畢業(yè)設(shè)計開題報告參考

中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué)院、系：機(jī)械工程與自動化學(xué)院機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計題目：谷子脫粒裝置的設(shè)計指導(dǎo)教師：2009年3月18日畢業(yè)設(shè)計開題報告結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文獻(xiàn)綜述1課題研究的背景和意義我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位。山西省地處黃土高原，氣候差異較大，發(fā)展小雜糧有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。素有“小雜糧王國”之譽(yù)，是全國主產(chǎn)區(qū)之一，所產(chǎn)小雜糧粒大、色鮮，質(zhì)優(yōu)，在國內(nèi)外市場上享有盛譽(yù)。谷子是山西省種植的主要雜糧之一。近年來，谷子的種植面積達(dá)125萬hmZ，山西省的谷子種植面積達(dá)30萬mhZ，占到全國種植面積的24%[1]，而且汾州香、沁州黃等優(yōu)良品種更是暢銷，一些谷子加工企業(yè)利用品牌效應(yīng)，通過企業(yè)加農(nóng)戶來推動谷子種植業(yè)向規(guī)模化發(fā)展。由于現(xiàn)有種植生產(chǎn)模式，仍然沿用傳統(tǒng)的手工操作，生產(chǎn)效率低，經(jīng)營分散，不適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。如谷子收割后脫粒，仍沿用場上碾壓等方式，勞動強(qiáng)度大，作業(yè)質(zhì)量差，造成破碎率和含雜(石)率高，影響谷子成品品質(zhì)的提高。再者收獲過程中有時碰上陰雨天氣，很容易造成籽粒發(fā)芽降低谷子品質(zhì)，嚴(yán)重制約谷子產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。谷子脫粒裝置的研究，在國內(nèi)外尚屬空白，為了提高谷子種植生產(chǎn)機(jī)械化水平，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，發(fā)展山西農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，減輕勞動強(qiáng)度，進(jìn)行此項研究非常必要。對谷子生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展和脫粒裝置的技術(shù)進(jìn)步具有重要的現(xiàn)實意義⑵。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國外稻谷軸流裝置脫粒機(jī)理的研究現(xiàn)狀對軸流脫粒與分離機(jī)理的研究，已有200多年的發(fā)展歷史，早在1785年英國的溫勞(WillamWinlaw)就發(fā)明了水力驅(qū)動的立式錐型軸流脫粒機(jī)。1977年盧里耶A.G格羅姆切夫斯基在《農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計和計算》一書中提出了切流型脫粒裝置理論基本公式⑷，這一公式也一直用于研究軸流脫粒裝置中，但他認(rèn)為脫粒空間內(nèi)稻谷的運(yùn)動速度等于滾筒的圓周速度。實踐證明稻谷的運(yùn)動速度僅為滾筒的圓周速度的20%?50%[3]。1981年P(guān)eterWacker進(jìn)行了室內(nèi)軸流脫粒分離裝置的臺架試驗，測定繪制了籽粒、穎雜、莖稈沿軸向分布曲線，并對軸流滾筒的功率消耗進(jìn)行了研究，其結(jié)果是：軸流滾筒的單位功耗隨著滾筒速度的增加基本呈線性增加，隨非籽粒部分喂入量的增加而增加。1997年P(guān).I.Miu等人分析了軸流脫粒與分離裝置的工作原理，提出了軸流脫粒裝置在脫粒分離過程的數(shù)學(xué)模型，并且用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真，繪制出未脫籽粒、分離籽粒和自由籽粒的變化曲線，所建立的數(shù)學(xué)模型為后面工作者研究提供了借鑒參考囹。李升撥、川村登在假設(shè)物料在脫?？臻g內(nèi)質(zhì)量保持不變，且忽略了物料層之間的相對滑移條件下建立了軸流脫?？臻g中物料的運(yùn)動微分方程，但模型是針對釘齒式滾筒［5］。2.2國內(nèi)稻谷軸流裝置脫粒機(jī)理的研究現(xiàn)狀國內(nèi)軸流滾筒的研究始于60年代，在我國不少地區(qū)已對軸流滾筒進(jìn)行研究和應(yīng)用。1977-1980年東北農(nóng)學(xué)院對大型臥式縱置式軸流滾筒（縱置式圓柱型）最佳配置方案和最佳參數(shù)進(jìn)行試驗研究，對工作原理進(jìn)行探討，得出了谷物分離量分布曲線及谷粒分離累計曲線，提出生產(chǎn)率概算公式及谷物軸流速度經(jīng)驗公式，認(rèn)為軸流滾筒對我國雜糧地區(qū)的機(jī)械化收獲是適宜的。探討了軸流滾筒載荷分布規(guī)律，對小麥、大豆進(jìn)行正交試驗，分析了滾筒線速度、凹板間隙、導(dǎo)筒板等參數(shù)對功耗的影響，提出了收獲小麥、大豆、水稻和玉米的有關(guān)較優(yōu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)。1998年張認(rèn)成在研究釘齒式軸流脫粒與分離裝置時，經(jīng)分析和論證后提出了以下假設(shè)：（1）正常脫粒過程中，稻谷連續(xù)均勻喂入，不考慮稻谷濕度的影響；（2）稻谷緊貼凹板或蓋板表面而作定常連續(xù)流動忽略稻谷層間的相對滑動；（3）脫出的籽粒在脫粒的瞬間從凹板分離出去，其速度等于滾筒的圓周速度；（4）脫?？臻g內(nèi)任一點的脫粒率僅是滾筒軸向坐標(biāo)的函數(shù)。在假設(shè)基礎(chǔ)上，應(yīng)用變質(zhì)量系統(tǒng)基本原理，建立了軸流脫?？臻g內(nèi)稻谷運(yùn)動、動力模型，并在計算機(jī)上進(jìn)行動態(tài)仿真［6~7］。2006年中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院李杰等針對新型的縱向軸流聯(lián)合收割機(jī)，研究了其脫粒裝置關(guān)鍵部件的工作過程，從整體的、概率的角度建立了脫粒裝置的數(shù)學(xué)模型，并在計算機(jī)上進(jìn)行了模擬仿真和性能參數(shù)的預(yù)測。通過仿真分析表明此模型較好地反映了脫粒裝置的工作過程，驗證了脫粒裝置的脫凈率和分離率與滾筒長度成指數(shù)函數(shù)的關(guān)系，在滾筒長度達(dá)到1.8m時脫粒裝置的脫分率最高，較好地滿足了技術(shù)要求冏。3脫粒裝置的結(jié)構(gòu)形式目前研究的軸流型脫粒裝置按滾筒的形式分主要有紋桿式、弓齒式、釘齒式、螺旋葉片板齒組合式、雙滾筒式，現(xiàn)對弓齒式和釘齒式分別介紹如下:1、釘齒滾筒式脫粒裝置釘齒滾筒式脫粒裝置利用釘齒對谷物的強(qiáng)烈沖擊以及在脫粒間隙內(nèi)的搓擦而進(jìn)行脫粒。抓取能力強(qiáng)、對不均勻喂入和潮濕作物有較強(qiáng)的適應(yīng)性。但由于斷穗率較高，分離效果較差，對分離裝置和清糧裝置的工作造成一定的困難。2、弓齒滾筒式脫粒裝置弓齒滾筒式脫粒裝置，稻谷沿滾筒軸向移動過程中，谷穗不斷受到滾筒弓齒的疏刷和沖擊，谷粒被脫下。主要適用于水稻，功率消耗少，但生產(chǎn)率低。圖1釘齒滾筒式脫粒裝置圖2弓齒滾筒式脫粒裝置4小結(jié)谷子莖稈與谷穗的生物力學(xué)性質(zhì)差別較大，谷草比很大，目前采用聯(lián)合收獲的難度大，因此谷子收獲主要沿用傳統(tǒng)的分段收獲法，即切穗、脫粒和清選分別進(jìn)行。谷子脫粒過程中，既要考慮籽粒與谷穗之間的分離，又要避免谷子去皮碾成米的現(xiàn)象，現(xiàn)有脫粒裝置很難適應(yīng)這種脫粒要求，如適用于小麥脫粒的切流式紋桿滾筒式脫粒裝置，由于打擊速度高，揉搓作用強(qiáng)谷粒的破裂和損傷，釘齒式滾筒脫粒裝置，盡管分離作用強(qiáng)，但對谷瓣上籽粒的分離作用差，難以達(dá)到理想的效果，因此脫粒裝置設(shè)計時，應(yīng)滿足以下要求：（1）采用半喂入方式，只對谷穗部分進(jìn)行操作。（2）采用以碾壓為主的脫粒原理，避免對籽粒的損傷。（3）考慮谷瓣與谷穗分離之后的二次脫粒，采用軸流式釘齒滾筒復(fù)脫分離裝置。（4）采用氣流式清選裝置。參考文獻(xiàn)：山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院主編.中國谷子栽培學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，1988.⑵李軍.谷子脫粒裝置的設(shè)計與研究.碩士學(xué)位論文.琦春雄,等著.半喂入聯(lián)合收割機(jī)性能研究(曹崇文等，譯者).中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1981,37?38PetreI.Miu.MathematicalModelofThreshingProcessinanAxialUnitwithTangentialFeeding[J].CSAEPaper,1997(2)：217?219李升揆，川村登.軸流^^^^^關(guān)寸石研究(第二報)被脫谷物^-^室內(nèi)^^運(yùn)動解析[J]，農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會言志，1986,48(1)：33?41張認(rèn)成，桑正中.軸流脫?？臻g谷物運(yùn)動仿真研究.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2000,31(1)：55?57張認(rèn)成，桑正中.軸流脫?？臻g稻谷動力學(xué)仿真.農(nóng)機(jī)化研究，2000，11(4)：36?40李杰，閻楚良，楊方飛.縱向軸流脫粒裝置的理論模型與仿真.江蘇大學(xué)學(xué)報，2006,27(4)：299?302.孫福田.農(nóng)業(yè)機(jī)械化對農(nóng)業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)及農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備水平的研究.博士學(xué)位論文王志強(qiáng)，初爾莊，等.脫粒機(jī)械與脫粒裝置簡介.農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2005(1)：60?60付亞平，王旭.淺談我國水稻收獲機(jī)械現(xiàn)狀及推廣前景.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2005,(01)：134?135王國臣.脫粒裝置類型和工作特點.農(nóng)機(jī)使用及維修，2003,(05)：13?13H.P.Harrison.RotorPowerandLossesofanAxialFlowCombin.TransactionsoftheASAE,1991,34(1)：60?64李升揆，川村登.軸流^^^^^關(guān)寸石研究(第二報)被脫谷物^-^室內(nèi)^s運(yùn)動解析[J]，農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會言志，1986,48(1)：33?41仁那沃依斯基著.曹崇文，吳春江譯.收獲機(jī)械[J].北京:中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1983,17?18.畢業(yè)設(shè)計開題報告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑)1本課題研究要解決的問題了解脫粒機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本原理和谷子脫粒的工藝流程；研究現(xiàn)有脫粒裝置的性能、優(yōu)缺點及適應(yīng)性，確定谷子脫粒裝置總體結(jié)構(gòu)方案；利用三維設(shè)計軟件完成谷子脫粒裝置主要零件三維造型、虛擬裝配。2本課題擬采用的研究手段谷子脫粒裝置的工作原理：谷穗在碾壓輥的運(yùn)動的過程中被帶入間隙實現(xiàn)對谷子的擠壓脫粒，同時部分籽粒通過振動篩的篩孔落入抖動板，而谷穗在碾壓輥帶動的作用下進(jìn)入釘齒滾筒分離裝置中，谷穗在釘齒和螺旋導(dǎo)向板的作用下，作螺旋式輸送，夾帶在谷穗中的谷子和未脫凈的谷瓣通過凹板分離出來落入清選裝置，谷穗秸桿及雜余從排草口排出，落入到抖動板的脫出物經(jīng)過風(fēng)扇篩子的清選，穎殼和細(xì)碎秸草等輕雜質(zhì)混合物被氣流吹出機(jī)外，谷粒和長的碎秸桿沿篩面向后移動，谷粒在移動過程中自篩孔漏入谷粒攪龍中，然后由螺旋推運(yùn)器推出出糧口，碎秸稈由篩后排出。谷子脫粒機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由喂入臺、喂入口、由壓送脫粒裝置、軸流式釘齒滾筒復(fù)脫分離裝置、風(fēng)扇篩子二次分離裝置，傳動系統(tǒng)、螺旋輸送器和機(jī)架等組成。I231-喂入臺2-碾壓脫粒裝置3-軸流式釘齒滾筒復(fù)脫分離裝置4-清糧篩5-螺旋輸送器6-風(fēng)機(jī)7-機(jī)架8-傳動系統(tǒng)9-電機(jī)10-振動臺圖3谷子脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖1）喂入臺和喂入口裝置：谷穗沿喂入臺滑入喂入口，進(jìn)入壓送脫粒裝置。喂入口同時有防止手臂伸入脫粒裝置的作用。2）壓送脫粒裝置:由碾壓輥、鏈輪、鏈條、振動臺、彈簧、偏心塊和殼體組成，谷穗在碾壓輥和振動臺的配合下，實現(xiàn)谷子的碾壓脫粒，在偏心塊的驅(qū)動下，使得脫下來的谷粒盡快從篩孔中分離出去。壓送脫粒部件結(jié)構(gòu)由主動鏈輪、從動鏈輪、碾壓輥、振動臺、彈簧、偏心塊和殼體等組成。碾壓輥的直徑為①60mm，寬度為500mm，以間距1（l=4t=152mm）布置，共16個。3）軸流式釘一齒滾筒復(fù)脫分離裝置:由凹板、釘齒滾筒和頂蓋組成。凹板和頂蓋合抱釘齒滾筒形成一個封閉圓筒，作物在其中作螺旋運(yùn)動。一端與壓送脫粒裝置的出口相連，另一端沿頂蓋頂部的切向方向有出秸口，脫粒后的秸稈受離心力的作用排出釘齒滾筒復(fù)脫分離裝置。釘齒滾筒的形式有圓柱型和圓錐型，此處采用開式圓柱型軸流滾筒，采用徑向喂入與徑向排出。4）風(fēng)扇篩子清糧裝置:風(fēng)機(jī)采用4葉片離心式，動力通過電機(jī)傳動，當(dāng)籽粒經(jīng)由凹板篩孔落入清糧篩上，在風(fēng)扇和篩子的配合作用下，將雜余物（短莖稈、糠穎殼）山出糠口排出機(jī)外，籽粒沿滑板及螺旋輸送器從出糧口流出。釘齒滾筒的形式有圓柱型和圓錐型，此處采用開式圓柱型軸流滾筒，采用徑向喂入與徑向排出。風(fēng)扇篩子式清選裝置主要由清選篩、輸送谷?；旌衔锏亩秳影?、風(fēng)扇和傳動機(jī)構(gòu)組成。主要是利用氣流吹浮作用并輔以篩子抖動作用將混雜在谷粒中的大小雜質(zhì)清除排走。工作時，清選篩與抖動板作往復(fù)運(yùn)動，谷粒混合物不斷地由抖動板送往篩面，裝于清選篩前下方的風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流把谷?；旌衔锎瞪?，穎殼和細(xì)碎秸草等輕雜質(zhì)混合物被氣流吹出機(jī)外，谷粒和長的碎秸桿沿篩面向后移動，谷粒在移動過程中自篩孔漏入谷粒攪龍中，然后由螺旋推運(yùn)器推出出糧口，碎秸桿由篩后排出。5）傳動系統(tǒng)及配套動力:為了縮小傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和提高傳動效率，采用采用高轉(zhuǎn)速到低轉(zhuǎn)速，大功率傳到小功率的原則設(shè)計。6）機(jī)架:機(jī)架由4丫角鋼焊合而成。（3）計算機(jī)輔助設(shè)計的主要方法有:二維建模、三維建模、參數(shù)化建模和特征建模。目前，較為先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件主要有:501記works（美國Solidworks公司）、UG-（II美國UG公司）、Pro/E（美國PTC參數(shù)化公司）。從總體功能上看UG一H，Pro/E軟件在機(jī)械制造業(yè)中的一般設(shè)計，模具行業(yè)，NC數(shù)控加工，模擬加工等方面具有優(yōu)勢;CATIA屬機(jī)械輔助設(shè)計軟件家族中的貴族，它價格昂貴，但其功能也非同一般，它不但具有SolidworkS，UG一H，Pro/E軟件的功能，而且還融合有電氣控制，人機(jī)工程輔助設(shè)計的功能，它的曲面造型功能相當(dāng)強(qiáng)大，在機(jī)械運(yùn)動仿真中零件之間是以完全運(yùn)動副的形式組合，而不是單純的幾何約束，目前該軟件主要用在汽車和航空航天領(lǐng)域，501記works可以方便建立三維模型，并可由尺寸驅(qū)動來修改模型，該系統(tǒng)還具有三維模型渲染，將三維模型轉(zhuǎn)化為二維圖等功能，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫將零件體、