3887 重力式谷糙分離機設計

3887 重力式谷糙分離機設計,重力,式谷糙,分離,設計 塔里木大學畢業(yè)設計12 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計重力式谷糙分離機設計說明書學生姓名 戈振國 學 號 8011208118 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-1 指導教師 安靜 日 期 2012.6 塔里木大學教務處制塔里木大學畢業(yè)設計前言稻谷是人體所必需的一種食品，而且食用方法多樣。所以要把稻谷加工成各種食物，單單靠人工來完成稻谷和糙米既費時、費力而且也不好加工。隨著人類社會的不斷進步，生產力和人類生活水平的提高，現(xiàn)代家庭的生活節(jié)奏也不斷加快。以往傳統(tǒng)的一些廚房用具已不能滿足人們的要求，廚房用具的自動化、多功能化已是大勢所趨。重力式谷糙分離機的問世，給人們的生產、生活帶來了巨大的便利，它不僅提高了人們的生活質量，而且也大大提高了生產效率。目前，重力式谷糙分離機使用方便，適用于農民個體生產及小型工廠的生產，我查閱了大量相關的文獻資料，通過對各種重力式谷糙分離機性能的分析及比較，經過理論計算及校核，設計了一種重力式谷糙分離機。該機主要由進料斗、分離箱、偏心傳動機構及動力源――電動機組成，工作原理主要是利用稻谷和糙米的摩擦系數(shù)不同，在分離想中的運動方式也就不同最后稻米由出料口出料，糙米回礱刀。該機進行了優(yōu)化設計，實現(xiàn)了能夠連續(xù)進料和出料、分離程度高的功能，具有生產率高、功耗低、安全可靠、加工質量好等優(yōu)點。通過使用 AutoCAD 軟件對該機械進行裝配制圖及其相關零部件的制圖，設計該機械的制造尺寸非常明確。塔里木大學畢業(yè)設計目 錄1 緒論 .............................................................11.1 本課題來源及研究的目的和意義 ............................................21.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 ............................31.2.1 國內研究現(xiàn)狀分析 ....................................................31.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析 ....................................................31.3 研究重力式分離可行性在于 ................................................3 2 設計方案的選擇 ..................................................42.1 整機的結構設計 ..........................................................42.2 重力式谷糙分離機的工作 ..................................................52.3 方案的確定 ..............................................................53.動力機構的設計及選擇—電動機的選擇 ...............................63.1 參數(shù)選擇的依據(jù) ...........................................................63.2 電動機的選擇 .............................................................64.主要工作部件的設計計算 ...........................................84.1 凸輪的設計 ..............................................................84.2.凸輪軸的設計 ............................................................84.2.1.凸輪軸的計算和校核 ..................................................84.2.2. 凸輪軸最小直徑的計算 ...............................................94.3. 凸輪軸剛度的驗算 .......................................................94.4 帶輪的結構設計 .........................................................105.谷糙分離過程 ....................................................125.1 谷糙分離過程概述 .......................................................125.2 谷糙分離板的運動分析 ...................................................125.3 谷糙分離板的上物料的運動分析 ...........................................135.3.1 谷糙分離板的上料層稻谷的運動 .........................................135.3.2 谷糙分離板的下料層糙米的運動分析 .....................................165.4 對運動方程的分析 .......................................................176 結論 ...........................................................186.1 關于逐漸完成的分層與分流問題 ...........................................186.2 關于稻谷分流后的運動 ...................................................186.3 關于流動跡線問題 .......................................................19小 結 .............................................................21致 謝 .............................................................22參考文獻 ………………………………………………………………………………………221重力式谷糙分離機設計1 緒論緒論隨著經濟和科學技術的發(fā)展，加強科學技術的投入和技術創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農民的積極性。同時要使谷糙分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產成本和勞動強度。我國在重力式谷糙分離機研制過程中，需要進一步完善與去除設施及相應的配套技術。在引進基礎上要克服不足，盡量設計出適合經濟作物的分離機，加強自動重力式的研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制分離過程。力求達到預期的分離效果。同時還要加強自動分離機構的設計，增強分離機的環(huán)境適應性，提高其通用性。1.1 本課題來源及研究的目的和意義谷糙在不同大小是分離機械中的主要問題，因此要了解稻谷和糙米在不同的分離階段所需要的分離和分層情況，可根據(jù)谷和糙的大小和形狀，分析谷糙的運動規(guī)律，調節(jié)上下料板的運動量，充分利用地球的吸引力，以最少的能量投入達到更高的收入從而提高能量利用率，改善工作環(huán)境，增加農業(yè)種植效益。單臂連桿重力式谷糙分離機，由于縮小了凸臺分級板的尺寸，減少了級層，并且采用了單臂連桿傳動，分離箱體內側進料方式，從而使整機體積大為縮小，運動平穩(wěn)，在日產３０噸以下大米的小組合米機配套中，凈糙含谷少，回礱谷含糙率低。在進入碾米（面）機之前把稻谷中的秸稈、枝節(jié)、砂石、灰塵分離出來 保證米潔凈度。利用谷糙之間的比重、粒度及表面摩擦系數(shù)的差別，借雙向傾斜、往復運動的工作板之作用，增加自動分級來進行谷糙分離的設備。重力式谷糙分離機分離谷糙的最大特點在于振動分離的結構體系是綜合稻谷和糙米的物理特性來進行設計的。谷糙在分離過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工分離的方法，傳統(tǒng)分離方法勞動力大、強度大，適應性低，能耗高、效率較低等問題。要實現(xiàn)由傳統(tǒng)谷糙分離技術向現(xiàn)代谷糙技術的轉變。需因地制宜，大力發(fā)展谷糙分離機械化。為了充分利用資源減少人工勞動，爭取高產，機械化分離是有效途徑。這樣可以解決人工分離過程中的栽植勞動強度大，所需勞動力較多，工具原始，成本高、效率低，質量難以保證的問題。現(xiàn)代設計方法不僅要考慮機械靜強度，而且還要考慮機械的動態(tài)性，這樣才能提高機械設備的性能和效率。隨著分離技術的作用日益突出，降低了農民的勞動強度、提高工作效率，機械分離質量穩(wěn)定可靠，為谷糙分離的規(guī)?；岣吡饲疤幔瑸楣I(yè)作業(yè)打下了良好的基礎。農業(yè)機械化發(fā)展已經步入新的歷史起點，農業(yè)機械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農業(yè)的主要內和主要標志，適合地區(qū)生產需要的分離機種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產發(fā)展的要求。人工勞動強度大，需勞動力多，效率低，嚴重影響了經濟作物出產的發(fā)展，不能較快地推進農業(yè)工業(yè)化的發(fā)展。新型的重力式谷糙分離機的改造和設計提高了機具的性能和效率，并為其他的林業(yè)與木工機械動態(tài)設計開辟新的道路，使得我國的機械趕得上時代并達到世界的水平，這對于提高我國農業(yè)機械化的進程有巨大的推動作用，同時對于我國農業(yè)的經濟效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對農業(yè)產品的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。因此，加快發(fā)展重力式谷糙分離機勢在必行。1.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 國內研究現(xiàn)狀分析中國改革開放30多年來，在政治、經濟和科技上已取得了舉世矚目的成就，有力地促進了農業(yè)的現(xiàn)代化進程和農業(yè)產業(yè)的優(yōu)化升級。其中對“三農”的投入相對也是比較多的，因此，農業(yè)的發(fā)展速度還是比較快的，特別是谷糙分離機這塊更是有很大變化，為適應集約化，規(guī)?；潭雀叩淖魑锷a系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，由歐美國家率先提出的，其邊際效應與經營規(guī)模成正相關。自動谷糙分離機也是這樣。隨著我國農村市場化和產業(yè)結構的調整，在墾區(qū)農場和大面積作物生產原區(qū)，借助于精確農作物精確管理是通過把收割的谷糙塊劃2分為若干個特性相對一致的小單元的思路來展開，所以谷糙分離機技術可以不使用變量控制設備，可采用人工和小機械操作。不過我們應看到重力式谷糙分離機技術在我國仍處于摸索階段，所以在我國開展重力式谷糙分離機必須結合結合節(jié)能環(huán)保的思想，在實踐中不斷探索總結。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析谷糙分離機是日本佐助公司早年的發(fā)明。我國糧機科技工作者和國外的一些相關領域的專家對谷糙分離機的結構和工作原理進行了甚為深入的研究，并取得了多項專利陳果。一些文獻闡述了物料在分離板上進行谷糙分離的基本原理和特定情況下的運動規(guī)律，并以實驗分析方法，描述了谷糙分離的工藝過程和工藝效果，討論了結構和運動主參數(shù)對分離效果的影響。在世界范圍內,重力式谷糙分離機技術已很成熟,并已形成行業(yè),正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊谷糙分離機市場。國外的重力式谷糙分離機發(fā)展很早,MGCZ 型谷糙分離機,TGCZ 型谷糙分離機，PS 系列谷糙分離機等等?，F(xiàn)代的農業(yè)現(xiàn)代機械。就是現(xiàn)代化分離利用機械但也離不開人的操作，在任何的設計中都要積極的考慮到人—機工程學原理。凡是人使用的各種機械設備，都應進行完善的人—機工程學設計，以其符合人的心理和生理學特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負擔，能夠使人舒適和高效率的工作，使整個人—機系統(tǒng)具有和諧的人機關系和最優(yōu)的綜合效能。盡量減少噪音對操作者的影響，同時要考慮安全性，操作者在操作機械的時候要有足夠的時間和空間，提高操作者的安全系數(shù)。1.3 研究重力式分離可行性在于⑴重力式谷糙分離機應用可充分節(jié)約我國電力資源，減少社會對電力的成本。⑵谷糙分離勞動量大，不易以人工來充分利用，所以必須通過機械的施用以節(jié)省人工及時間，這樣才能達到事半功倍的效果。⑶隨著畜農業(yè)的快速、規(guī)?；l(fā)展，主要農作物數(shù)量越來越多，若沒有有效加以充分處理，日積月累，直接就造成經濟損失，所以重力式谷糙分離的方法，如有適當?shù)臋C具加以利用，可直接提升利用效率達到物盡其用的目的。⑷我國一般農家在谷糙分離上還停留在人工勞力階段，相當辛勞，加上農村青年人口外流、農村人力老化，為了節(jié)省農民們在收獲作業(yè)時勞力的負擔，以達到省時省工的目標并降低成本，最佳解決途徑應使其機械化。根據(jù)我國對農業(yè)的處理情況，本文對重力式谷糙分離機進行了研究。重力式谷糙分離機利用勢能，分離純度好，因此具有廣泛的使用價值。重力式谷糙分離機按分離過程方式分為加谷糙、分離篩和谷糙分離三類。本設計采用機械設計知識，按我國勞動人民的經驗和習慣，設計出重力式分離機。結合目前的研究條件，此有重力式谷糙分離機擬采用偏心輪傳動機構和上下物料板為主要的工作部件的結構。這種結構簡單，造價低廉，傳動效率高，同時能適應現(xiàn)有的農場。本課題的主要動力來源于機的電機，經過電力的傳動使偏心輪運動，重力式谷糙分離機的最大特點在于振動分離機構體系是綜合稻谷和糙米的物理特性來進行設計的。按照物料在分離板上的主要運動方式可以把谷糙分離全過程用分層和分流兩個概念來描述。谷糙混合物從進料口落到分離板后，由于受分離板振動作用以及顆粒之間固有的物性差異而首先產生物料間的相互分層運動（自動分級） 。一般來說，在前段篩板上較短時間內完成的自動分級過程使得糙米“沉’到下層而與分離板接觸，稻谷‘浮”于糙米層之上。這樣由于兩層物料的力學環(huán)境不同，在以后的流動就產生不同的運動方式和運動跡線，也就是谷糙的分流。分流過程按其本質來說是由于物料于物料之間，物料于分離板之間的摩擦方式和摩擦系數(shù)不同而發(fā)生的。隨著經濟和科學技術的發(fā)展，加強科學技術的投入和技術創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農民的積極性。同時要使分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產成本和勞動強度。我國3在重力式谷糙分離機研制過程中，需要進一步完善與收割設施及相應的配套技術。在引進基礎上要克服不足，盡量設計出適合經濟作物的分離機，加強自動收割器于分離機的結合研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制栽植過程。力求達到預期的分離效果。同時還要加強分離機構的設計，應將分離篩的通用性，增強分離機的環(huán)境適應性，提高其通用性。2 設計方案的選擇2.1 整機的結構設計單臂式重力谷糙分離機，主要與 7 個部件組成，是進料機構，均料機構，分離箱體，偏心傳動機構，支承機構，和機座組成。分離箱體采用整體框架密閉設計，既美觀，又能防止粉塵外揚，有利于改善操作環(huán)境和文明生產，同時提高了箱體的可靠性。分離板上的分級區(qū)的設立，滿足了產量，降低了凈糙含谷和回礱含糙率，穩(wěn)定了工藝效果。減震機構具有減振效果好，運行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，同時降低了動力的消耗。該機的全面的技術測定，產量為 2.8-3.6t/h,凈糙含谷為 7-10 顆/kg,回礱效率為 8-14%，各項指標均優(yōu)于設計指標?？梢詣偃喂炔诜蛛x的工作。均料機構：谷糙混合物流入均料機構，通過大雜篩板的作用，自動清除混合物中的大中雜物；調節(jié)分料槽板，能均勻地向分料板輸送物料。分離箱體：分離箱體采取整體框架密閉設計，造型美觀，且能防止粉塵外揚。分離板式該機的主要工作部件，被固定在箱體內，借助電機的動力，作往復振動，從而分離出純凈的糙米；分離盤的進料口的適合位置設計有一定區(qū)域的分級區(qū)，分級區(qū)的設立有利于谷糙間的分級、分離和分流，起到穩(wěn)定和提高工藝性能耳朵作用。偏心傳動機構：借助電機動力的作用，運用偏心傳動機構既凸輪使分離箱作正弦往復的運動。支承機構：支持定位分離箱體，保證分離箱體的運動軌跡；升降系統(tǒng)能靈活調節(jié)分離箱體的分離角，以滿足工藝性能的需要。重力式谷糙分離機設計圖 2-1 如下4圖 2-1 重力式谷糙分離機2.2 重力式谷糙分離機的工作谷糙混合物到回礱谷機的過程如圖 2-2 所示，谷糙混合物在均料機構中去除大中雜物之后進入分離篩中，利用分離板的往復運動使得稻谷與糙運動方向相反，最終使得谷和糙分離的進米機和回礱谷機?？梢苑蛛x的谷物可以使稻谷，小麥或者是高粱等。調節(jié)偏心機構的頻率可以使綜合稻谷和糙米的物理特性得谷物，由于受分離板振動作用以及顆粒之間固有的物性差異而首先產生物料間的相互分層運動（自動分級） 。圖 2-2 谷糙分離過程圖2.3 方案的確定運用單臂連桿重力谷糙分離機，在分離箱體內有若干層傾斜布置的分離篩板 1，在每層分離篩板 1 上增加與之形成一定夾角的、傾斜方向與之相反的副分離篩板 2；副分離篩板 2 的寬度與分離篩板 1 的寬度之比為 0.3～0.5∶1；在副分離篩板 2 與分離篩板 1 的夾角的角軸線上設一長度小于分離篩板 1 的擋板 3；角軸線的右側為正向區(qū)，其上設正向凸臺或凹槽推進面，方向向右；角軸線的左側為反向區(qū)，其上設反向凸臺或凹槽推進面，方向向左。本實用新型能使物料在篩面上的分離更加充分，同時也提高了單位面積的產量，具有結構簡單，加工制造容易，使用維護方便，分離效果高等優(yōu)點，可作為現(xiàn)有谷糙分離篩的更新?lián)Q代產品。單臂式重力谷糙分離機，由于縮小了凸臺分級板的尺寸，減少了級層，并且采用了單臂連桿傳動，分離箱體內側進料方式，從而使整機體積大為縮小，運動平穩(wěn)，在日產３０噸以下大米的小組合米機配套中，凈糙含谷少，回礱谷含糙率低。采用獲得專利的機械結構，自平衡效果好，運轉平穩(wěn)、機械性能穩(wěn)定可靠。整機結構緊湊，占地面積小，工藝流程安排簡單方便（只有三個出口） 。 采用不銹鋼制造的分離篩板，表面光滑，經久耐用不粘糠，適用范圍廣，分離能力強，可適應長短粒型稻米谷糙的分離。 能耗低, 噪音小，單位篩理面積大，產量高（與雙體重力谷糙分離機單邊產量一致） 。結合國內外稻米原料的實際，適應現(xiàn)代碾米企業(yè)生產工藝需要，創(chuàng)新設計的新型谷糙分離設備,具備較高的性價比，是日產 80-100 噸米廠非常實用的谷糙分離設備。3.動力機構的設計及選擇—電動機的選擇3.1 參數(shù)選擇的依據(jù)根據(jù)現(xiàn)有谷糙分離機的工作原理，結合查閱資料確定了重力式谷糙分離機的結構與傳動方案，根據(jù)谷糙的特性，對重力式谷糙機工作時的力進行了分析推導，得出了旋轉時離心力的計算公式，為計算往復運動時所需的功率提供了理論依據(jù)，也為結構有限元分析提供了力學模型。建立結構草圖，運用以參數(shù)化特征思想為基礎的 CAD 軟件對重力式谷糙機進行設計，并求解出偏心輪在一定轉速時消耗的功率，從而求出整個重力式谷糙分離機消耗的功率，5根據(jù)計算功率選擇電機。3.2 電動機的選擇經查閱手冊及相關資料，只要軸轉矩滿足 T＞5N ·m，即可滿足一般谷糙的分離。由于偏心輪太快了反而不好，不能保證質量，初步擬定轉速 250r/min，取轉矩 T=15 N·m'950'np?（3－1） WkTp7.950'' ?（3－2）由于功率不大，為了使用方便，選用單相電動機，額定電壓是 220V 的。查閱機械課程設計手冊，可選用小功率異步電動機 YC 系列。該系列的特點是單相電容起動，起動力矩大，起動電流小，適用于滿載起動的機械。這樣在進行分離時完全可以 將谷糙放進料斗以后在開動機器。根據(jù)功率和轉速，由機械設計課程設計手冊查出的電動機型號有以下兩種傳動比選擇方案符合，如下表據(jù)機械設計課程設計手冊可知有：表 3-1 電動機的類型方案 電動機型號額定功率/W 電壓/V 轉速 minr電動機質量 kg傳動裝置傳動比1 YC90L4 750 220 1400 23 32 YC90S2 750 220 2800 22 6綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質量以及傳動比。由于采用 V 帶傳動，采用第一種方案，設計 V 帶傳動比為 3 即可，不必另外安裝減速器。故采用第一種方案。因此選定電動機的型號是 YC90L4。該電動機的主要外型和安裝尺寸如下表 3—2：表 3-2 電動機主要外形尺寸其主要外形安裝尺寸如圖 3—1中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸90 310×190×175 100×140 10 50×24 86圖 3-3 電動機主要外形安裝尺寸根據(jù)轉速初步確定傳動比為 i=3，電動機功率 Pd=750W，電動機輸出轉矩（3－3） MNnpTdd ???12.590其中 nd—電動機轉速刀盤軸輸入功率P=pd·ηv=750W×0.94=720W （3－4） ηv=0.94其中 ηv——————V 帶傳遞效率這樣刀盤軸的轉矩（3－5）MNiTvd ?????? 7.1496.0312.50η轉矩也符合要求。刀盤軸轉速 （3－6） min/4/ rind?4.主要工作部件的設計計算4.1 凸輪的設計凸輪的運動可以頂起分離板的上下運動，分離板的上下運動可以帶動行均料開關的開閉。其次，凸輪的轉動過程可以通過計算基圓分析可得。將余弦加速度運動規(guī)律代入壓力角公式)cos1(2inarct1???????hRb（4－1） 的 函 數(shù) 關 系和 bmR?721)(arctnhRbm?????（4－2）令 ，求出][??mbR37.641)]tan[([221????h為簡化計算，對于對心移動從動件盤形凸輪機構，可按俠士公式計算基圓半徑 bR（假定 發(fā)生在推程的中點2]t[1hvRmb??m處，且具有最大速度 ，這樣假定的誤差一般不會很大）2hs?mm90.62]tan[1??hvmb?圖 4-1 凸輪的輪廓線4.2.凸輪軸的設計軸和凸輪連為一體，軸的右端連接傳動部分，左端連接傳動部分，根據(jù)傳動部分傳動到凸輪軸的速度及功率，4.2.1.凸輪軸的計算和校核凸輪軸除了應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機構主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉剛度計算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結構布置和有關尺寸，驗算彎曲剛度。4.2.2. 凸輪軸最小直徑的計算P=p kw?8P-電動機的輸出功率為 7.5kwp—該傳動軸的輸入功率η—從電動機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的效率） 。n—電動機的速度為 1400r/min。c-常數(shù)(4-3))(3mnpcd?計算轉速 n 是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速。各傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按主軸的計算轉速和相應的傳動關系而確定， 軸 n=420 r/min ；由式 4-3 ： 112.5 =30mm??3npcd34208?得軸 d 5=30mm ；4.3. 凸輪軸剛度的驗算1）.軸的彎曲變形的條件和允許值軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上凸輪和軸承處的橈度 y 和傾角 θ。各類軸的橈度 y和裝凸輪和軸承處傾角 θ，應小于彎曲剛度的許用值[Y]和[θ]值，即： y≤[Y]；θ≤[θ]由于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。2）.軸的彎曲變形計算公式計算軸本身變形產生的橈度 y 和傾角 θ 時，一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁，按參考書中的表中的有關公式進行計算。當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進行計算。由于本次設計的說明書的篇幅和時間的關系就不在此詳細的列出了。但一般的計算公式為：圖 4-2 凸輪軸扭矩受最大扭矩 T=mg.l根據(jù)本次設計的情況，軸的剛度要求必須進行校核，具體的剛度校核結果如下：⑴首先，把軸上的軸承所能承受的載荷在《機械設計手冊 3》中查出，見下：深溝球軸承 2105???BDd9其基本額定載荷為： KNCr2.43?⑵計算軸上的載荷軸的選材為 45 號鋼，查表可知 45 號鋼的許用扭切應力為， ， 。Mpa403～ ????經校核設計的軸符合要求，可以正常工作。由此可得在軸上的剛度是完全合格的。因此確定凸輪軸的最小直徑為 30mm，軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45 號鋼作為軸的材料。調制處理。軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。4.4 帶輪的結構設計小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準直徑 =40mm0）和上行（ >0）的運動過程，且在一個周期內，2dst?2dst?上行后下行，下行相位應大于上行。故使得（式 5-7）式 =0，求得 和 ；2sdtat?b使得（式 5-10）式 =0 求的 和 ；2t?ctd選擇參數(shù)使 - > - ;bt?adc而糙米的運動反應為斜向上的滑動結合 y 正向運動，且一個周期內 y 正向運動距離大于 y 負向滑動距離。我們在此提出，理想的谷糙分離條件應是反映為上滑和下滑相結合的運動方式，而下滑是谷糙分流的出路。上列方程所反映情況正是如此。17當曲柄在Ⅳ、Ⅰ象限時，稻谷運動都具有斜向下的趨勢，但稻谷可能實現(xiàn)斜向下運動（與 小 軸夾 角） ，而糙米因為 趨向無窮大，只能沿 y 軸正向運動，這樣就導致稻谷1?x?和糙米運動方向不同而產生分流。這種分流本質上來說是谷糙之間、糙板之間摩擦特性不同所致。當曲柄在Ⅱ、Ⅲ象限時，谷糙均可斜向上運動，但是也是因為 ≠ 致使谷、糙的??r上滑加速度和加速區(qū)間不同，加速方向 a 亦不同，即谷糙間也存在相對運動，這一相對運動是促使分層的，其運動的本質也是摩擦特性不同所致。6 結論以上所作的運動分析只是單顆粒的理想運動情況，而且是基于分層之后理想化料層來討論的。在實際作業(yè)中，有以下修正。6.1 關于逐漸完成的分層與分流問題實際情況下，因群體料流運動，物料在分離板上的分層和分流是逐漸完成的一個動態(tài)的變化過程，由于進料壓力及料流本身引起的橫向力的作用，物料間存在堆壓和推料的作用，加之物料顆粒、容重等特性之間無明顯的界點，理想化完全分層是不可能的，因此直至分離板出口仍有來不及分流或不可能分層而分流的谷糙混合物部分。6.2 關于稻谷分流后的運動分層所得到的稻谷層在后面的運動中與糙米逐漸分開，并最終有部分稻谷落在分離板上以板面為滑動面。上面的運動分析是建立在糙米層之上的，離開米層后，稻谷的運動扔可沿用以上公式，因為洼孔或突點高度小于稻谷高度，故稻谷可以斜向上運動，在 x 軸正向不受限制，此時可將分離板對稻谷的摩擦角代替原公式中的 。值得指出，稻谷在板面??上的下行運動主要是滾動通過突點或洼孔陡邊，這樣，稻谷的整個運動可能是在糙米層上的滑動和在分離板上的滾動，最終進入凈谷出口。6.3 關于流動跡線問題谷糙流動宏觀及單顆粒情形見圖 6—1、圖 6—2。從理論分析中知道稻谷和糙米作折線型運動，實際中因側向壓力及堆料壓力的作用，群體流動情況與單顆粒有所區(qū)別，整體物料呈現(xiàn)曲線形式，曲線流型的曲率和流向區(qū)域大小受料流構成、料量等因素的影響。18圖 6—1 谷糙在分離板上的流動情況19圖 6-2 （a）帶箭頭的之字線為稻谷顆粒運動跡線（b）帶箭頭的折線為糙米顆粒運動跡線20小 結2012 年 3 月，我開始了我的畢業(yè)設計工作，時至今日，設計基本完成。從最初的茫然不知所措，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設計過程的坎坷難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。2011 年 12 月初，正值期末考試之際，與導師的交流討論中我的題目定了下來是：重力式谷糙分離機設計。在完成考試后，我便立刻著手資料的收集工作中，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記本。我在學校圖書館和網(wǎng)上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、以便于今后設計的順利進行。直至 4 月初，資料已基本查找完畢了，我開始著手設計工作。在設計過程中遇到困難我就及時和導師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。而后便認認真真的開始大量計算設計所用到的零件，通過不斷地摸索和反復論證，學到了許多，給自己帶來了巨大的收獲。看著一個構想在自己的努力下逐漸成形，這其中的喜悅時之前所無法想象的。我不會忘記這難忘的幾個月。它給了我難忘的回憶。記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情；看著自己的設計，心里滿滿的只有喜悅而毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多以前有所遺忘或是沒有理解的知識，讓我對我所學過的知識有所鞏固和提高。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。 腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識有很大的幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學。在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)設計。在我的學業(yè)和設計的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師安老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。21致 謝四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在設計即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。本次設計是在安靜老師的悉心指導與嚴格要求下進行的。從設計（論文）的選題、方案的設計、具體的繪圖到說明書撰寫的每個環(huán)節(jié)，都凝聚著安老師的心血和汗水。安老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工作作風及對事業(yè)的奮進執(zhí)著精神，都將使我銘記在心，并時刻激勵著我不斷追求勇往直前。此外，本文最終得以順利完成，也是與機電院其他老師的幫助分不開的，他們在設計過程中給我提供了不少的意見和建議，使我少走了許多彎路，在此向他們表示深深的感謝！大學時光已經接近尾聲，在此我想對我的母校，我的老師和同學們、表達我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學給了我在大學的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學習和提高。塔里木大學四季如春的校園，美麗如詩的風景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學習期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質得到了極大的鍛煉。 “自強不息，求真務實”的校訓我將銘記于心，在未來的學習和工作中躬身踐行。再次,感謝我的同學們,以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。在畢業(yè)設計過程中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導和建議。在此向所有支持、關心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠健康、幸福! 最后，感謝我的父母、親人們對我學習的默默支持，使我能順利完成本科學業(yè)。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，這或許是對他們最大的報答！參考文獻22[1]湯智輝，賈首星.兵團林果業(yè)機械化現(xiàn)狀與發(fā)展.農機化研究.2008.（11）：5—8.[2]劉磊，陳永成.兵團稻谷技術的應用與發(fā)展概況.農機化研究.2008.（9）:240—241.[3]金誠謙.重力式谷糙分離機作業(yè)質量影響因素分析.農業(yè)機械學報.2008.（8）：196—198.[4]宋代平.生態(tài)植樹機動態(tài)性能的理論研究.東北林業(yè)大學碩士論文.2004.（9）：1—105.[5]于建國，屈錦衛(wèi).國內分離機機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農機化.2007.(1)：56—57.[6]黃志兵.加快農業(yè)機械發(fā)展的思考[J].中國農機.2007.(6)：44—48.[7]韓占全,封俊,曾愛軍. 谷物分離的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]現(xiàn)代化農業(yè).2000.(8).64-65[8]何新川，差心玲，邵艷英.多功能谷物機.農機化.2007.﹙1﹚：54.[9]中國農業(yè)機械化科學研究院主編：農業(yè)機械設計手冊上、下冊，機械工業(yè)出版社，1988,307-318[10]北京農業(yè)機械化學院主編：農業(yè)機械學上、下冊，農業(yè)出版社.1981.312-315.[11]農機實用手冊，劉景泉主編.-北京：人民交通出版.1998.685-687.[12]實用農機技術手冊，山東省農業(yè)機械管理局編，山東科學技術出版社.1993.263-264[13] 單輝祖.材料力學（第二版）.高等教育出版社.[12] 吳宗澤.機械課程設計手冊.高等教育出版社.[13] 濮良貴,紀名剛主編.機械設計第六版:高等教育出版社.2001.塔里木大學畢業(yè)設計12 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計重力式谷糙分離機設計說明書學生姓名 戈振國 學 號 8011208118 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-1 指導教師 安靜 日 期 2012.6 塔里木大學教務處制塔里木大學畢業(yè)設計前言稻谷是人體所必需的一種食品，而且食用方法多樣。所以要把稻谷加工成各種食物，單單靠人工來完成稻谷和糙米既費時、費力而且也不好加工。隨著人類社會的不斷進步，生產力和人類生活水平的提高，現(xiàn)代家庭的生活節(jié)奏也不斷加快。以往傳統(tǒng)的一些廚房用具已不能滿足人們的要求，廚房用具的自動化、多功能化已是大勢所趨。重力式谷糙分離機的問世，給人們的生產、生活帶來了巨大的便利，它不僅提高了人們的生活質量，而且也大大提高了生產效率。目前，重力式谷糙分離機使用方便，適用于農民個體生產及小型工廠的生產，我查閱了大量相關的文獻資料，通過對各種重力式谷糙分離機性能的分析及比較，經過理論計算及校核，設計了一種重力式谷糙分離機。該機主要由進料斗、分離箱、偏心傳動機構及動力源――電動機組成，工作原理主要是利用稻谷和糙米的摩擦系數(shù)不同，在分離想中的運動方式也就不同最后稻米由出料口出料，糙米回礱刀。該機進行了優(yōu)化設計，實現(xiàn)了能夠連續(xù)進料和出料、分離程度高的功能，具有生產率高、功耗低、安全可靠、加工質量好等優(yōu)點。通過使用 AutoCAD 軟件對該機械進行裝配制圖及其相關零部件的制圖，設計該機械的制造尺寸非常明確。塔里木大學畢業(yè)設計目 錄1 緒論 .............................................................11.1 本課題來源及研究的目的和意義 ............................................21.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 ............................31.2.1 國內研究現(xiàn)狀分析 ....................................................31.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析 ....................................................31.3 研究重力式分離可行性在于 ................................................3 2 設計方案的選擇 ..................................................42.1 整機的結構設計 ..........................................................42.2 重力式谷糙分離機的工作 ..................................................52.3 方案的確定 ..............................................................53.動力機構的設計及選擇—電動機的選擇 ...............................63.1 參數(shù)選擇的依據(jù) ...........................................................63.2 電動機的選擇 .............................................................64.主要工作部件的設計計算 ...........................................84.1 凸輪的設計 ..............................................................84.2.凸輪軸的設計 ............................................................84.2.1.凸輪軸的計算和校核 ..................................................84.2.2. 凸輪軸最小直徑的計算 ...............................................94.3. 凸輪軸剛度的驗算 .......................................................94.4 帶輪的結構設計 .........................................................105.谷糙分離過程 ....................................................125.1 谷糙分離過程概述 .......................................................125.2 谷糙分離板的運動分析 ...................................................125.3 谷糙分離板的上物料的運動分析 ...........................................135.3.1 谷糙分離板的上料層稻谷的運動 .........................................135.3.2 谷糙分離板的下料層糙米的運動分析 .....................................165.4 對運動方程的分析 .......................................................176 結論 ...........................................................186.1 關于逐漸完成的分層與分流問題 ...........................................186.2 關于稻谷分流后的運動 ...................................................186.3 關于流動跡線問題 .......................................................19小 結 .............................................................21致 謝 .............................................................22參考文獻 ………………………………………………………………………………………221重力式谷糙分離機設計1 緒論緒論隨著經濟和科學技術的發(fā)展，加強科學技術的投入和技術創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農民的積極性。同時要使谷糙分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產成本和勞動強度。我國在重力式谷糙分離機研制過程中，需要進一步完善與去除設施及相應的配套技術。在引進基礎上要克服不足，盡量設計出適合經濟作物的分離機，加強自動重力式的研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制分離過程。力求達到預期的分離效果。同時還要加強自動分離機構的設計，增強分離機的環(huán)境適應性，提高其通用性。1.1 本課題來源及研究的目的和意義谷糙在不同大小是分離機械中的主要問題，因此要了解稻谷和糙米在不同的分離階段所需要的分離和分層情況，可根據(jù)谷和糙的大小和形狀，分析谷糙的運動規(guī)律，調節(jié)上下料板的運動量，充分利用地球的吸引力，以最少的能量投入達到更高的收入從而提高能量利用率，改善工作環(huán)境，增加農業(yè)種植效益。單臂連桿重力式谷糙分離機，由于縮小了凸臺分級板的尺寸，減少了級層，并且采用了單臂連桿傳動，分離箱體內側進料方式，從而使整機體積大為縮小，運動平穩(wěn)，在日產３０噸以下大米的小組合米機配套中，凈糙含谷少，回礱谷含糙率低。在進入碾米（面）機之前把稻谷中的秸稈、枝節(jié)、砂石、灰塵分離出來 保證米潔凈度。利用谷糙之間的比重、粒度及表面摩擦系數(shù)的差別，借雙向傾斜、往復運動的工作板之作用，增加自動分級來進行谷糙分離的設備。重力式谷糙分離機分離谷糙的最大特點在于振動分離的結構體系是綜合稻谷和糙米的物理特性來進行設計的。谷糙在分離過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工分離的方法，傳統(tǒng)分離方法勞動力大、強度大，適應性低，能耗高、效率較低等問題。要實現(xiàn)由傳統(tǒng)谷糙分離技術向現(xiàn)代谷糙技術的轉變。需因地制宜，大力發(fā)展谷糙分離機械化。為了充分利用資源減少人工勞動，爭取高產，機械化分離是有效途徑。這樣可以解決人工分離過程中的栽植勞動強度大，所需勞動力較多，工具原始，成本高、效率低，質量難以保證的問題?，F(xiàn)代設計方法不僅要考慮機械靜強度，而且還要考慮機械的動態(tài)性，這樣才能提高機械設備的性能和效率。隨著分離技術的作用日益突出，降低了農民的勞動強度、提高工作效率，機械分離質量穩(wěn)定可靠，為谷糙分離的規(guī)?；岣吡饲疤?，為工業(yè)作業(yè)打下了良好的基礎。農業(yè)機械化發(fā)展已經步入新的歷史起點，農業(yè)機械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農業(yè)的主要內和主要標志，適合地區(qū)生產需要的分離機種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產發(fā)展的要求。人工勞動強度大，需勞動力多，效率低，嚴重影響了經濟作物出產的發(fā)展，不能較快地推進農業(yè)工業(yè)化的發(fā)展。新型的重力式谷糙分離機的改造和設計提高了機具的性能和效率，并為其他的林業(yè)與木工機械動態(tài)設計開辟新的道路，使得我國的機械趕得上時代并達到世界的水平，這對于提高我國農業(yè)機械化的進程有巨大的推動作用，同時對于我國農業(yè)的經濟效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對農業(yè)產品的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。因此，加快發(fā)展重力式谷糙分離機勢在必行。1.2 本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 國內研究現(xiàn)狀分析中國改革開放30多年來，在政治、經濟和科技上已取得了舉世矚目的成就，有力地促進了農業(yè)的現(xiàn)代化進程和農業(yè)產業(yè)的優(yōu)化升級。其中對“三農”的投入相對也是比較多的，因此，農業(yè)的發(fā)展速度還是比較快的，特別是谷糙分離機這塊更是有很大變化，為適應集約化，規(guī)模化程度高的作物生產系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，由歐美國家率先提出的，其邊際效應與經營規(guī)模成正相關。自動谷糙分離機也是這樣。隨著我國農村市場化和產業(yè)結構的調整，在墾區(qū)農場和大面積作物生產原區(qū)，借助于精確農作物精確管理是通過把收割的谷糙塊劃2分為若干個特性相對一致的小單元的思路來展開，所以谷糙分離機技術可以不使用變量控制設備，可采用人工和小機械操作。不過我們應看到重力式谷糙分離機技術在我國仍處于摸索階段，所以在我國開展重力式谷糙分離機必須結合結合節(jié)能環(huán)保的思想，在實踐中不斷探索總結。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析谷糙分離機是日本佐助公司早年的發(fā)明。我國糧機科技工作者和國外的一些相關領域的專家對谷糙分離機的結構和工作原理進行了甚為深入的研究，并取得了多項專利陳果。一些文獻闡述了物料在分離板上進行谷糙分離的基本原理和特定情況下的運動規(guī)律，并以實驗分析方法，描述了谷糙分離的工藝過程和工藝效果，討論了結構和運動主參數(shù)對分離效果的影響。在世界范圍內,重力式谷糙分離機技術已很成熟,并已形成行業(yè),正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊谷糙分離機市場。國外的重力式谷糙分離機發(fā)展很早,MGCZ 型谷糙分離機,TGCZ 型谷糙分離機，PS 系列谷糙分離機等等?，F(xiàn)代的農業(yè)現(xiàn)代機械。就是現(xiàn)代化分離利用機械但也離不開人的操作，在任何的設計中都要積極的考慮到人—機工程學原理。凡是人使用的各種機械設備，都應進行完善的人—機工程學設計，以其符合人的心理和生理學特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負擔，能夠使人舒適和高效率的工作，使整個人—機系統(tǒng)具有和諧的人機關系和最優(yōu)的綜合效能。盡量減少噪音對操作者的影響，同時要考慮安全性，操作者在操作機械的時候要有足夠的時間和空間，提高操作者的安全系數(shù)。1.3 研究重力式分離可行性在于⑴重力式谷糙分離機應用可充分節(jié)約我國電力資源，減少社會對電力的成本。⑵谷糙分離勞動量大，不易以人工來充分利用，所以必須通過機械的施用以節(jié)省人工及時間，這樣才能達到事半功倍的效果。⑶隨著畜農業(yè)的快速、規(guī)模化發(fā)展，主要農作物數(shù)量越來越多，若沒有有效加以充分處理，日積月累，直接就造成經濟損失，所以重力式谷糙分離的方法，如有適當?shù)臋C具加以利用，可直接提升利用效率達到物盡其用的目的。⑷我國一般農家在谷糙分離上還停留在人工勞力階段，相當辛勞，加上農村青年人口外流、農村人力老化，為了節(jié)省農民們在收獲作業(yè)時勞力的負擔，以達到省時省工的目標并降低成本，最佳解決途徑應使其機械化。根據(jù)我國對農業(yè)的處理情況，本文對重力式谷糙分離機進行了研究。重力式谷糙分離機利用勢能，分離純度好，因此具有廣泛的使用價值。重力式谷糙分離機按分離過程方式分為加谷糙、分離篩和谷糙分離三類。本設計采用機械設計知識，按我國勞動人民的經驗和習慣，設計出重力式分離機。結合目前的研究條件，此有重力式谷糙分離機擬采用偏心輪傳動機構和上下物料板為主要的工作部件的結構。這種結構簡單，造價低廉，傳動效率高，同時能適應現(xiàn)有的農場。本課題的主要動力來源于機的電機，經過電力的傳動使偏心輪運動，重力式谷糙分離機的最大特點在于振動分離機構體系是綜合稻谷和糙米的物理特性來進行設計的。按照物料在分離板上的主要運動方式可以把谷糙分離全過程用分層和分流兩個概念來描述。谷糙混合物從進料口落到分離板后，由于受分離板振動作用以及顆粒之間固有的物性差異而首先產生物料間的相互分層運動（自動分級） 。一般來說，在前段篩板上較短時間內完成的自動分級過程使得糙米“沉’到下層而與分離板接觸，稻谷‘浮”于糙米層之上。這樣由于兩層物料的力學環(huán)境不同，在以后的流動就產生不同的運動方式和運動跡線，也就是谷糙的分流。分流過程按其本質來說是由于物料于物料之間，物料于分離板之間的摩擦方式和摩擦系數(shù)不同而發(fā)生的。隨著經濟和科學技術的發(fā)展，加強科學技術的投入和技術創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高農民的積極性。同時要使分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產成本和勞動強度。我國3在重力式谷糙分離機研制過程中，需要進一步完善與收割設施及相應的配套技術。在引進基礎上要克服不足，盡量設計出適合經濟作物的分離機，加強自動收割器于分離機的結合研究，增加檢測與傳感裝置，適時地控制栽植過程。力求達到預期的分離效果。同時還要加強分離機構的設計，應將分離篩的通用性，增強分離機的環(huán)境適應性，提高其通用性。2 設計方案的選擇2.1 整機的結構設計單臂式重力谷糙分離機，主要與 7 個部件組成，是進料機構，均料機構，分離箱體，偏心傳動機構，支承機構，和機座組成。分離箱體采用整體框架密閉設計，既美觀，又能防止粉塵外揚，有利于改善操作環(huán)境和文明生產，同時提高了箱體的可靠性。分離板上的分級區(qū)的設立，滿足了產量，降低了凈糙含谷和回礱含糙率，穩(wěn)定了工藝效果。減震機構具有減振效果好，運行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，同時降低了動力的消耗。該機的全面的技術測定，產量為 2.8-3.6t/h,凈糙含谷為 7-10 顆/kg,回礱效率為 8-14%，各項指標均優(yōu)于設計指標。可以勝任谷糙分離的工作。均料機構：谷糙混合物流入均料機構，通過大雜篩板的作用，自動清除混合物中的大中雜物；調節(jié)分料槽板，能均勻地向分料板輸送物料。分離箱體：分離箱體采取整體框架密閉設計，造型美觀，且能防止粉塵外揚。分離板式該機的主要工作部件，被固定在箱體內，借助電機的動力，作往復振動，從而分離出純凈的糙米；分離盤的進料口的適合位置設計有一定區(qū)域的分級區(qū)，分級區(qū)的設立有利于谷糙間的分級、分離和分流，起到穩(wěn)定和提高工藝性能耳朵作用。偏心傳動機構：借助電機動力的作用，運用偏心傳動機構既凸輪使分離箱作正弦往復的運動。支承機構：支持定位分離箱體，保證分離箱體的運動軌跡；升降系統(tǒng)能靈活調節(jié)分離箱體的分離角，以滿足工藝性能的需要。重力式谷糙分離機設計圖 2-1 如下4圖 2-1 重力式谷糙分離機2.2 重力式谷糙分離機的工作谷糙混合物到回礱谷機的過程如圖 2-2 所示，谷糙混合物在均料機構中去除大中雜物之后進入分離篩中，利用分離板的往復運動使得稻谷與糙運動方向相反，最終使得谷和糙分離的進米機和回礱谷機。可以分離的谷物可以使稻谷，小麥或者是高粱等。調節(jié)偏心機構的頻率可以使綜合稻谷和糙米的物理特性得谷物，由于受分離板振動作用以及顆粒之間固有的物性差異而首先產生物料間的相互分層運動（自動分級） 。圖 2-2 谷糙分離過程圖2.3 方案的確定運用單臂連桿重力谷糙分離機，在分離箱體內有若干層傾斜布置的分離篩板 1，在每層分離篩板 1 上增加與之形成一定夾角的、傾斜方向與之相反的副分離篩板 2；副分離篩板 2 的寬度與分離篩板 1 的寬度之比為 0.3～0.5∶1；在副分離篩板 2 與分離篩板 1 的夾角的角軸線上設一長度小于分離篩板 1 的擋板 3；角軸線的右側為正向區(qū)，其上設正向凸臺或凹槽推進面，方向向右；角軸線的左側為反向區(qū)，其上設反向凸臺或凹槽推進面，方向向左。本實用新型能使物料在篩面上的分離更加充分，同時也提高了單位面積的產量，具有結構簡單，加工制造容易，使用維護方便，分離效果高等優(yōu)點，可作為現(xiàn)有谷糙分離篩的更新?lián)Q代產品。單臂式重力谷糙分離機，由于縮小了凸臺分級板的尺寸，減少了級層，并且采用了單臂連桿傳動，分離箱體內側進料方式，從而使整機體積大為縮小，運動平穩(wěn)，在日產３０噸以下大米的小組合米機配套中，凈糙含谷少，回礱谷含糙率低。采用獲得專利的機械結構，自平衡效果好，運轉平穩(wěn)、機械性能穩(wěn)定可靠。整機結構緊湊，占地面積小，工藝流程安排簡單方便（只有三個出口） 。 采用不銹鋼制造的分離篩板，表面光滑，經久耐用不粘糠，適用范圍廣，分離能力強，可適應長短粒型稻米谷糙的分離。 能耗低, 噪音小，單位篩理面積大，產量高（與雙體重力谷糙分離機單邊產量一致） 。結合國內外稻米原料的實際，適應現(xiàn)代碾米企業(yè)生產工藝需要，創(chuàng)新設計的新型谷糙分離設備,具備較高的性價比，是日產 80-100 噸米廠非常實用的谷糙分離設備。3.動力機構的設計及選擇—電動機的選擇3.1 參數(shù)選擇的依據(jù)根據(jù)現(xiàn)有谷糙分離機的工作原理，結合查閱資料確定了重力式谷糙分離機的結構與傳動方案，根據(jù)谷糙的特性，對重力式谷糙機工作時的力進行了分析推導，得出了旋轉時離心力的計算公式，為計算往復運動時所需的功率提供了理論依據(jù)，也為結構有限元分析提供了力學模型。建立結構草圖，運用以參數(shù)化特征思想為基礎的 CAD 軟件對重力式谷糙機進行設計，并求解出偏心輪在一定轉速時消耗的功率，從而求出整個重力式谷糙分離機消耗的功率，5根據(jù)計算功率選擇電機。3.2 電動機的選擇經查閱手冊及相關資料，只要軸轉矩滿足 T＞5N ·m，即可滿足一般谷糙的分離。由于偏心輪太快了反而不好，不能保證質量，初步擬定轉速 250r/min，取轉矩 T=15 N·m'950'np?（3－1） WkTp7.950'' ?（3－2）由于功率不大，為了使用方便，選用單相電動機，額定電壓是 220V 的。查閱機械課程設計手冊，可選用小功率異步電動機 YC 系列。該系列的特點是單相電容起動，起動力矩大，起動電流小，適用于滿載起動的機械。這樣在進行分離時完全可以 將谷糙放進料斗以后在開動機器。根據(jù)功率和轉速，由機械設計課程設計手冊查出的電動機型號有以下兩種傳動比選擇方案符合，如下表據(jù)機械設計課程設計手冊可知有：表 3-1 電動機的類型方案 電動機型號額定功率/W 電壓/V 轉速 minr電動機質量 kg傳動裝置傳動比1 YC90L4 750 220 1400 23 32 YC90S2 750 220 2800 22 6綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質量以及傳動比。由于采用 V 帶傳動，采用第一種方案，設計 V 帶傳動比為 3 即可，不必另外安裝減速器。故采用第一種方案。因此選定電動機的型號是 YC90L4。該電動機的主要外型和安裝尺寸如下表 3—2：表 3-2 電動機主要外形尺寸其主要外形安裝尺寸如圖 3—1中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸90 310×190×175 100×140 10 50×24 86圖 3-3 電動機主要外形安裝尺寸根據(jù)轉速初步確定傳動比為 i=3，電動機功率 Pd=750W，電動機輸出轉矩（3－3） MNnpTdd ???12.590其中 nd—電動機轉速刀盤軸輸入功率P=pd·ηv=750W×0.94=720W （3－4） ηv=0.94其中 ηv——————V 帶傳遞效率這樣刀盤軸的轉矩（3－5）MNiTvd ?????? 7.1496.0312.50η轉矩也符合要求。刀盤軸轉速 （3－6） min/4/ rind?4.主要工作部件的設計計算4.1 凸輪的設計凸輪的運動可以頂起分離板的上下運動，分離板的上下運動可以帶動行均料開關的開閉。其次，凸輪的轉動過程可以通過計算基圓分析可得。將余弦加速度運動規(guī)律代入壓力角公式)cos1(2inarct1???????hRb（4－1） 的 函 數(shù) 關 系和 bmR?721)(arctnhRbm?????（4－2）令 ，求出][??mbR37.641)]tan[([221????h為簡化計算，對于對心移動從動件盤形凸輪機構，可按俠士公式計算基圓半徑 bR（假定 發(fā)生在推程的中點2]t[1hvRmb??m處，且具有最大速度 ，這樣假定的誤差一般不會很大）2hs?mm90.62]tan[1??hvmb?圖 4-1 凸輪的輪廓線4.2.凸輪軸的設計軸和凸輪連為一體，軸的右端連接傳動部分，左端連接傳動部分，根據(jù)傳動部分傳動到凸輪軸的速度及功率，4.2.1.凸輪軸的計算和校核凸輪軸除了應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機構主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉剛度計算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結構布置和有關尺寸，驗算彎曲剛度。4.2.2. 凸輪軸最小直徑的計算P=p kw?8P-電動機的輸出功率為 7.5kwp—該傳動軸的輸入功率η—從電動機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的效率） 。n—電動機的速度為 1400r/min。c-常數(shù)(4-3))(3mnpcd?計算轉速 n 是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速。各傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按主軸的計算轉速和相應的傳動關系而確定， 軸 n=420 r/min ；由式 4-3 ： 112.5 =30mm??3npcd34208?得軸 d 5=30mm ；4.3. 凸輪軸剛度的驗算1）.軸的彎曲變形的條件和允許值軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上凸輪和軸承處的橈度 y 和傾角 θ。各類軸的橈度 y和裝凸輪和軸承處傾角 θ，應小于彎曲剛度的許用值[Y]和[θ]值，即： y≤[Y]；θ≤[θ]由于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。2）.軸的彎曲變形計算公式計算軸本身變形產生的橈度 y 和傾角 θ 時，一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁，按參考書中的表中的有關公式進行計算。當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進行計算。由于本次設計的說明書的篇幅和時間的關系就不在此詳細的列出了。但一般的計算公式為：圖 4-2 凸輪軸扭矩受最大扭矩 T=mg.l根據(jù)本次設計的情況，軸的剛度要求必須進行校核，具體的剛度校核結果如下：⑴首先，把軸上的軸承所能承受的載荷在《機械設計手冊 3》中查出，見下：深溝球軸承 2105???BDd9其基本額定載荷為： KNCr2.43?⑵計算軸上的載荷軸的選材為 45 號鋼，查表可知 45 號鋼的許用扭切應力為， ， 。Mpa403～ ????經校核設計的軸符合要求，可以正常工作。由此可得在軸上的剛度是完全合格的。因此確定凸輪軸的最小直徑為 30mm，軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45 號鋼作為軸的材料。調制處理。軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。4.4 帶輪的結構設計小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準直徑 =40mm0）和上行（ >0）的運動過程，且在一個周期內，2dst?2dst?上行后下行，下行相位應大于上行。故使得（式 5-7）式 =0，求得 和 ；2sdtat?b使得（式 5-10）式 =0 求的 和 ；2t?ctd選擇參數(shù)使 - > - ;bt?adc而糙米的運動反應為斜向上的滑動結合 y 正向運動，且一個周期內 y 正向運動距離大于 y 負向滑動距離。我們在此提出，理想的谷糙分離條件應是反映為上滑和下滑相結合的運動方式，而下滑是谷糙分流的出路。上列方程所反映情況正是如此。17當曲柄在Ⅳ、Ⅰ象限時，稻谷運動都具有斜向下的趨勢，但稻谷可能實現(xiàn)斜向下運動（與 小 軸夾 角） ，而糙米因為 趨向無窮大，只能沿 y 軸正向運動，這樣就導致稻谷1?x?和糙米運動方向不同而產生分流。這種分流本質上來說是谷糙之間、糙板之間摩擦特性不同所致。當曲柄在Ⅱ、Ⅲ象限時，谷糙均可斜向上運動，但是也是因為 ≠ 致使谷、糙的??r上滑加速度和加速區(qū)間不同，加速方向 a 亦不同，即谷糙間也存在相對運動，這一相對運動是促使分層的，其運動的本質也是摩擦特性不同所致。6 結論以上所作的運動分析只是單顆粒的理想運動情況，而且是基于分層之后理想化料層來討論的。在實際作業(yè)中，有以下修正。6.1 關于逐漸完成的分層與分流問題實際情況下，因群體料流運動，物料在分離板上的分層和分流是逐漸完成的一個動態(tài)的變化過程，由于進料壓力及料流本身引起的橫向力的作用，物料間存在堆壓和推料的作用，加之物料顆粒、容重等特性之間無明顯的界點，理想化完全分層是不可能的，因此直至分離板出口仍有來不及分流或不可能分層而分流的谷糙混合物部分。6.2 關于稻谷分流后的運動分層所得到的稻谷層在后面的運動中與糙米逐漸分開，并最終有部分稻谷落在分離板上以板面為滑動面。上面的運動分析是建立在糙米層之上的，離開米層后，稻谷的運動扔可沿用以上公式，因為洼孔或突點高度小于稻谷高度，故稻谷可以斜向上運動，在 x 軸正向不受限制，此時可將分離板對稻谷的摩擦角代替原公式中的 。值得指出，稻谷在板面??上的下行運動主要是滾動通過突點或洼孔陡邊，這樣，稻谷的整個運動可能是在糙米層上的滑動和在分離板上的滾動，最終進入凈谷出口。6.3 關于流動跡線問題谷糙流動宏觀及單顆粒情形見圖 6—1、圖 6—2。從理論分析中知道稻谷和糙米作折線型運動，實際中因側向壓力及堆料壓力的作用，群體流動情況與單顆粒有所區(qū)別，整體物料呈現(xiàn)曲線形式，曲線流型的曲率和流向區(qū)域大小受料流構成、料量等因素的影響。18圖 6—1 谷糙在分離板上的流動情況19圖 6-2 （a）帶箭頭的之字線為稻谷顆粒運動跡線（b）帶箭頭的折線為糙米顆粒運動跡線20小 結2012 年 3 月，我開始了我的畢業(yè)設計工作，時至今日，設計基本完成。從最初的茫然不知所措，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設計過程的坎坷難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕。回想這段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。2011 年 12 月初，正值期末考試之際，與導師的交流討論中我的題目定了下來是：重力式谷糙分離機設計。在完成考試后，我便立刻著手資料的收集工作中，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記本。我在學校圖書館和網(wǎng)上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、以便于今后設計的順利進行。直至 4 月初，資料已基本查找完畢了，我開始著手設計工作。在設計過程中遇到困難我就及時和導師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。而后便認認真真的開始大量計算設計所用到的零件，通過不斷地摸索和反復論證，學到了許多，給自己帶來了巨大的收獲?？粗粋€構想在自己的努力下逐漸成形，這其中的喜悅時之前所無法想象的。我不會忘記這難忘的幾個月。它給了我難忘的回憶。記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情；看著自己的設計，心里滿滿的只有喜悅而毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多以前有所遺忘或是沒有理解的知識，讓我對我所學過的知識有所鞏固和提高。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。 腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識有很大的幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學。在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)設計。在我的學業(yè)和設計的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師安老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。21致 謝四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在設計即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。本次設計是在安靜老師的悉心指導與嚴格要求下進行的。從設計（論文）的選題、方案的設計、具體的繪圖到說明書撰寫的每個環(huán)節(jié)，都凝聚著安老師的心血和汗水。安老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工作作風及對事業(yè)的奮進執(zhí)著精神，都將使我銘記在心，并時刻激勵著我不斷追求勇往直前。此外，本文最終得以順利完成，也是與機電院其他老師的幫助分不開的，他們在設計過程中給我提供了不少的意見和建議，使我少走了許多彎路，在此向他們表示深深的感謝！大學時光已經接近尾聲，在此我想對我的母校，我的老師和同學們、表達我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學給了我在大學的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學習和提高。塔里木大學四季如春的校園，美麗如詩的風景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學習期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質得到了極大的鍛煉。 “自強不息，求真務實”的校訓我將銘記于心，在未來的學習和工作中躬身踐行。再次,感謝我的同學們,以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。在畢業(yè)設計過程中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導和建議。在此向所有支持、關心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠健康、幸福! 最后，感謝我的父母、親人們對我學習的默默支持，使我能順利完成本科學業(yè)。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，這或許是對他們最大的報答！參考文獻22[1]湯智輝，賈首星.兵團林果業(yè)機械化現(xiàn)狀與發(fā)展.農機化研究.2008.（11）：5—8.[2]劉磊，陳永成.兵團稻谷技術的應用與發(fā)展概況.農機化研究.2008.（9）:240—241.[3]金誠謙.重力式谷糙分離機作業(yè)質量影響因素分析.農業(yè)機械學報.2008.（8）：196—198.[4]宋代平.生態(tài)植樹機動態(tài)性能的理論研究.東北林業(yè)大學碩士論文.2004.（9）：1—105.[5]于建國，屈錦衛(wèi).國內分離機機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.農機化.2007.(1)：56—57.[6]黃志兵.加快農業(yè)機械發(fā)展的思考[J].中國農機.2007.(6)：44—48.[7]韓占全,封俊,曾愛軍. 谷物分離的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]現(xiàn)代化農業(yè).2000.(8).64-65[8]何新川，差心玲，邵艷英.多功能谷物機.農機化.2007.﹙1﹚：54.[9]中國農業(yè)機械化科學研究院主編：農業(yè)機械設計手冊上、下冊，機械工業(yè)出版社，1988,307-318[10]北京農業(yè)機械化學院主編：農業(yè)機械學上、下冊，農業(yè)出版社.1981.312-315.[11]農機實用手冊，劉景泉主編.-北京：人民交通出版.1998.685-687.[12]實用農機技術手冊，山東省農業(yè)機械管理局編，山東科學技術出版社.1993.263-264[13] 單輝祖.材料力學（第二版）.高等教育出版社.[12] 吳宗澤.機械課程設計手冊.高等教育出版社.[13] 濮良貴,紀名剛主編.機械設計第六版:高等教育出版社.2001.