉米脱粒机工作原理分析………………………………………………………… 11
2.1玉米果穗的基本物理特性……………………………………………………………11
2.2各种类型的玉米脱粒机的特点分析…………………………………………………11
2.2.1打击式玉米脱粒机的分析…………………………………………………………11
2.2.2搓擦式玉米脱粒机的结构特点分析………………………………………………12
2.2.3差速式玉米脱粒机的结构特点分析………………………………………………13
2.3挤搓式玉米脱粒机的工作原理………………………………………………………14
第三章挤搓式玉米脱粒机总体方案的确定…………………………………………………16
3.1机构的组成部分………………………………………………………………………16
3.2脱粒机各部分机构设计………………………………………………………………16
3.2.1集料口的设计………………………………………………………………………16
3.2.2脱粒部分的设计……………………………………………………………………17
3.2.3筛选部分的设计……………………………………………………………………18
3.3排芯口的设计…………………………………………………………………………20
3.4下料口和排芯口的设计………………………………………………………………21
3.5脱粒滚筒的设计………………………………………………………………………21
3.6机架部分设计…………………………………………………………………………22
第四章玉米脱粒机相关参数的确定…………………………………………………………24
4.1电动机的选择…………………………………………………………………………24
4.2脱粒轴上板齿的转速…………………………………………………………………24
4.3脱粒机轴的功率………………………………………………………………………25
4.4电动机的转速…………………………………………………………………………25
第五章带及带轮的设计………………………………………………………………………26
5.1 V带传动的计算功率…………………………………………………………………26
5.2选定V带的型号………………………………………………………………………26
5.3确定带轮的基准直径并验算带速……………………………………………………26
5.4确定传动中心距和带长………………………………………………………………27
5.5校核小带轮包角………………………………………………………………………28
5.6计算带的根数Z……………………………………………………………………… 28
5.7确定初拉力……………………………………………………………………………28
5.8传动轮作用在轴上的压力……………………………………………………………29
第六章V带轮的选择…………………………………………………………………………30
6.1带轮的材料选择………………………………………………………………………30
6.2主带轮结构设计………………………………………………………………………30
6.3从动轮的设计…………………………………………………………………………31
第七章 脱粒主轴的设计……………………………………………………………………33
7.1轴端的最小直径………………………………………………………………………33
7.2圆柱销的校核…………………………………………………………………………35
7.3轴上键的校核…………………………………………………………………………35
7.4脱粒轴转矩的计算……………………………………………………………………36
7.5脱粒轴的校核…………………………………………………………………………37
第八章玉米脱粒机的有限元分析……………………………………………………………39
8.1有限元分析的简介……………………………………………………………………39
8.2 ANSYS的特色功能……………………………………………………………………39
8.3结构静力学分析………………………………………………………………………41
8.4结构静力分析流程……………………………………………………………………41
8.5脱粒板齿静力分析……………………………………………………………………42
8.6脱粒机板齿的建模……………………………………………………………………42
8.7 Workbench创建几何体………………………………………………………………42
8.8添加材料库……………………………………………………………………………45
8.9添加模型材料属性……………………………………………………………………46
8.10划分网格 ……………………………………………………………………………48
8.11施加载荷与约束 ……………………………………………………………………50
8.12结果后处理 …………………………………………………………………………52
8.13不同安装倾斜角度的板齿分析 ……………………………………………………54
第九章玉米脱粒机的维护与结论……………………………………………………………60
9.1玉米脱粒机的维护……………………………………………………………………60
9.2结 论 …………………………………………………………………………………61
参考文献………………………………………………………………………………………62
致谢……………………………………………………………………………………………63
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第一章 引 言
1.1 课题的背景
1.1.1 前言
传统玉米脱粒机是在主轴上安装钉齿条,在脱粒的过程中，依靠主轴高速带动幅盘上的钉齿条高速旋转，对玉米进行搅合和碰撞,从而进行脱粒，但脱粒的效果不好，对玉米颗粒的表面造成伤害，破损率较大。传统脱粒机的脱粒破损率远远超过5%。
近些年，农业种植政策的改革与玉米品种的改善，南方的一些地方也开始大面积种植玉米，种植玉米主要以家庭经营为主。随着国家的经济的发展和提高，机械化的普及化，小型机械进入农村，从而农业种植大体也采取了机械化，从而加强农业的生产效率，同时也降低农民劳动强度，促进国家经济的发展，据2013年农业经济报道，我国北方地区，小麦和玉米等农作物占全国农业经济产值的43.5%，同时出口量占全国的32%左右，从一颗种子种植到进入包装袋这个过程都实现了机械化，从而促进地区的经济的发展，更值得一提的是，农业机械化的发展促进机械研制和推广，特别是对玉米脱粒机的研发，不管是在玉米脱粒机的使用还是推广都有着相当可观的市场，科技的创新开阔了市场。
本次设计介绍一种新型玉米脱粒机的设计和研究，玉米经过剥皮晾干，水分在15%以下的玉米，容易脱粒，玉米经过脱粒机将玉米粒和玉米粒分开，它的工作原理是，玉米通过集料口进入推料区通过轴上的螺旋叶向前螺旋将玉米移送到脱粒区域，玉米在板齿与筛板之间挤搓，玉米螺旋的在脱粒区域旋转，经过两个区域的脱粒，将玉米芯移送到排芯的区域在排芯板的螺旋搅合，在排芯口安装了一个制动阀门，当玉米芯没有一定的量的时候，玉米继续呆着排芯区域进行脱粒，从而达到脱粒完整的效果。当达到一定量的玉米芯的时候，制动阀门就会自动打开排出玉米芯，观察玉米脱粒的效果，效果不好，调整制动阀门的力度。挤搓式脱粒对玉米的冲击力较小，对玉米表面的损伤不高，从而提高脱粒的完整性。
1.2国内外玉米脱粒机的概况
1.2.1国内玉米脱粒机研究现状
根据农业机械研究报告，我国农作物脱粒机脱粒装置按照农作物脱粒装置分类，分为全喂入和半喂入脱粒装置两种类型；全喂入的脱粒机的滚筒主要有：粮食秸秆鼓、 尖刺的鼓型、双鼓、鼓和轴流风机叶轮；半喂入脱粒装置主要是以弓齿滚筒式，工作的时候，将作物的茎秆基部夹住，蕙头的上部进入脱离装置，这种脱粒装置一般用于脱水稻。根据结构被划分成长短，半双工和全双工的三种形式，轴向流类型玉米脱粒机按滚筒的形式分为水平和垂直的轴向流。
玉米脱粒机的主要工作种类原理有：冲击原理、梳刷原理、揉搓原理、辗压原理；目前，我国常用的脱粒方式是冲击脱粒，由一定的速度脱粒轴对谷物进行脱粒。例如使用农业打谷钉齿式滚筒的脱粒机，主要就是利用冲击式的原理来进行脱粒的，此外还有挤搓式脱粒就是利用玉米果穗与脱粒滚筒相互之间的摩擦，以及果穗与果穗之间的摩擦，从而达到脱粒的效果。例如，手摇旋转式玉米脱粒机以及玉米脱粒机螺纹杆式的玉米脱粒机如图（2-1），主要是利用摩擦原理来脱粒的。
图2—1纹杆式玉米脱粒装置
1 纹杆滚筒 2 栅格凹板
目前在国内市场中，受到最多消费者青睐的机型是冲击式的玉米脱粒机。以3TC-5型号玉米脱粒机为例。工作原理采用钉齿对玉米穗和颗粒惯性损失与玉米棒连接是玉米脱粒的影响。钉齿滚筒在旋转运动的情况下，玉米脱粒机滚筒的钉齿顶部与玉米果穗接触，玉米果穗与凹板相互接触产生挤压摩擦，从而实现脱粒。
脱粒结构：冲击式玉米脱粒机主要是由钉齿滚筒和凹板组成的。滚筒上的钉齿按照螺旋排列成排固定在钉齿条上，用螺母旋紧再用焊接的方式加以固定可靠。根据《农业机械设计手册》得知滚筒上的钉齿的外缘速度一般为6~12m/s,滚筒的直径一般为240~500之间，凹板有孔洞和栅格条两种方式，凹板的包角一般为120度到180度之间，一般凹版上装有导向板，从而实现导向运动。
工作过程：果穗进入集料口后，被滚筒上的钉齿冲击，果穗与凹板的接触摩擦，从
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