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世界最新機械設計理念
來源:中國科技期刊
摘要:根據目前國內外設計學者進行機械產品設計時的主要思維特點，將產品方案的設計方法概括為系統化、結構模塊化、基于產品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機聯系，提出產品方案設計計算機實現的努力方向。
關鍵詞：機械產品方案設計方法發(fā)展趨勢
設計文件是將語義設計網作為設計工具，在其開發(fā)的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。
系統化設計方法
系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。
系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221技術系統和產品的開發(fā)設計方法。
1. 將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎，從產品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發(fā)各階段的技術目標和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
2. 將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。
3. 將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。
由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。
4. 設計元素法
用五個設計元素（功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數）描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。
5. 圖形建模法
研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接。
將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。
6. “構思”—“設計”法
將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解?！霸O計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。
將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。
7. 鍵合圖法
將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。
提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。
本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。
網絡技術的蓬勃發(fā)展，異地協同設計與制造，以及從用戶對產品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實現產品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中，虛擬現實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案設計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達國家正著力于研究超媒體技術、產品數據交換標準STEP，以及標準虛擬現實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標準交換格式)在產品設計中的應用。
機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現、智能化設計和滿足異地協同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且還涉及到系統工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設計學者也已意識到CAD技術與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。
基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。
機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
葵花脫粒機的設計,,一、課題來源及意義,二、葵花脫粒機的方案設計,三、葵花脫粒機傳動系統設計,五、總結,,主要內容,,葵花脫粒機的設計,四、葵花脫粒機三維模型設計,1 課題來源及意義,,一、課題來源及意義,來源：農業(yè)生產需求,意義： 1.葵花產業(yè)作為主要的經濟作物在我國得到了長足的發(fā)展。油用葵花已成為四大油料作物之一，食用葵花的發(fā)展更快，在全國葵花種植面積中占70%以上。 葵花脫粒機作為葵花成品加工領域的一種重要食品機械設備，其結構設計有重要的工程意義。 2.加強對機械設計軟件如SolidWorks、CAD的了解與應用。,2. 國內發(fā)展現狀,,一、課題來源及意義,脫粒機是用于對小麥、水稻、玉米、高粱、大豆及其它雜糧等作物進行脫粒作業(yè)的重要收獲機械，在我國廣大農村使用十分廣泛。脫粒機在我國生產使用已有數十年的歷史，目前據不完全統計，我國生產各類脫粒機的企業(yè)遍布全國各地。 脫粒機屬于收獲后處理類農業(yè)機械產品，主要用于水稻、玉米等谷物收獲后的脫粒處理作業(yè)，由于脫粒機傳動機構比較復雜，高速轉動部件較多，容易導致人身傷害，所以國家將其納入工業(yè)產品生產許證目錄管理范疇，嚴格要求該產品的質量安全。 現在脫粒機的型號、種類不計其數。,,二、葵花脫粒機方案設計,,葵花脫粒機總體結構,入料口,葵花脫粒軸體,,二、葵花脫粒機方案設計,,底篩,上機體,下機體,,三、葵花脫粒機傳動系統設計,3.1 配套動力的選擇,,,,配套拖拉機的動力,拖拉機輸出轉矩：,,3.2 軸的設計及校核,設計的軸長為1850mm，軸分為4段。第一段軸與皮帶輪連接，其直徑為35mm；第二段軸用來裝軸承的，還需要設計一個軸肩，用來固定軸承：第三段是裝脫粒滾筒的，其直徑40mm。第四段軸裝軸承。 軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，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號剛作為軸的材料。調制處理。第三段軸軸表面淬火，增加其表面的耐磨性能。,,三、葵花脫粒機傳動系統設計,,,,,3.2 軸的設計及校核,軸的扭矩計算,強度條件：,主軸符合強度要求。,,三、葵花脫粒機傳動系統設計,,,,,3.3 帶輪的設計,表3.1 帶輪參數,帶輪材料選灰鑄鐵HT250.,3.4 軸承的選擇,選擇型號為6007 GB/T27694的軸承。,所選的軸承基本參數如下：,b=30mm；D=62mm；B=14mm,,四、葵花脫粒機三維模型設計,機械行業(yè)可實現三維建模的CAD軟件較多，主要有：、UG、Pro/E、CATIA、Inventor等，本設計為學習SolidWorks軟件，采用SolidWorks 2014進行建模， SolidWorks建?；具^程如下：,,四、葵花脫粒機三維模型設計,,五、總結,主要圍繞葵花脫粒機的結構設計為中心，在基于葵花脫粒原理分析的基礎上，提出葵花脫粒機結構設計的整體方案，選定方案后基于實用、夠用的原則，從滿足任務書中正常工程需求出發(fā)，進行結構設計、尺寸設計，整體裝配設計。最后統籌整個設計，完成葵花脫粒機的總體設計。 基于三維建模軟件SolidWorks、二維建模軟件Auto CAD，闡述了葵花脫粒機的基本設計方法，總結如下： 1.根據農業(yè)生產需求進行葵花脫粒機的方案設計、傳動系統的設計； 2.根據設計尺寸要求，采用SolidWorks軟件對葵花脫粒機進行三維建模； 3.采用CAD軟件對所建立的模型進行二維工程圖定制。,謝謝！,
葵花脫粒機的設計
摘 要
葵花產業(yè)作為主要的經濟作物在我國得到了長足的發(fā)展。油用葵花已成為四大油料作物之一，食用葵花的發(fā)展更快，在全國葵花種植面積中占70%以上。我國的葵花多種植在北方冷涼地區(qū)，從黑龍江一直到，且多分布在干旱瘠薄土地和鹽堿地上，是農民增收的一個非常好的經濟作物?？摿C作為葵花成品加工領域的一種重要食品機械設備，其結構設計有重要的工程意義。本文主要圍繞葵花脫粒機的結構設計為中心，在基于葵花脫粒原理分析的基礎上，提出葵花脫粒機結構設計的整體方案，選定方案后基于實用、夠用的原則，從滿足任務書中正常工程需求出發(fā)，進行結構設計、尺寸設計，整體裝配設計。最后統籌整個設計，完成葵花脫粒機的總體設計。該方案結構簡單，使用方便，減輕了很多人力。
關鍵詞：葵花；脫粒；設計；建模
Abstract
Sunflower industry as the main economic crops in China has been greatly developed. Sunflower oil has become one of the four major oil crops, the development of edible sunflower faster, more than 70% of the national sunflower planting area. The sunflower planted in the northern cold area, from Heilongjiang has been to Xinjiang. While the distribution in the drought and barren land and saline alkali land is increasing the income of farmers in a very good economic crops. Threshing machine for sunflower seeds sunflower finished processing field as a kind of important food machinery and equipment, the structure design has important engineering significance. This paper mainly focuses on the structure design of sunflower thresher as the center, sunflower threshing machine structure design of the overall scheme is proposed based on the analysis of sunflower threshing principle based on the selected scheme based on the principle of practicality, enough, in order to meet the task book normal requirement of engineering, structure design, dimension design, the overall assembly design. Finally, the whole design, complete the overall design of sunflower thresher. This scheme has the advantages of simple structure, convenient use, much less human.
Key Words: Sunflower; threshing; design; modeling
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
1. 緒 論 6
1.1 課題來源及意義 6
1.2 國內發(fā)展概況及分析 7
1.3任務要求簡述 8
1.4論文主要內容 9
2. 葵花脫粒機總體結構設計 10
2.1入料口 10
2.2脫粒部分 11
2.3篩選部分 11
2.4機體部分 11
2.5支架部分 13
2.6葵花脫粒機的總體設計 13
3. 葵花脫粒機傳動系統設計 15
3.1 配套動力的選擇 15
3.2 軸的設計及校核 15
3.3 帶輪的設計 18
3.4 軸承的選擇 18
4.基于SolidWorks軟件的葵花脫粒機三維模型設計 20
4.1 SolidWorks軟件簡介 20
4.2葵花脫粒機關鍵部件三維建模 21
4.3本章小結 23
5. 葵花脫粒機使用簡述 24
5.1 葵花脫粒機安全操作規(guī)程注意事項 24
5.2 葵花脫粒機的安裝、調整和使用 25
5.3 葵花脫粒機的保養(yǎng)與維修 26
總結 27
致謝 28
參考文獻 29
1. 緒 論
1.1 課題來源及意義
畢業(yè)設計課題來源于農業(yè)生產。改革開放以來，我國的農業(yè)生產和農村經濟發(fā)生了翻天覆地的變化。種植業(yè)內部也形成了以糧食作物為主，經濟作物和飼料作物為輔的三元結構。作為經濟作物之一的葵花產業(yè)也得到了長足的發(fā)展，油用葵花已成為四大油料作物之一，食用葵花的發(fā)展更快，在全國葵花種植面積中占70%以上。我國的葵花多種植在北方冷涼地區(qū)，從黑龍江一直到，且多分布在干旱瘠薄土地和鹽堿地上，是農民增收的一個非常好的經濟作物。
瓜子在人們生活中是不可缺少的零食，葵花子更是瓜子中的佼佼者。葵花子不但可以作為零食，而且還可以作為制作糕點的原料。同時，由于葵花子是植物的種子，含有大量的油脂，而葵花子油又是近幾年來深受營養(yǎng)學界推崇的高檔健康油脂，故其還是重要的榨油原料。
對于葵花子所具有的營養(yǎng)價值以及其食用的普遍性，有如下闡述?？ㄗ雍S富的不飽和脂肪酸、優(yōu)質蛋白、鉀、磷、鈣、鎂、硒元素及維生素E、維生素B1等營養(yǎng)元素；其所含豐富的鉀元素對保護心臟功能，預防高血壓頗多裨益；葵花子含有豐富的維生素E，有防止衰老、提高免疫力、預防心血管疾病的作用；葵花子中所含植物固醇和磷脂，能夠抑制人體內膽固醇的合成，防止血漿膽固醇過多，可防止動脈硬化；葵花子還有調節(jié)腦細胞代謝，改善其抑制機能的作用，故可用于催眠。
一般人群均可食用。適宜癌癥患者食用；適宜高脂血癥，動脈硬化和高血壓之人食用；適宜神經衰弱的失眠者食用；適宜蟯蟲病人食用；炒后性溫燥，多食易引起口干、口瘡、牙痛等“上火”癥狀?？ㄗ研云?，味甘；有補虛損，降血脂，抗癌之功效。
我國葵花種植面積約112.53平方公里，產量約1369kg每平方公里，我國葵花總產在亞洲是大國與印度處于同一水平，我國葵花的單產水平略高于世界的平均水平。由于我國對葵花的需求量很大，從油料生產情況來看，我國葵花生產呈上升趨勢，葵花籽總產達170～190萬噸，在所有油料生產中排位第五位。另外，隨著人民生活水平的日益提高對食葵的需求量也更大?？ㄊ斋@后，首先需要將葵花脫粒，過去葵花脫?；旧鲜遣捎檬止っ摿＃瑒诠姸却?，勞動效率低，剛收獲的葵花如果不及時進行脫粒，葵花盤就會腐爛，這樣就會給農民造成很大的損失。為了降低勞動強度，提高勞動效率，我們應開發(fā)采用機械脫粒。
當前，北疆葵花種植區(qū)域主要生產體制實行的是以戶為單位的聯產承包制，經營規(guī)模相對內地大且集中?？摿C是許多葵花種植農戶收獲的首選，因此也推動了我們對葵花脫粒機的研究。而且隨著人們生活水平的日益提高，瓜子也成了成活中必不可少的零食，葵花的種植面積也不會有所降低，在今后相當長的時期內葵花脫粒機有很大的市場需求。
現階段我國農村經濟收入從整體來說還比較低，購買力有限，盡管國家對購買部分大型農機實行補貼政策，但一次購買十萬甚至幾十萬的高性能脫粒機還是有困難的，同時，高性能脫粒機技術復雜，對經營者的經營和管理水平有較高的要求，而小型脫粒機無論從購買和經營使用方面對于一般農民來說就容易的多了。
相對于其他脫粒機而言，設計的該葵花脫粒機機體體積小，質量輕，生產成本低，省錢省料，而且生產率較高，脫粒效果好，較好的實現了“又好（生產效率高，脫粒效果好）”、“又?。ㄊ″X、省料）”的設計理念，符合當今建設資源節(jié)約型社會的要求。
1.2 國內發(fā)展概況及分析
脫粒機是用于對小麥、水稻、玉米、高粱、大豆及其它雜糧等作物進行脫粒作業(yè)的重要收獲機械，在我國廣大農村使用十分廣泛。脫粒機在我國生產使用已有數十年的歷史，目前據不完全統計，我國生產各類脫粒機的企業(yè)約有200余家，年產量在30萬臺左右。脫粒機是實施生產許可證的農機產品之一，截止1997年底，己領取生產許可證的企業(yè)數為146 家。生產企業(yè)遍布全國各地， 其中，以長江以北的麥類產區(qū)分布較多，產量較大，尤其山東、河南、河北、江蘇四省生產以脫麥為主的脫粒機企業(yè)較多，每省有30家左右。東北地區(qū)主要是生產以脫玉米、豆類及雜糧為主的脫粒機。在長江以南的地區(qū)，大都為生產人工踩踏或動力帶動的梳刷式水稻脫粒機。在西南、西北等地也有一些以生產水稻、小麥類脫粒機為主的企業(yè)，雜糧類脫粒機占有較小比例。脫粒機屬于收獲后處理類農業(yè)機械產品，主要用于水稻、玉米等谷物收獲后的脫粒處理作業(yè)，由于脫粒機傳動機構比較復雜，高速轉動部件較多，容易導致人身傷害，所以國家將其納入工業(yè)產品生產許證目錄管理范疇，嚴格要求該產品的質量安全。
在我國北方很多地區(qū)大面積種植經濟作物葵花，每到收獲的季節(jié)，農民最急需解決的問題就是脫離問題，現有的脫粒裝置一般由滾筒和凹板組成，其種類和形式很多，主要用于谷物脫粒。目前市面上雖然有專用于葵花的脫粒機，但由于破籽率高，對葵花籽傷害大，因此收獲時大部分靠人力敲打脫粒，效率極低。剛采摘的濕葵如不能及時脫粒，葵花盤很快會發(fā)熱腐爛，尤其遇到陰雨腐爛的更快，給種植戶造成很大的損失。從已經公開的有關葵花脫粒機的專利申請文件看，大部分結構較為復雜，操作比較麻煩，有些設備采用螺旋推進器送料，葵花盤被打碎與籽粒混合在一起，不易篩選分離。
1988年內蒙工學院原機械系為了解決葵花收獲時農民勞動強度大、收獲期長、損失大的問題研制了葵花脫粒機。該機由電動機帶動，工作過程是，葵花盤在入口處被高速滾動的滾筒軸卷入滾筒和柵板弧形間隙中。此時它受到彎曲、擠壓，開始有部分籽粒被脫掉。此后，在葵花盤前進過程中此作用仍在繼續(xù)，并伴有摩擦、碰撞、沖擊等作用，特別是鋼絲扣的揉搓作用，使葵花盤上的葵籽從入口到出口的移動中逐漸被脫凈。脫凈的葵花盤從出口由離心力作用飛出，葵籽從出料斗流出。
1991年吉林省白城地區(qū)農牧機械化研究所和長嶺縣農具廠研制的5TK-900型葵花脫粒機，5TK-900型葵花脫粒機是根據葵花的物理特性和脫粒特點設計。葵花脫粒機可與小四輪拖拉機配套，也可以用大于2.0KW的動力機械帶動作業(yè)。它采用復式滾筒，巧妙地將沖擊碾壓、摩擦、剝落、叩打等作用融為一體， 脫粒速度快、脫凈率高、破損少。成熟的葵花，干濕都能脫，脫后基本保持了葵花盤的完整，清潔率高，易于風選和晾曬。
5TK-2.0型葵花脫粒機，該機由吉林省通榆縣農機推廣站和通榆縣機電修造廠共同研制產生。作業(yè)時葵花頭整體喂入，可一次完成推進、打擊、揉搓和分離等工序。具有使用方便、脫粒性能好、含雜率低、損失少和效率高等特點。該機外形尺寸（長、寬、高）為1419mm，1000mm、1100mm，配套動力15kw，滾筒轉速500～600r/min，工作效率800kg/h,整體質量142kg。
1.3任務要求簡述
本課題主要是研究葵花脫粒機的結構及工作原理，目前對葵花脫粒機的需求量很大，生產前景廣闊。近年來國內很多企業(yè)加入了生產行列，使得競爭加劇。隨著競爭的進一步加劇，產品開發(fā)手段的完善和創(chuàng)新設計能力的提升，必然成為企業(yè)競爭的核心內容，也是企業(yè)做大的做強的一個重要法寶。
以往企業(yè)企業(yè)在設計葵花脫粒時往往靠經驗積累，其特點是適用性不廣，而且有時往往不可靠。在使用中，現有的葵花脫粒機普遍存在脫粒效率低，碎籽率高等現象，造成了人工成本高及可靠性低這一結果，也沒有為廣大葵花農戶帶來更多收益。在設計方面，由于設計手段限制，整個葵花脫粒機結構不合理，可靠性比較低，維護不方便。要解決這些問題，需要對葵花脫粒機設計過程中的關鍵技術進行深入研究。
完成課題必須深入調查研究，收集、查閱和閱讀中外文獻資料；綜合運用專業(yè)理論與知識分析解決實際問題；制定方案，對數據進行計算與分析處理；具備設計、計算與繪圖能力，包括使用計算機部分繪圖；邏輯思維與形象思維相結合的文字及口頭表達能力。要對本專業(yè)在國內外的發(fā)展現狀、技術水平有所了解。
本設計主要研究葵花脫粒的方法和工藝，對葵花脫粒機進行整體結構設計，并依據相關機械設計理論來完成零部件的設計。主要組成部件：動力傳動裝置，進料出料部件，脫粒部件，篩分裝置等。
1.4論文主要內容
本文主要圍繞葵花脫粒機的結構設計為中心，在基于葵花脫粒原理分析的基礎上，提出葵花脫粒機結構設計的整體方案，選定方案后基于實用、夠用的原則，從滿足任務書中正常工程需求出發(fā)，進行結構設計、尺寸設計，整體裝配設計。最后統籌整個設計，完成葵花脫粒機的總體設計。
論文主要工作內容主要包括：
根據葵花脫粒的基本原理，完成葵花脫粒機的方案設計；
從滿足任務書的工程需求出發(fā)，選定所需的葵花脫粒機實施方案，并進行關鍵尺寸的計算；
根據方案的確定完成葵花脫粒機整體設計?；赟olidWorks2014軟件完成葵花脫粒機的三維實體實際，基CAD軟件完成所有零部件及裝配體的二維圖定制。
2. 葵花脫粒機總體結構設計
葵花脫粒機主要組成部分：入料口、上蓋、脫粒軸體、底篩、機體、傳動軸等部分組成。整體組成如下圖所示：
圖2.1 葵花脫粒機總體結構
2.1入料口
入料口與葵花脫粒機的上蓋部分相連，它是利用鐵板制成，入料部位與脫粒軸體部位相切，將葵花盤從入料口進入，下滑到脫粒部位，即軸體和底篩之間，進行脫粒。
圖2.2 入料口
2.2脫粒部分
脫粒部分主要是由脫粒軸體、底篩組成?？ūP在脫粒滾筒和底篩之間進行脫粒，將已脫下的葵花粒從底篩的縫隙漏下，落到下滑板，由倉口排出機體之外，空盤借助于滾筒上的螺旋排列的脫粒齒的螺旋推力和螺旋導向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出機體之外。
圖2.3 葵花脫粒軸體示意圖
2.3篩選部分
篩選部分主要是由底篩完成，無論是工作時還是安裝時，底篩是固定不動的?？摿Ｖ?，再將葵花籽經過底篩，從底篩的縫隙漏出，順著斜滑板滑出機體之外，目的是將葵花盤和葵花籽分開。
圖2.4 脫粒機底篩
2.4機體部分
機體主要包括上機體，下機體。主要作用是將整個脫粒部分與外界隔離開來，實現正常的脫粒功能又防止機械系統對人體造成傷害，是葵花脫粒機的主體部分。上下機體的示意圖如下圖所示。
圖2.5 上機體
圖2.6 下機體
2.5支架部分
支架是葵花脫粒機的主要支撐，它承擔著脫粒機的主要重量和動力、負載和力矩，因此它的設計是許強不許弱的部分。支架部分要各自穩(wěn)定，而且相對固定，以便做到機械在運轉過程中不會產生晃動、歪斜，造成人身危險，使整個機體更為堅固。
圖2.7 支架部分
葵花脫粒機采用電動機作為動力，其特征是，包括料斗、轉盤和刀片，所述的料斗底端通過螺紋連接件固定連接在轉盤上，轉盤上中心處設有一轉軸，轉軸一端設有手柄，轉軸上發(fā)散狀分布有多個刀片；料斗與轉盤相鄰的側面開口并與轉盤之間有容刀片通過的縫隙。
2.6葵花脫粒機的總體設計
為了優(yōu)化葵花脫離機的機型和結構設計，此葵花脫粒機采用馬18馬力~25馬力小四輪拖動，葵花脫粒機和拖拉機為后三點懸掛式連接，將葵花脫粒機的兩個上牽引點，一個上牽引點分別和拖拉機的下牽引板、上牽引拉桿連接起來。調整上牽引拉桿使葵花脫粒機處于水平。葵花脫粒機從入料到脫粒到分離葵花籽和葵花盤，最后將葵花籽和葵花空盤排出機體之外，是葵花脫粒機一體完成的，它最大的優(yōu)點是在短時間內可以完成幾個人的勞動強度，從而提高了工作效率，節(jié)省了勞動時間。此葵花脫粒機有這些優(yōu)點之外，還有安全性能高、效率高、堅固耐用、結構簡單便于維修和保管。
3. 葵花脫粒機傳動系統設計
有關葵花脫粒機5QK~400型的相關設計的參考數據：配套動力18馬力~25馬力小四輪拖拉機，動力傳動軸轉速530~560r/min，運輸間隙≥200，平均生產率≥350kg/h，最高生產率600kg/h，脫離滾筒直徑70cm，長度154cm,在主軸上焊接有成規(guī)律性形狀的圓鋼，總共12個圓鋼齒條呈螺旋均勻安裝，以便葵花盤隨螺旋齒條的螺旋作用排出機體之外。
3.1 配套動力的選擇
配套拖拉機的動力：
（3.1）
動力輸出軸轉速為：
（3.2）
拖拉機動力輸出軸的功率為：
= （3.3）
拖拉機輸出轉矩：
（3.4）
式中：
——拖拉機輸出功率，
——動力輸出軸轉速。
3.2 軸的設計及校核
設計的軸長為1850mm，軸分為4段。第一段軸與皮帶輪連接，其直徑為35mm；第二段軸用來裝軸承的，還需要設計一個軸肩，用來固定軸承：第三段是裝脫粒滾筒的，其直徑40mm。第四段軸裝軸承。
軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，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號剛作為軸的材料。調制處理。第三段軸軸表面淬火，增加其表面的耐磨性能。
經過分析，需對軸進行扭轉校核。
（1）軸的扭矩計算
由式（3-4）知拖拉機輸出轉矩為150.4NM
主軸輸入轉矩：
（3.5）
其中：
——皮帶輪的傳動效率，初選；
——為軸承的傳動效率，初選；
——為軸承的傳動效率，初選。
根據要求，軸扭轉校核公式為：
（3.6）
（2）軸的強度條件：
（3.7）
式中：
——軸的切應力；
——轉矩；
——抗扭截面系數；
——許用扭切應力。
（3）軸的計算簡圖
圖3.1 主軸受力圖
根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖
F為脫粒滾筒的平均阻力，
（3.8）
（3.9）
經計算得：
（3.10）
由此可知
（3.11）
（3.12）
總彎扭矩圖：
圖3.2 彎矩圖
圖3.3 扭矩圖
由彎矩圖可知軸承處是危險截面。
按彎矩合成應力校核軸的強度
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。
（3.13）
其中，
M——總彎矩；
d——直徑
前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表得 。
因為
所以主軸符合強度要求。
3.3 帶輪的設計
根據葵花脫粒機的具體傳動要求，可選取拖拉機和主軸之間用V帶輪的傳動方式傳動，因為在脫粒機的工作工程中，傳動件V帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動，因而使脫粒機平穩(wěn)工作，噪音小等優(yōu)點。雖然在傳動過程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導致兩者的相對滑動，使傳動比不精確但不會影響脫粒機的傳動，因為葵花脫粒機不需要精確的傳動比，只要傳動比比較精準就可以滿足要求，而且，V帶的彈性滑動對脫粒機的一些重要部件是一種過載保護，不會造成機體部件的嚴重損壞，還有V帶及帶輪的結構簡單、制造成本地、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在拖拉機和葵花脫粒機之間選用V帶輪的傳動配合是很合理的。
表3.1 帶輪參數
槽型
直徑
孔徑基準
L
槽數
Z
35
100
70
70 104 4
帶輪材料選灰鑄鐵HT250.
3.4 軸承的選擇
根據軸受力和軸徑的不同，本設計選用的軸承是：深溝球軸承
已知此處軸徑為30mm，所以選內徑為30mm的軸承，在機械設計手冊中選擇深溝球軸承；查表，選擇型號為6007 GB/T276—94的軸承。另一處已知軸徑為30mm，所以選內徑也為30mm的軸承，選擇型號也為6007GB/T276—94的軸承。
所選的軸承基本參數如下：
軸承外徑： b=30mm；D=62mm；B=14mm
基本額定動載荷：C=16.2KN
基本額定靜載荷：C=10.5KN
4.基于SolidWorks軟件的葵花脫粒機三維模型設計
4.1 SolidWorks軟件簡介
SolidWorks軟件是美國SolidWorks公司開發(fā)的三維CAD軟件。是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統，Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。
對于熟悉微軟的Windows系統的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用戶能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的產品投放市場。
在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便而方便的軟件之一。在強大的設計功能和易學易用的操作協同下，使用SolidWorks，整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。
它采用了大家所熟悉的Microsoft Windows圖形用戶界面，在技術內核上基于先進的Parasolid 圖形語言平臺。SolidWorks在國際上得到了廣泛的應用，并以其功能強大，易學易用和技術創(chuàng)新三大特點而深受廣大用戶的喜愛。在眾多的三維CAD軟件中SolidWorks提供了最優(yōu)秀的中文支持，因此，SolidWorks幾乎是中國工程師步入三維CAD階段的首選。
SolidWorks系統主要功能如下：
(1)真正的全相關性，任何地方的修改都會自動反映到所有相關地方；
(2)具有真正管理并發(fā)進程、實現并行工程的能力；
(3)具有強大的裝配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖；
(4)容易使用，可以極大地提高設計效率。
用SolidWorks設計零件的基本流程如圖3.1所示。
圖:4.1 Solidworks設計零件的基本流程圖
4.2葵花脫粒機關鍵部件三維建模
根據結構設計所確定的幾何尺寸，利用Solidworks軟件建立葵花脫粒機的各個部件三維實體模型，以及裝配模型，如圖4.2~4.19所示。
圖4.2支架 圖4.3上箱體
圖4.4機帶輪 圖4.5定子襯套
圖4.6擋料環(huán) 圖4.7切削轉子
圖4.8葵花脫粒機裝配體
4.3本章小結
本章主要工作內容包括：葵花脫粒機結構的設計、運用三維設計軟件SolidWorks 2014進行葵花脫粒機所有零部件及裝配體的三維建模。在三維模型的基礎上運用SolidWorks中由三維圖轉換為二維圖dwg文件的工具自動生成工程圖，在二維繪圖軟件CAD中進行修改，最終完成葵花脫粒機所有零件圖及裝配圖的制作。
5. 葵花脫粒機使用簡述
5.1 葵花脫粒機安全操作規(guī)程注意事項
葵花脫粒機是解決葵花脫粒的問題，起目的是降低勞動者的勞動強度，提高工作效率，節(jié)省工作時間，同時在利用葵花脫粒機時，除了提高勞動效率之外更應該注意安全問題，注意到葵花脫粒機的正確使用，可以避免應用葵花脫粒機時造成人員傷害和脫粒機事故的發(fā)生。下面略述一些常見的事故和原因。
（1）超速運轉，機械“爆炸”
葵花脫粒機的主要工作部件，如脫粒軸體、底篩，軸等，這些零部件所能承受的力是有一定的限度的，當脫粒軸體高速旋轉時，便會產生很大的離心力，如果脫粒軸體的轉速超過一定的范圍，和滾動軸承的老化及拖拉機的功率較高時，就有可能使運動的主軸和主軸上的齒條滾筒與機體相分離，或和葵花脫粒機的上蓋相撞，或和底篩相撞，可以產生很大的沖擊力，這種急速的沖擊會造成葵花脫粒機的爆炸，會危害到工作人員的身體安全，為了避免這種事故的發(fā)生，應當急時的更換機械重要部位零件，定時擰緊緊固螺栓，一提高工作安全系數。
（2）禁止過疲勞或酒后操作
葵花脫粒機的動力很大，雖然用機架和上蓋將齒條滾筒及主軸罩住，加在機體之間，起到安全作用，而且葵花脫粒機的入料口的設計也很合理，但是也同樣禁止過疲勞或酒后操作，主要是由于過疲勞或酒后造作人員的大腦很可能不由造作人員的控制，造成操作人員將身體的某個部位伸入機械，與主軸或齒條滾筒相接觸，由于釘齒滾筒的高速旋轉，會使操作人員的錯誤操作行為造成不必要的傷害，危害到勞動者的安全。因此，為了勞動者的安全，應避免過疲勞或酒后操作。
（3）注意事項
1.初次使用前，應檢查機器上的安全標志、明確使用說明書中安全操作規(guī)程和危險部位安全標志提示的內容。
2.使用機器前，應檢查機器上的安全標志，操作指示牌和產品有無殘損，殘損時應及時補全。
3.每個作業(yè)季節(jié)前，應檢查脫離滾筒上的工作部件有無裂紋和變形。更換部件時，應按使用說明書的要求或有經驗的維修人員的知道下進行。
4.妨礙操作和影響機器安全的部位不應該裝。
5.更換動力時，必須保證主軸轉速在使用說明中或機器明示標識所規(guī)定的范圍之內，外露的傳動部位必須有防護裝置。
7.機器作業(yè)前應進行試運轉，試運轉應無碰擦、無異常聲響和震動。滾動旋向應正確，轉速應符合作用說明書中的規(guī)定，嚴禁超速工作。
8.啟動機器前應給出信號，確認機器旁邊沒有人時可起動。
9.嚴禁酒后、孕婦、未成年人操作，操作人員工作時應扎緊袖口，留長發(fā)時應戴防護帽。
10.作業(yè)時緊將手伸入喂料口，出籽口以及其他危險運動部件內。
11.排料口的正前方嚴禁站人。
12.作業(yè)時嚴禁將石頭、木頭、金屬等堅硬物喂入機內。
13.作業(yè)時候發(fā)現堵塞其他異常應立即停機，切斷動力后方可進行清理檢查。
14.軸承座和其他運動部件上的螺栓不得有松動現象，并按使用說明書的要求定期檢查。
5.2 葵花脫粒機的安裝、調整和使用
（1）葵花脫粒機與拖拉機的連接
葵花脫粒機和拖拉機為后三點懸掛式連接，將葵花脫粒機的兩個上牽引點，一個上牽引點分別和拖拉機的下牽引板、上牽引拉桿連接起來。調整拖拉機下牽引拉板拉鏈使其經緊，然后調整上牽引使葵花脫粒機處于水平。
當和有氣泵皮帶小四輪拖拉機配套時，可將皮帶輪拆下，換上與葵花脫粒機要求相適應的皮帶輪，掛接上相應的皮帶輪即可。
當和無氣泵皮帶輪的小四輪拖拉機配套時，把拖拉機皮帶防護罩卸下，將離全器三角皮帶卸下兩根，掛上隨機所配兩根皮帶。
（2）調整
葵花脫粒機和拖拉機連接好以后，應檢查皮帶是否平直，不正時請予以調整，以運轉時不掉皮帶為佳，傳動皮帶張緊度要調整適當，可通過張緊輪在機架上的不對位置來調整，調整合適后，緊固各個螺栓。
（3）試運轉
機組連接好以后，分離離合器，啟動柴油機，以小油門把機組帶動起來，使機組空轉30秒，檢查有無摩擦及碰撞等異常聲音。
（4）田間工作
在田間工作時，應在葵花脫粒機的支腳下墊上長木板，以防機器下陷。盡可能使機器保持水平。在喂葵花時，要均勻喂入，不可整筐、整袋喂入，嚴謹將石子、鐵器等異物喂入機內，防止打壞機器。發(fā)現有堵塞現象時，立即進行清理。清理排除故障時，首先將拖拉機熄火，嚴謹拖拉機未熄火時排除故障。
5.3 葵花脫粒機的保養(yǎng)與維修
（1）使用中的保養(yǎng)
1.每班作業(yè)完畢，及時清除機具上的雜物，以防銹蝕。
2.每班工作前，檢查各工作部件有無變形或損壞若發(fā)現問題及時予以校正或更換。
3.旋轉的部件，每班必須加注潤滑油、脂一次。
4.每工作3~5個班次，打開機器檢查，清除雜物。
5.長距離運輸前和每班作業(yè)后都應全面檢查各緊固件的連接情況，如有松動，立即予以緊固。
（2）入庫停放前的保養(yǎng)
1.徹底清除機具表面及里面的雜物，并進行涂油防銹處理。
2.檢查機具的磨損、變形、損壞、缺件情況及軸承、軸套的間隙，及時調整、換件，或及時采購配件，使來年的工作有保證。
3.機具停放在庫房內，防日曬，防雨淋，最好罩上蓬蓋。
總結
葵花產業(yè)作為主要的經濟作物在我國得到了長足的發(fā)展。油用葵花已成為四大油料作物之一，食用葵花的發(fā)展更快，在全國葵花種植面積中占70%以上。我國的葵花多種植在北方冷涼地區(qū)，從黑龍江一直到，且多分布在干旱瘠薄土地和鹽堿地上，是農民增收的一個非常好的經濟作物?？摿C作為葵花成品加工領域的一種重要食品機械設備，其結構設計有重要的工程意義。
本文主要圍繞葵花脫粒機的結構設計為中心，在基于葵花脫粒原理分析的基礎上，提出葵花脫粒機結構設計的整體方案，選定方案后基于實用、夠用的原則，從滿足任務書中正常工程需求出發(fā)，進行結構設計、尺寸設計，整體裝配設計。最后統籌整個設計，完成葵花脫粒機的總體設計。
具體來說，根據葵花脫粒的基本原理，完成葵花脫粒機的方案設計。從滿足任務書的工程需求出發(fā)，選定所需的葵花脫粒機實施方案，并進行關鍵尺寸的計算。根據方案的確定完成葵花脫粒機整體設計?；赟olidWorks2014軟件完成葵花脫粒機的三維實體實際，基CAD軟件完成所有零部件及裝配體的二維圖定制。
致謝
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