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1、本科毕业论文 题 目一种水稻稻穗自动脱粒系统机械设计Mechanical Design of an Automatic Paddy Rice Threshing System姓 名学 号专 业机械设计制造及其自动化指导教师职 称中国武汉二一四年六月分类号 密级华中农业大学本科毕业论文 一种水稻稻穗自动脱粒系统机械设计Mechanical Design of an Automatic Paddy Rice Threshing System华中农业大学工学院二一四年六月一种水稻稻穗自动脱粒系统机械设计目 录摘 要IAbstractII1前言11.1实验用水稻脱粒仪研究的目的和意义11.2目前发展现
2、状11.3本课题主要研究内容及目标22 UG实体建模技术22.1 UG的草图绘制22.2 UG的特征建模22.3 UG的装配33实验用水稻脱粒仪的设计33.1整体结构的设计及工作原理33.2实验用水稻脱粒仪零件的设计43.2.2同步传送带的设计53.2.3主轴的设计74 水稻脱粒仪的三维实体建模84.1电动机的建模84.2 小带轮和大带轮的建模104.3主轴的建模134.4 轴承的建模144.5 滚筒和与之啮合的传送带的建模204.6 挡板的建模234.7 螺栓和螺母的建模234.8 键的建模254.9 机架的建模264.10 水稻脱粒仪的实体装配305 总结34参考文献35致 谢37摘 要本
3、次设计主要包括电动机的选择，同步带的设计以及主轴的设计。使用软件UG对部件进行建模，并装配。本课题设计的实验用水稻脱粒仪，工作原理就是靠挡板的缝隙阻碍水稻稻粒通过，茎杆可以通过，而稻粒将被脱下。本课题用的是三维实体建模软件UG对脱粒仪建模。UG是全方位的三维设计软件，集合了工业设计、机械设计、机构功能仿真、应力分析、产品数据库管理功能于一体，模块众多。利用UG建模以及钣金设计模块对叶面积测量仪各部件进行建模，可以方便直观的观察各零部件，随时修改参数。利用UG的装配功能，可以对建立的零部件模型进行装配，增强了设计的真实感。本论文设计的水稻脱粒仪结构简单，精度高，可以为科研人员节约时间，解放劳动力
4、。关键词：脱粒；UG；建模；装配AbstractThis design mainly including the selection of motor, the design of the synchronous belt and the design of the spindle. Using UG(Unigraphics NX) to carry on the modeling of components and assembling the parts. The rice threshing device was designed for experiment in this proje
5、ct. The operating principle of this rice thresher is that using the gap of the baffle to stop rice grains getting through, while the rice stem can pass, so as to achieve the aim of taking off rice grains. Three-dimensional solid modeling software UG was used in this project to do modeling for the th
6、reshing device. UG is a comprehensive 3D design software, a collection of functions such as industrial design, mechanical design, mechanism function simulation, stress analysis, product database management, owing a wide range of module. Doing modeling for each component of the leaf area measuring in
7、strument with UG model and sheet metal design module, we can observe each part conveniently and intuitively, and modify the parameters at any time. Using assembly function of UG, we can assemble the parts which were modeled, enhancing the sense of reality of the design. Rice threshing instrument des
8、igned in this paper has the advantages of simple structure, high precision, and saving time for scientific research personnel, liberating the workforce. Keywords: Threshing; UG; Modeling; Assembly11前言1.1实验用水稻脱粒仪研究的目的和意义水稻的原产地就是中国，现在在世界各地都有分布。在世界上接近一半的人口，都把大米作为自己的主食，我国的南方的主食基本上都是大米。由此可见水稻对人类的重要性。“杂交水
9、稻之父”袁隆平院士研究的杂交水稻极大的提高了水稻的产量，让我国的粮食得到迅速的增产，取得了非常大的经济和社会效益，很好的解决了我国乃至世界上的粮食问题，让许多人填饱了肚子。我校的张启发院士长年以来一直从事转基因水稻的研究，他提出了“绿色超级稻”的构想和目标，如果“绿色超级稻”研制成功并推广种植的话，对我国的农业无疑是一此伟大的革命。在水稻的研究过程中，用于做科研的水稻的稻粒不允许有半点损坏，而普通的农用水稻脱粒仪都会对水稻稻粒造成不同程度的损坏。现在我校以及其他农业院校和水稻研究机构，对水稻的脱粒都是用手工的方法，一点一点的脱。这样的脱粒方法效率低下，耗用时间多。为了减少水稻研究人员劳动强度，
10、解约水稻研究人员的宝贵时间。需设计一种水稻脱粒仪，专门用于脱做科研的水稻的稻粒。1.2目前发展现状现在不管国内还是国外，农用的水稻脱粒仪都会对水稻的稻粒产生损坏。而科研对水稻稻粒要求特别高，不允许有半点损坏。因为这种专门用于科研实验用水稻脱粒仪的需求量很少，所以没有厂家会大批量的生产这种脱粒仪，现在市场上并没有这种脱粒仪。现在市场上的脱粒仪主要有全喂入式大型水稻联合收割机和半喂入式小型水稻脱粒机，并且这两种机器大都采用双滚筒结构。其中全喂入式大型水稻联合收割机采用的脱粒方式基本都是冲击、摩擦、碾压、振动相结合，半喂入式小型水稻脱粒机采用的脱粒方式基本上是摩擦、冲击、梳刷相结合。不管是全喂入式大
11、型水稻联合收割机还是半喂入式小型脱粒机，现在的技术都能达到脱得干净，谷粒破碎、暗伤少的要求。但我们的科研用水稻稻粒是不允许用一点破碎和暗伤的，所以现在市场上没有能满足科研要求的脱粒仪。因此只能靠各个研究机构自己设计，自己联系厂家生产制造。1.3本课题主要研究内容及目标1） 完成实验用水稻脱粒仪的整机结构的设计，主要零部件参数的设计包括电动机的选择，同步带的设计，轴的设计。2） 运用UG软件完成零部件的设计，并完成整机的装配。2 UG实体建模技术Unigraphics(简称UG)是西门子公司出品的，交互式计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）系统。此软件功能强大，可以完成复杂的实体以及
12、各种造型的建构。广泛应用于工业设计，产品设计，模具设计，NC加工。基于其强大的复合式建模工具，设计人员可以根据自身需求来选择适合自己的建模方式。现在UG已经成为了模具行业里面三维设计的最主要的应用。2.1 UG的草图绘制绘制草图是创建UG立体模型的第一步，是UG三维造型的基础。用户所有的三维建模都是从草绘开始的，草图绘制时需要确定一个绘制平面，然后通过曲线表达出绘制意图，并在此平面上修改。然后再通过一下拉伸，旋转等命令，实现一些参数化的建模。2.2 UG的特征建模UG是一款以创建三维实体造型为主的三维图形设计软件，而特征正是组成三维实体造型的基本元素。特征主要包含基准特征、体素特征、扫描特征、
13、设计特征等几部分（黎震等，2009）。根据产品的不同，绘制时可以选择不同建模模块。但UG又是很灵活的，在不同的特征之间可以相互转换。2.3 UG的装配UG装配模块不仅能快速组合零部件成为产品，而且在装配中，可以参考其他部件进行部件关联设计，并可以对装配建模模型进行间隙分析，重量管理等相关操作。在完成装配模型后，还可以建立爆炸视图和动画。（刘昌丽等，2012）UG的装配方式一般分为自顶向下装配、自底向上装配、混合装配三种装配方式。本次设计采用的是混合装配。3实验用水稻脱粒仪的设计3.1整体结构的设计及工作原理本课题设计的水稻脱粒仪的主要结构有机架、脱粒装置、传动装置、收集盒和控制部分等。脱粒装置
14、包括挡板、同步传送带和滚筒。其中挡板是靠中间的缝隙来给水稻脱粒，脱粒仪挡板的缝隙宽度一般设置为2mm的宽度，水稻的茎杆可以通过缝隙，而稻穗比较宽，会被挡在挡板的一侧，不能穿过。把整根水稻茎干穿过挡板时，这根水稻茎杆上的稻穗便留在了挡板的一侧。，这样的脱粒方式可以有效的防止稻粒破碎和造成暗伤。挡板可以通过螺丝的松紧来调节缝隙的大小。同步带和滚筒的作用主要是夹紧水稻茎杆，并拖着茎杆向前运动。传动装置包括电动机、小带轮、大带轮和同步带。电动机为同步啮合带和滚筒提供夹紧水稻茎杆并使水稻茎杆运动的动力。因为整个水稻茎杆运动的速度要求较小，所以电动机的转速不能太快。一般的电动机是无法直接满足低速要求的，因此传动装置构成一级减速机构，将电动机输出的高转速，变成同步啮合带和滚筒所需要的低转速。控制部分包括电动机、开关和调速旋钮以及急停开关，电动机、开关、调速旋钮、 开关是通过串联电路串联起来的。3.2实验用水稻脱粒仪零件的设计3.2.1电动机的设计（1）选择电动机的类型：选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠
