本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告姓名 學(xué)號 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化題目 玉米脫粒機(jī)的設(shè)計一． 研究的目的和意義（不少于 400 字）玉米是世界三大糧食作物之一，種植面積僅次于水稻和小麥，位居第三。玉米不僅是作為糧食使用，還是化工、醫(yī)藥、視頻、能源等多種產(chǎn)業(yè)的重要原料，在世界各國的糧食安全和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有及其重要的地位。20 世紀(jì) 90 年代以來，世界各國對玉米的需求量和利用率呈上升趨勢。玉米，從作為人類口糧，到作為畜生飼料，再到工業(yè)生產(chǎn)原料，經(jīng)歷了三個階段的身份轉(zhuǎn)變。玉米作為口糧消費占了玉米總消費量的 5%左右，不過隨著時代的變遷，這個比例出現(xiàn)了逐年下降的趨勢。玉米作為三大主要糧食品種之一，在解決人類溫飽的問題上起到了舉足輕重的作用。今天，世界各地人民仍然把玉米當(dāng)做餐桌上必不可少的食品，任何生活水平的人們都有食用玉米的習(xí)慣，在經(jīng)濟(jì)水平相對發(fā)達(dá)的國家，人們也廣泛運用玉米來補(bǔ)充人類所需的礦物質(zhì)。而經(jīng)濟(jì)水平相對落后的某些國家，廉價的玉米，甚至可以作為每日的充饑之物。在這樣的大環(huán)境下，玉米行業(yè)產(chǎn)生了前所未有的活力，農(nóng)民和商人也對此充滿熱情。溫家寶總理也曾提出：要居安思危，思則有備，有備無患。儲糧于田，儲糧于庫，都是為了維護(hù)農(nóng)民的利益，維護(hù)糧食市場的穩(wěn)定，維護(hù)國家糧食的安全。因此玉米生產(chǎn)的質(zhì)量和效率就尤為重要。但是由于受到生產(chǎn)工具的限制，農(nóng)民面臨這現(xiàn)實性的難題——脫粒，目前我國大多數(shù)的玉米產(chǎn)地都在沿用著如下脫粒方式：1，比較落后的脫粒方式：如連蓋打、竹片撬、木棒打、兩個玉米棒子相互搓、螺絲刀脫粒以及一些老式手搖脫粒機(jī)脫粒等，這些落后的脫粒方式沿用至今，嚴(yán)重制約著玉米生產(chǎn)的效率，讓農(nóng)民的勞動更加繁重不堪；2，采用大、中型玉米脫粒機(jī)：利用大、中型脫粒機(jī)設(shè)備脫粒。這種方式脫粒，容易將玉米粒及玉米芯打碎，嚴(yán)重影響玉米質(zhì)量。在玉米脫粒過程中往往一次脫粒脫不干凈，需要第二次脫粒。同時，購置大、中型的脫粒機(jī)費用較貴，制約農(nóng)民朋友的購買熱情，影響玉米農(nóng)戶的收入。由于國內(nèi)玉米穗脫粒時水分高，籽粒與芯軸連接強(qiáng)度大，致使脫離質(zhì)量下降，脫粒損失提高。了解國內(nèi)玉米脫粒機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合我國國情，研制出滿足我國脫粒市場需求的高脫凈率、低損傷率玉米脫粒機(jī)，是我國種子加工中迫切需要解決的一個實際問題。因此，根據(jù)玉米脫粒過程中存在的問題，本文設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，脫粒效率高的小型電動脫粒機(jī)。二．國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（不少于 400 字）玉米脫粒機(jī)是我國糧食收獲的重要農(nóng)業(yè)機(jī)械之一。據(jù)調(diào)查，目前脫粒機(jī)在我國農(nóng)村仍然被廣泛使用于對水稻、小麥和玉米等作物的脫粒作業(yè)，全國約有 60%以上的水稻是用動力或人力脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒，小麥有近 30%是靠脫粒機(jī)脫粒。另外，由于我國地域廣闊，各地的地理、氣候、農(nóng)藝要求和經(jīng)濟(jì)狀況等差異都較大，在丘陵、半山區(qū)的間作套種地區(qū)以及雜糧、水稻種植區(qū)，玉米脫粒機(jī)的使用仍十分廣泛。所以隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，玉米脫粒機(jī)具有十分廣闊的市場前景。脫粒機(jī)在我國出產(chǎn)使用已經(jīng)有十年的歷史，將玉米籽從作物的穗頭上分離下來所使用的機(jī)具，稱為脫粒機(jī)具。但是目前我國所采用的都是通過打擊原理設(shè)計的普通脫粒機(jī)，各種傳統(tǒng)普通機(jī)型的主軸轉(zhuǎn)速在 320r/min 以上、滾筒外緣線速度均大于 8m/s，是靠釘齒或窄板齒高速打擊玉米穗實體的，對玉米籽傷害較大。但由于普通脫粒機(jī)的個別主要性能指標(biāo)偏低；玉米脫粒后的破碎率較高，致使玉米制種企業(yè)多年來受到脫粒環(huán)節(jié)損失量偏大的困擾。我國每年玉米制種量約為 180 萬，損失量按 5%計算，將造成 0.9 萬的玉米種子損失。目前發(fā)達(dá)國家如美國已經(jīng)將以打擊原理為主的玉米脫粒機(jī)淘汰，用一種擠搓技術(shù)原理的脫粒機(jī)取代，并已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)符合脫凈效率高、破碎率低的要求，全面克服了老式脫粒機(jī)存在的缺點。新型脫粒機(jī)的損失至少比老式型減少 5%，而且對普通玉米和種子玉米均適合。從 1785 年蘇格蘭人朱梅克（Andrew Meikle）發(fā)明第一個回轉(zhuǎn)滾筒脫粒裝置，人們對種子玉米脫粒裝置做了大量的試驗和研究，不斷開發(fā)新的種子玉米脫粒裝置。1815 年美國開發(fā)出世界上第一臺專用于玉米脫粒的手工操作玉米脫粒機(jī)。該玉米脫粒機(jī)的脫粒部分主要由裝有釘子的盤型脫粒裝置構(gòu)成，通過手搖曲柄來轉(zhuǎn)動一個安裝有釘子的盤子。脫粒時，操作員一邊搖動曲柄來旋轉(zhuǎn)盤片，一邊使緊壓玉米穗，這個盤子就從玉米芯上把籽粒脫落下來。美國 AEC group 公司生產(chǎn)的 HS-48 型擠搓式種子玉米脫粒機(jī)，脫粒性能好、對不同類型種子玉米的適應(yīng)性強(qiáng)、種子破碎率相對打擊式種子玉米脫粒機(jī)小，在歐洲及美國等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用普遍。該機(jī)生產(chǎn)率高（10-12t/h）,破碎率 0.8%左右，但體積龐大，價格昂貴。80 年代初期，我國開始推行實現(xiàn)種子生產(chǎn)專業(yè)化、種子加工機(jī)械化、種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、種子布局區(qū)域化和以縣為單位組織統(tǒng)一供種“四化一供的種子體系，政府撥款從國外引進(jìn)一批種子加工成套設(shè)備。1996 年重慶市農(nóng)機(jī)所陳宮西開發(fā)采用搓擦式原理5TY-0.2 型玉米脫粒機(jī)。2001 年農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院何曉鵬在消化吸收美國引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上自主研發(fā)新型擠搓式玉米脫粒機(jī)，由北京西達(dá)農(nóng)業(yè)工程科技發(fā)展中心進(jìn)一步改進(jìn)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了各種系列擠搓式玉米脫粒機(jī)。2007 年沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)李心平研制出了差速式玉米脫粒機(jī)。我國對于此項技術(shù)研究工作起步較晚，因此目前廣泛使用還是以老式的脫粒機(jī)為主，但就現(xiàn)在的研究成果來看，進(jìn)步非?？?，通過參加國外的技術(shù)進(jìn)行研究，并不斷加以改進(jìn)，我國已經(jīng)初步掌握了該項技術(shù)，并且正在進(jìn)行完善、深入研究、系列化及推廣工作，相信在不久的將來我國將會擁有自主研制的高科技的玉米脫粒機(jī)。三．主要研究內(nèi)容和技術(shù)方案（不少于 400 字）? 調(diào)查市場現(xiàn)有玉米脫粒機(jī)的脫粒方式具體調(diào)查市面已有的玉米脫粒機(jī)，分析它們的脫粒方式，主要有碾壓式、搓擦式、差速式、擠壓式和打擊式等 5 種脫粒方式。根據(jù)脫粒滾筒的外形可以分為圓盤形、圓柱形和圓錐形。按脫粒滾筒的安放形式又可以分為臥式和立式。按脫粒元件來分其種類更多，常見的有紋桿釘齒、弓齒、風(fēng)扇葉輪及組合式等。? 多種玉米脫粒機(jī)脫粒方式對比利用列表法羅列出各種玉米脫粒機(jī)脫粒方式并且進(jìn)行對比，對比的項目主要包括脫粒的速度、效率、種子玉米破碎率、是否脫凈等方面比較。對比出它們的優(yōu)缺點。選擇出最好用的脫粒方式，以作參考。? 設(shè)計玉米脫粒機(jī)的喂料機(jī)構(gòu)設(shè)計出一種玉米脫粒機(jī)的喂料機(jī)構(gòu)，綜合考慮玉米喂料的方式，現(xiàn)在以下 3 種方式1：玉米棒頭部先進(jìn)入工作區(qū)；2：玉米棒尾部先進(jìn)入工作區(qū)；3：玉米棒身平行進(jìn)入工作區(qū)；列出各種喂料方式進(jìn)行優(yōu)劣性對比，綜合考慮選擇出最合理的喂料方式，及其機(jī)構(gòu)的設(shè)， ；并在此依據(jù)基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計。? 設(shè)計玉米脫粒機(jī)的脫粒機(jī)構(gòu)通過市場玉米脫粒機(jī)的調(diào)查對比，總結(jié)出各種脫粒方式的優(yōu)缺點后，設(shè)計出一種完善的脫粒機(jī)構(gòu)，包括玉米工作面的選擇、刀具的對比選擇、脫粒方式的選擇（包括碾壓式、搓擦式、差速式、擠壓式和打擊式、刀具平行切割、刀具環(huán)形切割等方式） ，并設(shè)計出脫粒機(jī)構(gòu)傳動部分的傳動系統(tǒng)? 設(shè)計玉米脫粒機(jī)的篩選機(jī)構(gòu)設(shè)計出一種玉米棒和玉米粒的篩選機(jī)構(gòu)，確保脫粒前玉米棒的篩選和脫粒后玉米粒大小的分類，及其脫粒后玉米空棒的回收工作? 設(shè)計玉米脫粒機(jī)的除塵機(jī)構(gòu)一種玉米粒的清理除塵機(jī)構(gòu)? 考慮玉米脫粒機(jī)的安全設(shè)置及其設(shè)備的維護(hù)設(shè)計的玉米脫粒機(jī)必須考慮其安全裝置，機(jī)箱的設(shè)計、工作區(qū)域的安全工作，防止脫粒后的玉米粒飛濺出來傷人? 玉米脫粒機(jī)的三維模型及其仿真設(shè)計 基于樣機(jī)虛擬技術(shù)，通過玉米脫粒機(jī)的設(shè)計，建立三維模型，進(jìn)行脫粒運動分別找出它們的優(yōu)缺點。并進(jìn)行控制系統(tǒng)與機(jī)械傳動系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，為玉米脫粒機(jī)樣機(jī)的研制提供依據(jù)。 ? 玉米脫粒機(jī)的傳感器檢測技術(shù)玉米棒是否脫粒干凈，將檢測刀的信息反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)作出判斷，以指揮脫粒機(jī)的下一步動作。脫粒干凈的玉米棒和脫粒不干凈的玉米棒進(jìn)行篩選回收再脫粒，保證脫粒機(jī)的脫粒效果。四．進(jìn)度安排計劃編寫完成論文的時間為 2015 年 3 月初到 2015 年 5 月底，具體安排如下：（1）任務(wù)安排及相關(guān)事項說明，收集資料（1～2 個星期） ；（2）方案設(shè)計(確定清洗機(jī)各部分的結(jié)構(gòu))（1～2 個星期） ；（3）草圖設(shè)計（畫出清洗機(jī)各零件的三維圖、運動仿真模型等） （1～2 個星期） ；（4）繪制零件圖（1 個星期） ；（5）完成裝配圖（1～2 個星期） ；（6）主編寫論文（1～2 個星期） ；（7）答辯。 5．參考文獻(xiàn)與資料[1] 孫桓，陳作模 . 機(jī)械原理. 6版. 北京：高等教育出版社,2001.[2] 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計. 7版. 北京：高等教育出版社,2001.[3] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計. 5版. 北京：高等教育出版社,1989.[4] 濮良貴. 機(jī)械零件. 4版. 北京：高等教育出版社,1982[5] 成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊. 4版. 北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[6] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊. 3版. 北京：高等教育出版社,2006.[7] 龔桂義. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊. 3版. 北京：高等教育出版社,2005.[8]王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)上下冊. 北京: 清華大學(xué)出版社，1989.[9]李寶筏. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) . 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.[10]呂仲文. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[11]王成燾. 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計——思想與方法. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999.[12]王步瀛. 機(jī)械零件強(qiáng)度計算的理論和方法. 北京： 高等教育出版社，1986.[13]陳呂西. 5TY－0.2 型玉米脫粒機(jī). 糧油加工（電子版）雜志.1998.[14]閻志清， 高太寧. 我國脫粒機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及對策. 糧油加工（電子版）雜志.1998.[15]常建國. 黑龍江省脫粒機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展建議.糧油加工（電子版）雜志.1998.[16]宋彥文，常友山 . 玉米脫粒機(jī)的改進(jìn). 農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督.1995.[17]閻冠，張守勤 . 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