本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告姓名 學(xué)號 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化題目 玉米脫粒機的設(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)濟水平相對發(fā)達(dá)的國家，人們也廣泛運用玉米來補充人類所需的礦物質(zhì)。而經(jīng)濟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，都是為了維護農(nóng)民的利益，維護糧食市場的穩(wěn)定，維護國家糧食的安全。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：利用大、中型脫粒機設(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，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。二．國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（不少于 400 字）玉米脫粒機是我國糧食收獲的重要農(nóng)業(yè)機械之一。據(jù)調(diào)查，目前脫粒機在我國農(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進行脫粒，小麥有近 30%是靠脫粒機脫粒。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，玉米脫粒機具有十分廣闊的市場前景。脫粒機在我國出產(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具，稱為脫粒機具。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，各種傳統(tǒng)普通機型的主軸轉(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淘汰，用一種擠搓技術(shù)原理的脫粒機取代，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存在的缺點。新型脫粒機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。該玉米脫粒機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，脫粒性能好、對不同類型種子玉米的適應(yīng)性強、種子破碎率相對打擊式種子玉米脫粒機小，在歐洲及美國等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用普遍。該機生產(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一批種子加工成套設(shè)備。1996 年重慶市農(nóng)機所陳宮西開發(fā)采用搓擦式原理5TY-0.2 型玉米脫粒機。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設(shè)備的基礎(chǔ)上自主研發(fā)新型擠搓式玉米脫粒機，由北京西達(dá)農(nóng)業(yè)工程科技發(fā)展中心進一步改進的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了各種系列擠搓式玉米脫粒機。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。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為主，但就現(xiàn)在的研究成果來看，進步非?？欤ㄟ^參加國外的技術(shù)進行研究，并不斷加以改進，我國已經(jīng)初步掌握了該項技術(shù)，并且正在進行完善、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。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)有玉米脫粒機的脫粒方式具體調(diào)查市面已有的玉米脫粒機，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。? 多種玉米脫粒機脫粒方式對比利用列表法羅列出各種玉米脫粒機脫粒方式并且進行對比，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)計玉米脫粒機的喂料機構(gòu)設(shè)計出一種玉米脫粒機的喂料機構(gòu)，綜合考慮玉米喂料的方式，現(xiàn)在以下 3 種方式1：玉米棒頭部先進入工作區(qū)；2：玉米棒尾部先進入工作區(qū)；3：玉米棒身平行進入工作區(qū)；列出各種喂料方式進行優(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)計玉米脫粒機的脫粒機構(gòu)通過市場玉米脫粒機的調(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)計出脫粒機構(gòu)傳動部分的傳動系統(tǒng)? 設(shè)計玉米脫粒機的篩選機構(gòu)設(shè)計出一種玉米棒和玉米粒的篩選機構(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)計玉米脫粒機的除塵機構(gòu)一種玉米粒的清理除塵機構(gòu)? 考慮玉米脫粒機的安全設(shè)置及其設(shè)備的維護設(shè)計的玉米脫粒機必須考慮其安全裝置，機箱的設(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? 玉米脫粒機的三維模型及其仿真設(shè)計 基于樣機虛擬技術(shù)，通過玉米脫粒機的設(shè)計，建立三維模型，進行脫粒運動分別找出它們的優(yōu)缺點。并進行控制系統(tǒng)與機械傳動系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，為玉米脫粒機樣機的研制提供依據(jù)。 ? 玉米脫粒機的傳感器檢測技術(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行篩選回收再脫粒，保證脫粒機的脫粒效果。四．進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(確定清洗機各部分的結(jié)構(gòu))（1～2 個星期） ；（3）草圖設(shè)計（畫出清洗機各零件的三維圖、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 . 機械原理. 6版. 北京：高等教育出版社,2001.[2] 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機械設(shè)計. 7版. 北京：高等教育出版社,2001.[3] 濮良貴. 機械設(shè)計. 5版. 北京：高等教育出版社,1989.[4] 濮良貴. 機械零件. 4版. 北京：高等教育出版社,1982[5] 成大先. 機械設(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)機械學(xué) . 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.[10]呂仲文. 機械創(chuàng)新設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[11]王成燾. 現(xiàn)代機械設(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. 機械零件強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. 糧油加工（電子版）雜志.1998.[14]閻志清， 高太寧. 我國脫粒機行業(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 . 玉米脫粒機的改進. 農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督.1995.[17]閻冠，張守勤 . 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