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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 1 -雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設計摘 要:雜交水稻工程化制種改變了以前雜交水稻母本于父本間行種植的方式，采用母本與父本混合種植的方式，這就造成了收獲后的種子既有母本又有父本；通過實驗研究分析可得，母本籽粒的長度約6mm 左右，而父本籽粒大約 11-12mm，根據(jù)兩種籽粒的長度的特性的不同，擬設計以窩眼滾輪筒為主要工作部件的清洗機來清選出所需要的母本籽粒。本設計根據(jù)當前社會發(fā)展需要，自行設計了窩眼滾輪筒，介紹了窩眼滾輪筒國內(nèi)外研究情況和研究意義。本窩眼滾輪筒重點對分選筒內(nèi)籽的運動動力學分析，得出了影響籽粒分選的主要因素窩眼分選筒的直徑、角速度及斜置傾角，設計計算了各主要部件所需參數(shù)并進行了校核，完成了裝備圖及各主要零件的圖紙設計，進行了自我總結(jié)。關鍵詞: 分選；窩眼筒；動力學分析；推料螺旋充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 2 -Design Of Grain Scalping MachineAbstract: Hybrid Rice Seed Production of Hybrid Rice changed the previous inter-row cultivation of the female parent in the way male, female and male parent by way of mixed cultivation, which resulted in the seeds after harvest have both male female parent;analysis can be obtained through experiment, the grain length of about 6mm female parent, while the male seed of about 11-12mm, according to the characteristics of the two grains of different length, to be designed to nest eye roller tube as the main working parts of the washing machine required to settle the election of the female parent grain.The design based on the current social development, to design a roller tube eye socket, eye socket roller tube introduced the situation and significance of domestic and international research. The roller tube nest eyes focus on the movement of seed tube sorting dynamic analysis of grains obtained the main factor separating the eye socket diameter tube sorting, angular and oblique angle, design and calculation of the major components required parameters were checked, completed the plans and major parts and equipment design drawings, were self-summary.Keywords: Separation, Indent cylinder, Dynamic analysis；Pusher spiral充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 3 -目 錄摘要……………………………………………………………………………………1關鍵詞…………………………………………………………………………………11 前言…………………………………………………………………………………22 系統(tǒng)總體方案的確定………………………………………………………………32.1 基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………32.2 工作原理……………………………………………………………………32.3 系統(tǒng)總體方案設計…………………………………………………………43 傳動方案的設計……………………………………………………………………43.1 電動機的選擇………………………………………………………………44 傳動設計……………………………………………………………………………54.1 皮帶輪的設計計算…………………………………………………………54.2 滾筒鏈傳動設計計算………………………………………………………64.3 攪龍鏈傳動設計和計算……………………………………………………85 主要部件的設計計算及校核………………………………………………………95.1 窩眼型孔……………………………………………………………………95.2 分選滾筒……………………………………………………………………95.3 滾筒結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………………105.4 螺旋攪龍…………………………………………………………………115.5 螺旋供料器的轉(zhuǎn)速………………………………………………………125.6 機架………………………………………………………………………126 種子籽粒動力學分析……………………………………………………………126.1 長粒種子軸向動力學分析………………………………………………126.2 長粒種子軸向動力學分析………………………………………………137 傳動裝置的運動和動力參數(shù)……………………………………………………167.1 各軸轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………167.2 各軸的功率…………………………………………………………………167.3 各軸轉(zhuǎn)矩……………………………………………………………………168 軸的設計校核……………………………………………………………………168.1 軸 1 的設計校核……………………………………………………………16充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 4 -8.2 軸 2 的設計校核……………………………………………………………178.3 重要軸的強度校核…………………………………………………………178.4 軸承的計算…………………………………………………………………198.5 軸承載荷校核………………………………………………………………199 結(jié)論………………………………………………………………………………19參考文獻 ……………………………………………………………………………21致謝 …………………………………………………………………………………23充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 5 -1 前言雜交水稻制種過程中，種子的純度對制種至關重要。傳統(tǒng)方法在收獲籽粒時，多采用人工收獲方式，對不同組合中的父、母本進行單獨分收，以便保證父、母本種子的純度。這種分收方式，增加收獲難度，也降低生產(chǎn)效率。為加快現(xiàn)代雜交水稻制種的進程，農(nóng)學育種專家們提出了適合工程化生產(chǎn)的混播制種，即將父、母本種子按照一定的比例均勻混合，一次性插入田間，父、母本在田間隨機分布，在揚花授粉期，父本周圍是母本，母本周圍是父本，這樣有利于授粉率；同時，成熟后，父、母本采用機械化一次性收獲。大大降低了生產(chǎn)成本，提高了制種的產(chǎn)量。雜交稻工程化制種改變了以往雜交稻父本與母本間行種植的方式，采用父本與母本混合種植的方式，這就造成收獲后的種子既有父本又有母本。因此，研制分離效果達到種子純度要求的分離清選機成為工程化混播制種的關鍵。據(jù)湖南省農(nóng)科院水稻研究所近年來在田間混播制種試驗的研究成果：母本籽粒的長度約 6mm 左右，父本籽粒平均長度為 11-12mm，而其他方向尺寸差距不大。為此，課題組設計了以窩眼分選筒為主要工作部件的種子分選機來分選出所需要的母本籽粒。本文針對父、母本籽粒在分選機內(nèi)的運動進行分析，重點研究了分選機各關鍵部件的動力學參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)與籽粒分選效果之間的關系，為進一步改進設計窩眼筒式分選機提供理論依據(jù)。2004 年李賢勇、王楚桃，李順武等將生育期相近而穎殼色澤各異的父本和母本，采用能機械化操作的混播育苗、混栽授粉和混收等制種環(huán)節(jié)，最后用色選機將粒色各異的混收種子進行分選，獲得高純度的雜交水稻種子。張德文，楊前進，王士梅等育成了適合進行混播制種且可以進行機械收割的強優(yōu)勢雜交水稻組合，其父母本親本種子混合播種，揚花期父本給母本授粉后通過化學方法殺死父本，正常收獲雜交種的一種制種方式。播種、移栽和收獲都能夠進行機械化操作，大大降低了制種成本。農(nóng)科院水稻研究所提出了選育了小粒徑水稻種子與長粒徑水稻種子進行混播制種，取得了初步的研究成果?；觳ゼ夹g的推廣應用，為雜交水稻制種向工程化、規(guī)?；品N奠定了基礎。但是種子的分離與清選又將成為了該項技術的瓶頸，為此，設計出混播制種后的分離清選設備顯得尤為重要。國內(nèi)外在籽粒分選機方面也進行了相關的研究，并取得了一定的研究成果，但是其研究對象均是針對谷物加工中的米粒精選、分選及除雜，專門設計用于雜交水稻籽粒的分選設備還未見報道。2 系統(tǒng)總體方案的確定2.1 基本結(jié)構(gòu)窩眼滾筒分選機結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由進料斗、分選筒、承種槽、承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)、排料螺旋、防堵?lián)荦X、主軸、機架、底座、傳動機構(gòu)以及收料箱充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 6 -等部分組成。進料斗、窩眼滾筒、承種槽、排料螺旋、收料箱構(gòu)成了短粒母本種子的輸送路線；進料斗、窩眼滾筒、收料箱構(gòu)成了長粒父本種子的輸送路線。通過調(diào)節(jié)承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)的角度調(diào)整種子分離的效果；滾筒帶動上部的防堵?lián)荦X，通過相互作用清除窩眼堵塞；電動機帶動鏈輪將動力分別傳送給主軸和分選筒。2.2 工作原理待分選的籽粒通過進料斗喂入窩眼分選筒內(nèi)并隨分選筒一起轉(zhuǎn)動。短粒種子直接充入分選滾筒內(nèi)壁的窩眼孔中并隨分選滾筒一起轉(zhuǎn)動，當被帶到一定的高度后，籽粒脫出窩眼孔，直接掉入承種槽內(nèi)，再由承種槽內(nèi)推料螺旋推送經(jīng)排種口排出。而長粒種子因不能進入窩眼孔，在分選筒內(nèi)壁摩擦力的作用下被帶到一定高度后下滑，同時因分選筒沿軸向有一斜置傾角，籽粒在下滑的過程中存在軸向的滑移運動，最終長籽粒隨分選筒一起做復雜的螺旋線運動并沿分選筒軸線經(jīng)排種口排出。這樣就完成了父本與母本籽粒的分離清選。進料斗、窩眼分選筒、承種槽、推料螺旋、排料口構(gòu)成了短粒母本種子的輸送路線；進料斗、窩眼分選筒、排料口構(gòu)成了長粒父本種子的輸送路線。當分選筒窩眼孔被籽粒堵塞時，防堵?lián)荦X隨分選筒的轉(zhuǎn)動主動插入到窩眼孔中，將堵留在窩眼孔中的籽粒推出窩眼，實現(xiàn)清種，有利于下一步短粒種子充入窩眼孔實現(xiàn)分選。1.窩眼分選筒；2.推料螺旋； 3.主軸；4.承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)；5.排種口 1；6.承種槽；7.排種口 2；8.底座；9.外齒圈；10.支承軸；11.支承軸軸承；12.機架；13.主軸小鏈輪；14.進料斗；15.防堵?lián)荦X； 圖 1 窩眼分選筒分選機結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of the Indent Cylinder Separator充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 7 -2.3 系統(tǒng)總體方案設計1）組成：主要由電動機與分選機兩部分組成2）特點：能保證準確的平均傳動比；傳遞的功率大，且張緊力小，傳動的效率高，一般達到 0.95-0.98；能在低速重載和高溫條件及露天等不良環(huán)境中工作；3）傳動方案確定：樣機中承種槽的螺旋輸送器與窩眼滾筒處于同一軸線上，但其轉(zhuǎn)速常需要分別調(diào)節(jié)，故通過兩對鏈傳動分別提供動力。調(diào)速電機傳遞出來的動力通過聯(lián)軸器傳遞給 2 個小鏈輪，一個鏈輪通過鏈傳動將動力傳遞給主軸上的相同齒數(shù)的小帶輪，實現(xiàn)同步傳動，傳動比為 i1=1，主軸的速度等于電機的速度，等于主軸上排料螺旋的轉(zhuǎn)速。另一個小鏈輪通過滾子鏈與滾筒外齒圈嚙合，帶動滾筒轉(zhuǎn)動，傳動比為 i2=5。傳動示意圖如圖 2 所示。3 傳動方案的設計3.1 電動機的選擇根據(jù)任務書設計參數(shù)，結(jié)合《機械設計手冊》表 12-1，選擇 Y132S-8 型電動機，電動機參數(shù)如下：表1 電動機參數(shù)表Tab1 Moror Parameters電動機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/kg/kw /(r/min)Y132-8 2.2 710 2.0 2.0 63充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 8 -本設計采用電動機作為該清選機械的動力來源，先通過皮帶傳動帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪轉(zhuǎn)動在通過鏈條傳動到滾筒和推料螺旋來實現(xiàn)預期工作，兩級傳動，簡單可行。3.2 傳動比的確定和分配n710=.54i帶帶 滾根據(jù)設計要求該清選機得傳動由皮帶和鏈組成iii=53.5?帶 帶 鏈 總鏈 帶 鏈假 定 則4 傳動設計4.1 皮帶輪的設計計算4.1.1 皮帶輪齒數(shù)查《機械設計手冊》表13-8得 ,故有1.AK?1.2.4CAPKW???4.1.2 選V帶型號根據(jù) 由圖13-15查出坐標點位于Z型和A型交界處，現(xiàn).,70/min,r暫按選A型計算。4.1.3 求大、小帶輪基準直徑 21d、12123-9d75=9013-9n=i0.37r/mini3.59d1????帶帶由 表 ， 應 不 小 于 ， 現(xiàn) 取 ， 由 式 （ ） 得（ ）（ ） （ ）由 表 取4.1.4 驗算帶速V1n0=.4/s6???（ ）4.1.5 求V帶基準長度Ld和中心距a初選中心距012.5d.90315=67.m?（ ） （ ） （ ）充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 9 -取 0a=3m由式（13-2 ）得帶長210120d24a359=394mL??????（ ）（ ） （ ）（ ）（ ）查表13-2 ，對A型帶選用Ld=1250mm 。再由式（13-6 ）計算實際中心距10)25014a335()2dLm???????（4.1.6 驗算小帶輪包角 1由式（13-1 ）得滿足00011 12509857.387.3182dLaa????????4.1.7 求V帶根數(shù)Z由式（13-5）得01n7/mi,90,13CaLPKrd?????查 表 得0.68w查表13-5 得 .pk?01a387=.91320.932.408.6La K???????由 查 表 的 ， 查 表 得 ， 由 此 可 得 Z=取4根4.1.8 求作用在帶輪軸上的壓力F0查表13-1 得 q=0.12kg/m ，故由式（13-17 ）得單根 V帶的初拉力作用在軸上的壓力4.2 滾筒鏈傳動設計和計算4.2.1 鏈輪齒數(shù)查《機械設計手冊》表 13-12 選 1Z=2C02v.5PK-1F=6NZq???（ ） （ ） 00Qsina415sin38165KN?（ ）充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 10 -大鏈輪齒數(shù) 21Z=i50?實際傳動比4.2.2 鏈條節(jié)數(shù)初定中心距 由《機械設計手冊》式（13-21）可得0a4p?取節(jié)數(shù)位 18PL4.2.3 計算功率由《機械設計手冊》表 13-13 查得 1.0,AK?有CA=K1.02=.W?4.2.4 鏈條節(jié)距由式（13- 25）估計此鏈條傳動工作于圖 13-33 所示曲線定點的左側(cè)，由表 13-13 可得采用單排鏈，由圖 13-33 查得 n1=200r/min 時，10A 鏈條能傳動的功率為 2.5kw （>2kw） ，故采用 10A 鏈條，節(jié)距 p=15.875mm4.2.5 實際中心距將中心距設計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距，可取0a415.87m=635??4.2.6 計算鏈速由式（13-20）4.2.7 作用在軸上的壓力?20211P0a+ZPL)pa455(18p??????（C0ZmP02.1.,P=1kwmK??故 （ ）1.08z()9Z1ZPn2.0v1.606???（ /s）充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 11 -如前所述 Q(1.2~3),F=1.QF?取4.3 攪龍鏈傳動設計和計算4.3.1 鏈輪齒數(shù)查《機械設計手冊》 表 13-12 選 1Z3?大鏈輪齒數(shù) 21Ziz3??4.3.2 鏈條節(jié)數(shù)初定中心距 由《機械設計手冊》式（13-21）可得0a4p?取鏈節(jié)數(shù)為 節(jié)PL=14.3.3 計算功率由《機械設手冊》表 13-13 查得 AK=1.0,故CAPK1.02.W?4.3.4 鏈條節(jié)距由式（13-25 ）估計次鏈傳動工作于圖 13-33 所示曲線的左側(cè)，由 13-13 可得 采用單排鏈， Km=1.0，故有由圖 13-33 查得當 n1=200r/min 時，10A 鏈條能傳動的功率為 2.5kw（>2kw ） ，故采用 10A 鏈條，節(jié)距 p=15.875mm4.3.5 實際中心距C0P.=0NV.36?（ ）n0r/min20r/in2i1??攪 軸攪軸已 知 ， ， 所 以20 1P0a-pL=)pa43(21(????（節(jié) ）0mCZP?1.08z()79ZK?02.1.3()PKW??充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 12 -將中心設計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距?？扇?0a=4p15.87m=635?4.3.6 計算鏈速由式（13-20 ）4.3.7 作用在軸上的壓力如前所述 (1.2~3),1.3QQFF??取5 主要部件的設計計算及校核5.1 窩眼型孔由表 1 中不育系 171S 的相關參數(shù)，初步確定采用圓柱形窩眼孔，其孔徑d 應比其長度方向尺寸稍長，但又不能大于恢復系中的最小長度尺寸，故孔徑d=6～7.5 mm 之間。孔深為能夠容納下一粒不育系種子即可，故取孔深為 3 mm。5.2 分選滾筒窩眼滾筒是該分選機的關鍵部件之一，直接決定籽粒分選效果。決定窩眼滾筒的技術參數(shù)主要有 3 個，即：滾筒直徑 D、長度 L 及滾筒轉(zhuǎn)速。由于滾筒長度直接決定籽粒在分選機內(nèi)接受分選的時間，僅僅決定分選效率，窩眼滾筒的外徑和轉(zhuǎn)速則決定分選后種子的純度。因此，根據(jù)設計經(jīng)驗，并考慮整機尺寸與工作效率，滾筒長度 L 取 400 mm。依據(jù)窩眼型孔的分選原理，恢復系與不育系均在滾筒內(nèi)隨滾筒一起轉(zhuǎn)動或與滾筒保持一定的相對運動，依據(jù)其長度的差異，短粒種子直接落入型孔中，隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)而被帶到一定的高度，并在重力的作用下落入窩眼筒中部的承種槽內(nèi)，最后通過槽內(nèi)的排料螺旋排出；沒有進入窩眼孔的種子由筒底部排出，這樣就完成了長度不一的籽粒的清選?，F(xiàn)考察其中的一粒種子在滾筒內(nèi)壁的運動動力學問題，暫不考慮窩眼型孔內(nèi)壁對籽粒的作用，則其主要受到重力 mg，窩眼滾筒內(nèi)壁對種子的支反力 FN，和摩擦力 Ff 的作用。假設滾筒一直以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則應保證種子在圖示 3 中的φ=0°～90°范圍內(nèi)時需隨滾筒一起運動：在 φ=90°～180°范圍內(nèi)必須脫離滾筒內(nèi)壁。.87201.64(/)0ZPnVms??04.5().6.3457CQPNVN?充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 13 -對圖3 中種子沿半徑方向列動力學方程NnFmga??其中： 2wR所以： Ng?則籽粒不脫離滾筒的條件是： 0NF?即 2Rww??或根據(jù)實際估算有滾筒轉(zhuǎn)速 30~5/minnr?3.14~5.0n??即所以 29gR?取D=135mm.5.3 滾筒結(jié)構(gòu)的確定為減輕整機的重量，采用中空式的滾筒。里面的結(jié)構(gòu)要根據(jù)軸和軸承，主要結(jié)構(gòu)見下圖。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 14 -圖 4 窩眼滾筒Fig.4 Nest eye roller5.4 螺旋攪龍螺旋供料器在機壁里旋轉(zhuǎn)，要防止螺旋外表與機壁相碰，若稍相碰，馬上損壞機器。但它們的間隙又不能過大，過大會影響送料效率和擠壓力，甚至物料從間隙處倒流，因此這部分零件的加工和安裝的要求較高。5.4.1 螺旋直徑的計算螺旋直徑 2.5()QDKmC???Q——供料量（t/h）(根據(jù)原始數(shù)據(jù)Q=100（kg/h） =0.1（t/h）——填充系數(shù) （查《運輸機械設計選用手冊（下冊） 》P352 表15-1取?=0.25）C——傾斜修正系數(shù)（查《運輸機械設計選用手冊（下冊） 》P352表15-2取c=1）——物料松散密度（ ）水稻的松散密度為（0.56 ）?3/tm3/tm求的D=50mm 螺旋攪龍圖如下。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 15 -圖 5 螺旋攪龍Fig.5 Helix mixing dragon5.5 螺旋供料器的轉(zhuǎn)速攪龍的轉(zhuǎn)速不宜太高，因為輸送能力并不是隨轉(zhuǎn)速增加而增加。當速度達到一定值以后，效率反而下降，且速度過高，物料磨擦生熱，出口處得壓力升高，易引起物料變性，影響籽粒的質(zhì)量，因此攪龍的轉(zhuǎn)速一般在 200~400r/min 比較適宜。根據(jù)原始數(shù)據(jù)，現(xiàn)取 n=200r/min5.6螺旋節(jié)距螺旋節(jié)距和螺旋直徑相等為51mm5.6 機架機架在清選機中的用于容納和支承各種零部件，本設計采用 5#角鋼焊接成，殼用鋼板由螺釘連接或者之間焊接而成，并且在機腳的位置設置兩塊木條，不僅方便電機的安裝，而且起到了減震作用。5.7 清選機的整體布局1.窩眼分選筒；2.推料螺旋； 3.主軸；4.承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)；5.排種口 1；6.承種槽；7.排種口 2；8.底座；9.外齒圈；10.支承軸；11.支承軸軸承；12.機架；13.主軸小鏈輪；14.進料斗；15.防堵?lián)荦X； 圖 6 窩眼分選筒分選機結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Structure of the indent cylinder separator充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 16 -6 種子籽粒動力學分析6.1 長粒種子軸向動力學分析分選筒內(nèi)長粒種子軸向移動的外力來源于兩部分，一是物料流的側(cè)壓力，使籽粒發(fā)生側(cè)塌位移；二是由于分選筒斜置，重力沿分選筒軸線方向的分力，使籽粒沿軸向流動。由于窩眼分選筒是低速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的物料堆積層很薄，故忽略物料流的側(cè)壓力，只考慮籽粒重力沿分選筒軸線方向的分力。當長粒種子在摩擦力 Ff1 的作用下沿分選筒內(nèi)壁徑向爬升到一定高度（極限高度）后，籽粒相對分選筒處于瞬時靜止狀態(tài)，隨后籽粒開始下滑并沿軸向移動，最后從排料口 2 排出?，F(xiàn)以長粒種子爬升極限高度位置處建立圖 3 示坐標系，以籽粒重心處為坐標原點 o，x 軸沿分選筒徑向，y 軸沿分選筒內(nèi)壁切線方向，z 軸沿分選筒軸線方向，分選筒斜置，其軸線與水平軸夾角為 θ。依據(jù)動力學關系式可知，此時長粒種子受到自身重力 m1g，離心慣性力 P2，分選筒內(nèi)壁支持力 FN2 以及軸向摩擦力 Ff2 的作用，受力圖如圖 3 所示。由于滾筒轉(zhuǎn)速慢，籽粒上升高度低，科氏加速度小，近似認為絕對加速度等于牽連加速度。故可得其離心慣性力 。212?RmP?將重力 m1g 沿圖示坐標軸方向分解0?xF?cos1yinzyz圖 7.長粒種子軸向運動受力圖Fig7. Long axial movement by trying to seedFig.3 Dynamic analysis of axis to long seeds充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 17 -若使長粒種子沿軸向運動，必須有 2fzF?沿軸列平衡方程有：002????NxFP可得： 2而 ?tgff,所以： （4）0sin211??Rm??（5））（ t/arc?式中：θ：分選筒斜置傾角 θ，rad ；f：摩擦系數(shù)；R：分選筒半徑，m；g：重力加速度 ，m/s 2；φ：摩擦角，rad；ω ，角速度， rad/s。由式（5）可知，當分選筒外形尺寸及材料確定后，R 、 φ 均為定值，分選筒斜置傾角 θ 的選擇范圍由角速度 ω 決定。6.2 短粒種子動力學分析由于短粒種子長度方向的尺寸小于窩眼直徑，故可落入到窩眼孔中，籽粒在窩眼孔中受到窩眼的約束，隨分選筒一起運動；當短粒種子轉(zhuǎn)動到一定高度（極限高度）時將脫離窩眼孔，斜拋至承種槽中，并受承種槽中螺旋推送器的推動沿軸向運動到排料口 1 排出。6.2.1 分選筒內(nèi)短粒種子徑向動力學分析短粒種子受到窩眼的約束隨分選筒運動到一定高度（極限高度）時，相對分選筒處于瞬時靜止狀態(tài)，隨后籽粒將脫離窩眼的約束，以一定的初速度斜拋入承種槽內(nèi)。通過運動分析可知，由于短粒種子運動過程中受到窩眼的約束，其極限高度位置角 β 應在 π/2～π 的范圍內(nèi)?，F(xiàn)以短粒種子位于極限高度處建立圖 4 示坐標系，以籽粒重心處為坐標原點 o，x 軸沿分選筒內(nèi)壁切線方向，y 軸沿分選筒徑向。依據(jù)動力學關系式可知，此時短粒種子受到自身重力 m2g，離心慣性力 P3，分選筒內(nèi)壁支持力 FN3 及窩眼徑向摩擦力 Ff3 的作用，受力圖如圖 4 所示。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 18 -圖 8.短粒種子在分選筒徑向運動受力圖Fig 8. Short seed tube in the radial motion by the separation attempt依據(jù)圖 4 示受力圖，由達朗伯原理，可列平衡方程：0)2/cos(023??????gmFNx（6）in32Pfy（7）, 233,,??RtgfFNf ??代入得 )/cos(/i2（8）化簡后 fart1gin2????（9） 式中：β：短粒種子在分選筒內(nèi)極限高度的位置角 ，rad；f：摩擦系數(shù)；R：分選筒半徑，m；g：重力加速度 ，m/s2 ；φ ：摩擦角，rad ；ω ，角速度，rad/s。 當分選筒外形尺寸及材料確定后，R、φ 均為定值，在保證正常工作的條件下，極限高度的位置角 β 與角速度 ω 應滿足式（9）所示的關系。6.2.2 承種槽內(nèi)短粒種子軸向動力學分析承種槽內(nèi)短粒種子軸向運動的外力主要來源于推料螺旋的推力。籽粒脫離窩眼的約束后落入承種槽，受到螺旋葉片法向推力的作用，在該推力軸向分力的作用下籽粒沿軸向運動到排料口 1 排出。因為推料螺旋與分選筒同軸，故其與水平面也呈 θ 傾角，該螺旋設計為標準等螺距、等直徑、螺旋面升角為 ε 的單頭螺旋。將螺旋面沿升角 ε 展開，其中一條螺旋線可用圖 5 示斜線表示，現(xiàn)以距離螺旋軸線 r 處的物料顆粒 A 作為研究對象[5] 。建立圖 5 示坐標系，x 軸沿螺旋軸向方向，y 軸垂直于 x 軸方向。依據(jù)動力學關系式可知，此時短粒種子受到自身重力 m2g，螺旋葉片法向推力 FN4，葉片的摩擦力 Ff4，以及承種槽的支持力 FN5，如圖 5 所示。圖 9. 短粒種子承種槽內(nèi)運動受力圖Fig 9. Short-bearing species of seed movement by trying to tankFig.5 Dynamic analysis to short seeds in the trough充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 19 -通過運動分析，由于籽粒自身重力很小，且斜置傾角 θ 很小，可忽略重力沿軸向的分力，而要保證短粒種子 A 在承種槽內(nèi)能夠沿軸運動， 法向推力 FN4的軸向分力應大于 Ff4 的軸向分力，即 )2/cos(44?????fNF（10） ?tgff?,4代入式（9）中，化簡得)s1(ar?（11）式中：ε：推料螺旋面升角，rad ；f：摩擦系數(shù)；g：重力加速度 ，m/s2 ；φ ：摩擦角，rad；θ，推料螺旋斜置傾角， rad。推料螺旋推送籽粒過程中，籽粒的運動受到推料螺旋參數(shù)的影響，運動軌跡并非是單純的沿軸線作直線運動，而是一空間復合運動。螺旋推力的徑向分力和葉片對籽粒的摩擦力有可能帶著籽粒繞螺旋軸轉(zhuǎn)動，對籽粒的輸送產(chǎn)生阻滯和干擾。因此在選擇設計推料螺旋時，螺旋面升角 ε 與斜置傾角 θ 應滿足式（11）所示關系，在斜置傾角 θ 確定的前提下，選擇設計螺旋面升角 ε，以保證短粒種子被推料螺旋推送出承種槽。7 傳動裝置的運動和動力參數(shù)7.1 各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸 710(/min)mnr?Ⅱ軸 2(/i)3.5i?主軸 =0r/in1n主 攪 （充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 20 -7.2 各軸的功率Ⅰ軸 式中 為電動機的額定功率12.dPkw?dPⅡ軸 0.962.1()KW????主軸 =n主式中 —為 V 帶傳動效率；查表《機械設計課程設計手冊 》1-7 取 0.967.3 各軸轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸Ⅱ軸 主軸 8 軸的設計校核在本設計中均采用圓截面短軸，可以把軸看成只是傳遞轉(zhuǎn)矩，即各軸都按扭轉(zhuǎn)強度計算。8.1 軸 1 的設計校核軸 1 傳遞功率 P1=2.2KW, 轉(zhuǎn)速 n1=710r/min ；選用 45 鋼，查機械設計表14-2， 許用扭切力 =30MPa[]?則最小軸頸 8.2 軸 2 的設計校核軸 2 傳遞功率 p2=2.1kw , 傳遞 n2=200r/min ；選用 45 鋼，查機械設計表 14-2， 許用扭切力 =30MPa[]?則最小軸頸8.3 重要軸的強度校核。19502.10.75()PTNmn????9.)主 主 （d.=9.86()7m?66339.5109.5102.. 7[]pd mn??????66339.5109.5102.. 5.62[]pd mn??????充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 21 -圓周力法向力 已知作用在齒輪上的圓周力 Ft=5678N =2045N, 軸向力 =5978N, 齒輪的分rFF?度圓直徑 d=34mm，作用在軸右端鏈輪上外力 F=4500N, L=138mm， k=300mm1）垂直面的反支撐力2）水平面的支撐反力3）F 力在支點產(chǎn)生的反力4) 繪垂直直面的彎矩圖圖 10. 彎矩圖1 0rt295.061834Fantan245NtTd?????徑 向 力 1ra1Vr1dL384F-2045-612==30N =7??t1H2568=209?1V2FK453=9782NL=+014?t0=597cos2?充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 22 -Fig 10 Moment diagram5）繪水平面的彎矩圖6）F 里產(chǎn)生的彎矩圖 2FM=K450.3=1N.m?a-a 截面 F 力產(chǎn)生的彎矩為：7）求合成彎矩圖考慮到最不利的情況， 22FaVHM+與 直 接 相 加2aFaHM+=184675=81N.m?' ' 2a. 2???21350.Nm8）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩9）危險截面的當量彎矩從上圖可以看出，a-a 截面最危險，其當量彎矩為22eaMT???（ ）如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù) ，代入上式可得0.6??22e86195.863N.m??（ 0）10）計算危險截面處軸的直徑軸的材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設計基礎》表 14-1 查得由《機械設計基礎》表 14-3 查得 則有；B=650Pa?， 1=60MPab??，考慮到鍵槽對軸的削弱，將 d 值加大 5%，故 d=1.05x16=17mmaV2'1L0.138M=F75=N.m27?aH1L0.382914.21L978.67.1.46895.tdTF???2331861..0ebMdm????充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 23 -8.4 軸承的計算已知裝軸承處軸徑 d=17mm，轉(zhuǎn)速 n=200r/min，選用深溝球軸承6303，Cr=13500N8.5 軸承載荷校核對深溝球軸承，其徑向基本載荷 1r61r r0=()823=1.5phfnCLCKN? ?式 中 —基 本 額 定 動 載 荷 ， 查 表 得——載荷系數(shù)，查表 8-15 取 =1pf pfP——棟梁動載荷， N——溫度系數(shù)，查表 8-14 得 =11f 1f——基本額定壽命，本機預設壽命 =4000hhLhLn——軸承轉(zhuǎn)速，r/min——壽命指數(shù)，對球軸承 =30??361p02350=4??可 得 P7N故在規(guī)定的條件下，6303 軸承可用。9. 結(jié)論1）本設計的窩眼滾筒分選機是一種種子精選加工設備，精選質(zhì)量高，生產(chǎn)率為 100kg/h，能滿足生產(chǎn)的實際需要，種子獲選率高，除雜效果好。2）采用雙軸支撐滾筒結(jié)構(gòu)，采用螺旋排料，實現(xiàn)連續(xù)排料功能。利用窩眼孔的旋轉(zhuǎn)將不同種類的水稻種子分離。設計滾筒支撐軸、螺旋排料等結(jié)構(gòu)，使筒精選機使用方便、操作簡單、功能齊全。3）滾筒窩眼尺寸 d 為 7 厘米，滾筒轉(zhuǎn)速為 40r/min。參考文獻[1] 吳明亮，王慧敏. 窩眼分選筒式籽粒分選機中籽粒的運動動力學分析[M].湖南農(nóng)業(yè)大學工程學報，2004.[2] 趙新軍. 水稻作業(yè)機械使用維護與故障排除[M]. 北京：金盾出版社，1955.充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 24 -[3] 張鐘欣，肖楓，于慧春.農(nóng)產(chǎn)品加工機械有問必答[M]. 北京；電子出版社，2008.[4] 張成堂，商立今.脫粒機[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社，1985.[5] 濮良貴，季名剛，陳國定.機械設計[M]. 北京：高等教育出版社，2007.[6] 孫桓，陳作模，葛文杰. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[7] 王昆，何小柏，汪信遠. 機械設計基礎課程設計[M].北京：高等教育出版社，2006[8] 朱冬梅，胥北海.畫法幾何及機械制圖[M]. 北京：高等教育出版社，2004.[9] 羅錫文.農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)學[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.[10] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.[11] 駱素君，朱詩順，機械設計簡明手冊[M]. 北京，化學工作出版社，2006.[12] 趙韓，黃康，陳科，機械系統(tǒng)設計[M].北京：高等教育出版社，2006.[13] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組，理論力學[M].高等教育出版社..1997[14] 劉宏文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2006.[15] 衣淑娟，王樹波，張秀芹.黑龍江農(nóng)墾大學學報[C].2000.[16] 陶桂香，衣淑娟.水稻軸流脫粒機原理論研究現(xiàn)狀分析[C].2007.[17] 湯楚宙.水稻聯(lián)合收割機原理與設計.湖南科學技術出版社.2002.[18] 機械設計手冊編寫委員會，機械設計手冊新版第四卷[M].機械工業(yè)出版社.[19] 成大先主編，機械設計手冊單行本，軸及其連接[M].化學工業(yè)出版社.2004.[20] 鄧文英主編.金屬工藝學[M].高等教育出版社.2002[21] 于明忠.全自動種子精選機.[22] 武曰喜.LK 系列種子精選機的原理及使用.[23] 金增輝. 大米色選與滾筒精選.糧食與油脂.2004.[24] 潘云，李建兵.JXT60型大米窩眼滾筒精選機的研制.中南農(nóng)業(yè)科技大學學報.2006.[25] 周自君.碟片滾筒組合精選機的結(jié)構(gòu)及改進.糧油食品科技.2010.充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙- 25 -[26] 劉冠軍，田俊英，尹小琴.小型復式谷物清選機的研制.農(nóng)機化研究.2009.致 謝時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)設計的的完成也隨之進入了尾聲。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!作為一個大學生，在最初試圖以本課題為題材進行研究時，還是頗有顧慮的，最大的難題在于自己對窩眼滾筒缺乏足夠的了解，更有茫茫然不知從何處下手的思想。幾經(jīng)醞釀思索，最后在我院湯楚宙老師的鼓勵和幫助下，最終確定對以《雜交水稻籽粒分選清選機機械裝備設計》為題作為我的畢業(yè)設計課題，由此才展開此清選機的設計和設計說明書的撰寫工作。本畢業(yè)設計是在我的指導老師吳明亮老師的親切關懷與細心指導下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，吳老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，并且在耐心指導論文之余，吳老師仍不忘拓展我們的知識視野，讓我們感受到了知識的美妙與樂趣。特別是吳老師教給我的一些做人的道理，他說做人就像畢業(yè)設計一樣，每一項都要認真，踏實做事，認真做人。值得一提的是吳老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對學生認真負責，在他的身上，我們可以感受到一個學者的嚴謹和務實，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求” ，希望借此機會向吳老師表示最衷心的感謝！此外，本文最終得以順利完成，也是與大學里的各任課老師息息相關的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導，如果沒有他們在大一大二時給我打好基礎，我想我的設計也不能順利完成。在此向他們表示深深的感謝！還有班上的同學，也一并表示感謝！最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！