本科畢業(yè)論文一種水稻稻穗自動脫粒系統(tǒng)機械設(shè)計

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1、本科畢業(yè)論文 題 目一種水稻稻穗自動脫粒系統(tǒng)機械設(shè)計Mechanical Design of an Automatic Paddy Rice Threshing System姓 名學(xué) 號專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師職 稱中國武漢二一四年六月一種水稻稻穗自動脫粒系統(tǒng)機械設(shè)計目 錄摘 要IAbstractII1前言11.1實驗用水稻脫粒儀研究的目的和意義11.2目前發(fā)展現(xiàn)狀11.3本課題主要研究內(nèi)容及目標22 UG實體建模技術(shù)22.1 UG的草圖繪制22.2 UG的特征建模22.3 UG的裝配33實驗用水稻脫粒儀的設(shè)計33.1整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及工作原理33.2實驗用水稻脫粒儀零件的設(shè)計43.

2、2.2同步傳送帶的設(shè)計53.2.3主軸的設(shè)計74 水稻脫粒儀的三維實體建模84.1電動機的建模84.2 小帶輪和大帶輪的建模104.3主軸的建模134.4 軸承的建模144.5 滾筒和與之嚙合的傳送帶的建模204.6 擋板的建模234.7 螺栓和螺母的建模234.8 鍵的建模254.9 機架的建模264.10 水稻脫粒儀的實體裝配305 總結(jié)34參考文獻35致 謝37摘 要本次設(shè)計主要包括電動機的選擇，同步帶的設(shè)計以及主軸的設(shè)計。使用軟件UG對部件進行建模，并裝配。本課題設(shè)計的實驗用水稻脫粒儀，工作原理就是靠擋板的縫隙阻礙水稻稻粒通過，莖桿可以通過，而稻粒將被脫下。本課題用的是三維實體建模軟件

3、UG對脫粒儀建模。UG是全方位的三維設(shè)計軟件，集合了工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、機構(gòu)功能仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理功能于一體，模塊眾多。利用UG建模以及鈑金設(shè)計模塊對葉面積測量儀各部件進行建模，可以方便直觀的觀察各零部件，隨時修改參數(shù)。利用UG的裝配功能，可以對建立的零部件模型進行裝配，增強了設(shè)計的真實感。本論文設(shè)計的水稻脫粒儀結(jié)構(gòu)簡單，精度高，可以為科研人員節(jié)約時間，解放勞動力。關(guān)鍵詞：脫粒；UG；建模；裝配AbstractThis design mainly including the selection of motor, the design of the synchronous belt

4、 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 project. The operating principle of this rice thresher is that using the gap of the baffle to stop rice grains getti

5、ng 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 threshing device. UG is a comprehensive 3D design software, a collection of functions such as industrial design,

6、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 instrument with UG model and sheet metal design module, we can observe each part conveniently and intuitively, an

7、d 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 designed in this paper has the advantages of simple structure, high precision, and saving time for scientific rese

8、arch personnel, liberating the workforce. Keywords: Threshing; UG; Modeling; AssemblyI1前言1.1實驗用水稻脫粒儀研究的目的和意義水稻的原產(chǎn)地就是中國，現(xiàn)在在世界各地都有分布。在世界上接近一半的人口，都把大米作為自己的主食，我國的南方的主食基本上都是大米。由此可見水稻對人類的重要性?！半s交水稻之父”袁隆平院士研究的雜交水稻極大的提高了水稻的產(chǎn)量，讓我國的糧食得到迅速的增產(chǎn)，取得了非常大的經(jīng)濟和社會效益，很好的解決了我國乃至世界上的糧食問題，讓許多人填飽了肚子。我校的張啟發(fā)院士長年以來一直從事轉(zhuǎn)基因水稻的研究，

9、他提出了“綠色超級稻”的構(gòu)想和目標，如果“綠色超級稻”研制成功并推廣種植的話，對我國的農(nóng)業(yè)無疑是一此偉大的革命。在水稻的研究過程中，用于做科研的水稻的稻粒不允許有半點損壞，而普通的農(nóng)用水稻脫粒儀都會對水稻稻粒造成不同程度的損壞?，F(xiàn)在我校以及其他農(nóng)業(yè)院校和水稻研究機構(gòu)，對水稻的脫粒都是用手工的方法，一點一點的脫。這樣的脫粒方法效率低下，耗用時間多。為了減少水稻研究人員勞動強度，解約水稻研究人員的寶貴時間。需設(shè)計一種水稻脫粒儀，專門用于脫做科研的水稻的稻粒。1.2目前發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)在不管國內(nèi)還是國外，農(nóng)用的水稻脫粒儀都會對水稻的稻粒產(chǎn)生損壞。而科研對水稻稻粒要求特別高，不允許有半點損壞。因為這種專門用

10、于科研實驗用水稻脫粒儀的需求量很少，所以沒有廠家會大批量的生產(chǎn)這種脫粒儀，現(xiàn)在市場上并沒有這種脫粒儀。現(xiàn)在市場上的脫粒儀主要有全喂入式大型水稻聯(lián)合收割機和半喂入式小型水稻脫粒機，并且這兩種機器大都采用雙滾筒結(jié)構(gòu)。其中全喂入式大型水稻聯(lián)合收割機采用的脫粒方式基本都是沖擊、摩擦、碾壓、振動相結(jié)合，半喂入式小型水稻脫粒機采用的脫粒方式基本上是摩擦、沖擊、梳刷相結(jié)合。不管是全喂入式大型水稻聯(lián)合收割機還是半喂入式小型脫粒機，現(xiàn)在的技術(shù)都能達到脫得干凈，谷粒破碎、暗傷少的要求。但我們的科研用水稻稻粒是不允許用一點破碎和暗傷的，所以現(xiàn)在市場上沒有能滿足科研要求的脫粒儀。因此只能靠各個研究機構(gòu)自己設(shè)計，自己聯(lián)

11、系廠家生產(chǎn)制造。1.3本課題主要研究內(nèi)容及目標1） 完成實驗用水稻脫粒儀的整機結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要零部件參數(shù)的設(shè)計包括電動機的選擇，同步帶的設(shè)計，軸的設(shè)計。2） 運用UG軟件完成零部件的設(shè)計，并完成整機的裝配。2 UG實體建模技術(shù)Unigraphics(簡稱UG)是西門子公司出品的，交互式計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造（CAD/CAM）系統(tǒng)。此軟件功能強大，可以完成復(fù)雜的實體以及各種造型的建構(gòu)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計，模具設(shè)計，NC加工?；谄鋸姶蟮膹?fù)合式建模工具，設(shè)計人員可以根據(jù)自身需求來選擇適合自己的建模方式?，F(xiàn)在UG已經(jīng)成為了模具行業(yè)里面三維設(shè)計的最主要的應(yīng)用。2.1 UG的草圖繪制繪

12、制草圖是創(chuàng)建UG立體模型的第一步，是UG三維造型的基礎(chǔ)。用戶所有的三維建模都是從草繪開始的，草圖繪制時需要確定一個繪制平面，然后通過曲線表達出繪制意圖，并在此平面上修改。然后再通過一下拉伸，旋轉(zhuǎn)等命令，實現(xiàn)一些參數(shù)化的建模。2.2 UG的特征建模UG是一款以創(chuàng)建三維實體造型為主的三維圖形設(shè)計軟件，而特征正是組成三維實體造型的基本元素。特征主要包含基準特征、體素特征、掃描特征、設(shè)計特征等幾部分（黎震等，2009）。根據(jù)產(chǎn)品的不同，繪制時可以選擇不同建模模塊。但UG又是很靈活的，在不同的特征之間可以相互轉(zhuǎn)換。2.3 UG的裝配UG裝配模塊不僅能快速組合零部件成為產(chǎn)品，而且在裝配中，可以參考其他部件

13、進行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計，并可以對裝配建模模型進行間隙分析，重量管理等相關(guān)操作。在完成裝配模型后，還可以建立爆炸視圖和動畫。（劉昌麗等，2012）UG的裝配方式一般分為自頂向下裝配、自底向上裝配、混合裝配三種裝配方式。本次設(shè)計采用的是混合裝配。3實驗用水稻脫粒儀的設(shè)計3.1整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及工作原理本課題設(shè)計的水稻脫粒儀的主要結(jié)構(gòu)有機架、脫粒裝置、傳動裝置、收集盒和控制部分等。脫粒裝置包括擋板、同步傳送帶和滾筒。其中擋板是靠中間的縫隙來給水稻脫粒，脫粒儀擋板的縫隙寬度一般設(shè)置為2mm的寬度，水稻的莖桿可以通過縫隙，而稻穗比較寬，會被擋在擋板的一側(cè)，不能穿過。把整根水稻莖干穿過擋板時，這根水稻莖桿上的稻穗

14、便留在了擋板的一側(cè)。，這樣的脫粒方式可以有效的防止稻粒破碎和造成暗傷。擋板可以通過螺絲的松緊來調(diào)節(jié)縫隙的大小。同步帶和滾筒的作用主要是夾緊水稻莖桿，并拖著莖桿向前運動。傳動裝置包括電動機、小帶輪、大帶輪和同步帶。電動機為同步嚙合帶和滾筒提供夾緊水稻莖桿并使水稻莖桿運動的動力。因為整個水稻莖桿運動的速度要求較小，所以電動機的轉(zhuǎn)速不能太快。一般的電動機是無法直接滿足低速要求的，因此傳動裝置構(gòu)成一級減速機構(gòu)，將電動機輸出的高轉(zhuǎn)速，變成同步嚙合帶和滾筒所需要的低轉(zhuǎn)速?？刂撇糠职妱訖C、開關(guān)和調(diào)速旋鈕以及急停開關(guān)，電動機、開關(guān)、調(diào)速旋鈕、 開關(guān)是通過串聯(lián)電路串聯(lián)起來的。3.2實驗用水稻脫粒儀零件的設(shè)計

15、3.2.1電動機的設(shè)計（1）選擇電動機的類型：選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠三相異步電動（2）選擇動率：設(shè)運輸帶速度為V=0.3ms,設(shè)有效拉力的大小為F=2000N，工作機所需的效率=0.940.96，在此取=0.94P=0.63KW （1）取同步帶的傳動效率為=0.96電動機的輸出功率P=0.66KW （2）（3）確定電動機的轉(zhuǎn)速：滾筒主傳動軸直徑設(shè)為D=100mm滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為n=57.28rmin （3）同步帶傳送比范圍i=1020，所以電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為:（1020）57.28=（572.81145.6）r/min。 （4）根據(jù)輸出功率P=0.66KW，轉(zhuǎn)速范圍（572

16、.81145.6）r/min，查表（王世剛等，2010）選擇電動機為Y90S-6，其參數(shù)如表1所示：表1. 電動機Y90S-6參數(shù)Table 1. Parameters of motor Y90S-6功率/KW電流/A轉(zhuǎn)速/（r/min）效率/%0.752.391072.53.2.2同步傳送帶的設(shè)計（1） 確定計算功率P,工況系數(shù)K：查表得K=1.3（王寧俠，2010）P=KP=1.3=0.975KW （5）（2）選擇同步帶型號、節(jié)距p：根據(jù)計算功率P=0.975KW，小帶輪轉(zhuǎn)速（電動機轉(zhuǎn)速）n=910 r/min，查圖（王寧俠，2010）可以確定帶的型號為L型 ，L型參數(shù)如表2所示：表2.

17、L型標準同步帶參數(shù)Table 2. L standard synchronous belt parameters節(jié)距p齒形角2齒根厚s齒高h帶高h齒根圓角半徑r齒頂圓角半徑r9.525404.651.913.60.510.51（3） 確定小帶的輪齒數(shù)z和大帶輪齒數(shù)z： 模數(shù)m=3.03 （6）一般取小帶輪齒數(shù)zz，z根據(jù)模數(shù)m查表（王寧俠，2010）得z=16 。考慮到可能會發(fā)生根切，所以小帶輪齒數(shù)z=18，傳動比i=10，大齒輪齒數(shù)z=i z=10=180 。（4） 小帶輪節(jié)圓直徑d和大帶輪節(jié)圓直徑d的計算： d=zm=183.03=54.54mm （7） d=zm=545.4mm (8)驗

18、算帶速： 帶速必須滿足以下公式V=v （9） 算式中，當m=1.53mm時，v=4050m/s；當m=45mm時，v=3540m/s；當m=711m/s時，v2530m/s 。此處m=3.03 ，v=2.59735m/s (10)（5） 確定中心距a和帶長L：初定中心距a0.7（d+d）2（d+d） （11） 0.7（54.54+545.4）2（54.54+545.4），419.958mm1199.88mm 初定中心距a=600mm名義長度：L=2a+=2242.29mm （12）查表（王寧俠，2010）選取帶長L=2286mm根據(jù)選定帶長L計算中心距a，中心距可調(diào)時：a= a+=600+=6

19、22mm 。 （13）（7）小帶輪嚙合齒數(shù)z的計算： z8 （14）一般要求z，通常m2mm時，z=4；m2mm時，z=6此處z（王寧俠，2010）電動機和傳動軸構(gòu)成一級減速裝置，其運動和動力參數(shù)如表3所示：表3. 電動機軸和主傳送軸的運動和動力參數(shù)Table 3. Kinematic and dynamic parameters of the motor shaft and the main transmission shaft電動機軸主傳送軸轉(zhuǎn)速n/（r/min）91091功率P/KW0.750.72扭矩T/（N*m）7.8775.56傳送比i10效率0.963.2.3主軸的設(shè)計（1） 選

20、擇軸的材料：此軸傳遞的功率和轉(zhuǎn)速都不高，是一般用途的軸，沒有什么特殊要求，所以材料選擇45號鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查表可以得到許用應(yīng)力=60MPa.（2） 計算軸的最小直徑：d=C* （15） 查表（程友聯(lián)等，2011）得到C=118107，在此取C=112d=C*=112=22.32mm (16)（程友聯(lián)等，2011） （3）考慮軸上需要鍵槽，所以選定軸的最小直徑為30mm。其設(shè)計圖如下圖1所示：圖1. 軸Fig.1 Shaft4 水稻脫粒儀的三維實體建模4.1電動機的建模（1）打開UG，建立模型建模，文件命名為“diandongji.prt”。（2）用矩形命令畫出一個邊長為200mm的正方形。用

21、圓命令在正方形的四個角各畫直徑為60mm的圓。（3）用快速修剪命令將正方形的四個直角剪掉，四個圓只留下與正方形重疊的四分之一圓弧。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離選擇0mm，結(jié)束距離選擇250mm，點擊確定。（4）選擇拉伸命令，曲線選擇剛剛拉伸的圖形的底面，用矩形命令再畫一個邊長為200mm的正方形與之前的正方形重合，同樣用圓命令在正方形的四個角畫直徑為60mm的圓，用直線命令連接正方形的對角線。（5）用快速修剪命令，剪掉正方形的對角線，但圓內(nèi)的留著。用圓命令，捕捉剩下的對角線的中心，以此為圓心畫四個直徑為10mm的圓。用修剪命令將除直徑為10mm的小圓和正方形以外的所有線修剪掉。點擊完

22、成草圖，在對話框中，開始距離選擇0mm，結(jié)束距離選擇10mm。點擊確定。（6）選擇拉伸命令，曲線選擇剛拉伸的正方形的底面，用直線命令，連接正方形的對角線，用圓命令，捕捉對角線相交點，畫直徑為100mm的圓。用快速修剪命令交掉除圓外所有的線段。點擊完成草圖，在彈出的對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為40mm。點擊確定。（7）選擇拉伸命令，曲線選擇剛拉伸圓柱的底面，用圓命令畫一個直徑為50mm的同心圓，點擊完成草圖，在對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為50mm。點擊確定。(8) 選擇拉伸命令，曲線選擇剛拉伸圓柱的底面，用圓命令畫一個直徑為26mm的同心圓，點擊完成草圖，在對

23、話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為32mm.點擊確定。（9）選擇拉伸命令，曲線選擇剛拉伸圓柱的底面，用圓命令畫一個直徑為26mm的同心圓，過圓心畫一條垂直方向的線段與圓周相交，用線段命令，畫一條4mm線段，起點為之前畫的線段與圓周的交點，終點指向圓心。用直線命令，畫一條8mm線段，與4mm的線段垂直，且它的中點在4mm線段的終點處。（10）用直線命令在8mm線段的兩端各畫一條線段垂直與8mm的線段，且終點在圓周上，并且距離最短。用快速修剪命令，將線都剪掉，保留8mm線段，以及兩端點的線段與圓弧形成的封閉區(qū)域。點擊完成草圖，在彈出的對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為-32m

24、m，布爾運算設(shè)置為求差，點擊確定。（11）選擇拉伸，在拉伸對話框中曲線選擇軸的任意底面，用圓命令畫一個與底面相同大小的圓，點擊完成草圖，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為2mm，布爾運算設(shè)置為求和，拔模設(shè)置為從起始限制，角度設(shè)置為45，點擊確定。然后用此命令對軸的另兩個底面進行倒圓角。最外面的底面在拉伸時，結(jié)束距離應(yīng)設(shè)置為1。得到如圖2所示電動機：圖2. 電動機的三位實體模型Fig.2 The three entity model of the motor4.2 小帶輪和大帶輪的建模（1）打開UG，新建模型建模，命名為“xiaodailun.prt”。（2）選擇拉伸命令，曲線選擇草繪，用圓命

25、令畫兩個同心圓，一個直徑為54.54mm，一個為26mm。用直線命令畫一條過圓心，與圓周相交的垂直線段。再在此線段的左右兩邊分別畫一條過圓心，與圓周相交且與此線段夾角為10的線段。垂直線段在圓周以外的線段保留8mm，其余剪掉。剪掉后在此線段圓周外的終點作為起點，分別畫兩條線段，終點是之前畫的與此線段夾角為10的兩條線段與圓周的交點。剛畫的兩條線段保留，其余的線段用快速修剪命令剪掉。（3）選擇陳列命令，曲線選擇剩下的兩條線段，陣列布局設(shè)置為圓，指定點選擇圖中的圓心，間距選擇數(shù)量和跨距，數(shù)量選擇18，跨角設(shè)置為360，點擊確定。（4）用直線命令過圓心，畫一條豎直向上的直線段，其終點過圓周3.3mm

26、。在其終點處，再畫一條長度為8mm的線段，與其垂直，并且中點在其終點上。在8mm線段的兩端各畫一條豎直向下的直線，與圓周相交。用快速修剪命令，將小圓內(nèi)部的線剪掉，3.3mm的線段剪掉，小圓的短圓弧剪掉。點擊完成草圖，在彈出的對話框中，開始距離選擇0mm，結(jié)束距離選擇30mm，點擊確定。得到如圖3所示小帶輪：圖3. 小帶輪的三維實體模型Fig.3. The three entity model of the the small pulley（5）選擇拉伸命令，曲線選擇草繪，用圓命令畫兩個同心圓，一個直徑為545.4mm，另一個直徑為26mm。用直線命令畫一條過圓心，與圓周相交，的垂直線段。再在此

27、線段的左右兩邊分別畫條，過圓心，與圓周相交，與此線段夾角為1的線段。（6）垂直線段在圓周以外的線段保留8mm，其余剪掉。剪掉后在此線段圓周外的終點作為起點，分別畫兩條線段，終點是之前畫的與此線段夾角為1的兩條線段與圓周的交點。剛畫的兩條線段保留，其余的線段用快速修剪命令剪掉。（7）選擇陳列命令，曲線選擇剩下的兩條線段，陣列布局設(shè)置為圓，指定點選擇圖中的圓心，間距選擇數(shù)量和跨距，數(shù)量選擇180，跨角設(shè)置為360。點擊確定。（8）用直線命令過圓心，畫一條豎直向上的直線段，其終點過圓周3.3mm。在其終點處，再畫一條長度為8mm的線段，與其垂直，并且中點在其終點上。在8mm線段的兩端各畫一條豎直向下

28、的直線，與圓周相交。用快速修剪命令，將小圓內(nèi)部的線剪掉，3.3mm的線段剪掉，小圓的短圓弧剪掉。點擊完成草圖，在彈出的對話框中，開始距離選擇0mm，結(jié)束距離選擇30mm，點擊確定。得到如圖4所示大帶輪：圖4. 大帶輪的三維實體模型Fig.4. The three entity model of the the big belt pulley4.3主軸的建模（1）打開UG，建立建模模型，選擇拉伸命令，在對話框中曲線選擇草繪，在草繪任務(wù)中用圓命令畫一個直徑為100mm的圓，點擊完成草圖。然后在彈出的拉伸對話框中開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為400mm，點擊確定。（2）選擇拉伸命令，曲線選擇拉

29、伸的圓柱的一個底面，在圓柱底面中心點，以此為圓心用圓命令畫一個直徑為30mm的圓，點擊完成草圖，在彈出的對話框中，開始距離設(shè)置為-440mm，結(jié)束距離設(shè)置為40mm，布爾運算選擇求和，點擊確定。（3）選擇拉伸命令，在對話框中曲線選擇剛拉伸的圓柱的底面，在剛拉伸的圓柱底面用圓命令畫一個直徑為26mm的同心圓，點擊完成草繪。在彈出的拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為90mm，點擊確定。（4）選擇拉伸命令，在對話框中曲線選擇剛拉伸的圓柱底面，在剛拉伸的圓柱底面，用直線命令畫一條4mm的線段，線段一段在圓周上，另一端指向圓心。然后用直線命令畫一條8mm的線段，其中心點在4mm線段指向圓

30、心的端點上，用約束命令，使兩條線段垂直。在8mm線段的兩端各畫一條線段垂直與8mm的線段，且終點在圓周上，并且距離最短。用圓弧命令中的三點確定圓弧，畫出剛畫的兩條線段的終點之間與圓周重合的圓弧。用快速修剪命令，去掉4mm的線段。點擊完成草繪，在彈出的對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為-32mm，布爾運算設(shè)置為求差，點擊確定。（5）選擇拉伸，在拉伸對話框中曲線選擇軸的任意底面，用圓命令畫一個與底面相同大小的圓，點擊完成草圖，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為2mm，布爾運算設(shè)置為求和，拔模設(shè)置為從起始限制，角度設(shè)置為45，點擊確定。然后用此命令對軸的各個底面進行倒圓角。得到主傳動軸

31、，如圖5所示：圖5. 主軸的三維實體模型Fig.5. The three entity model of the spindle4.4 軸承的建模（1）打開UG，新建一個建模模型，命名為“zhoucheng1.Prt”（2）選擇“插入”“設(shè)計特征”“回轉(zhuǎn)”命令。在回轉(zhuǎn)命令對話框里面選擇草繪，以X-Y平面作為草繪平面。（3）選用直線命令畫一條水平直線，再畫一條豎直直線。用約束工具讓兩條直線都經(jīng)過坐標原點。用轉(zhuǎn)換至參考對象命令，將兩條直線變?yōu)閰⒖季€。（4）用直線命令畫一條在X軸正方向距離原點15mm的28mm的豎直線，且被水平參考線平分。在豎直線的兩端延X軸正方向各畫一條8mm的與其垂直的線段。再

32、將兩條剛畫好的線段連起來。（5）在豎直線段與水平參考線交點出，延X軸正方向15mm處，用圓命令畫一個直徑為20mm的圓。用快速修剪命令將草繪圖修剪成如圖6的圖形：圖6. 軸承建模過程中修剪成的草繪圖形1Fig.6. Bearing in the process of modeling the sketch in figure 1 pruning（6）點擊完成草圖，在回轉(zhuǎn)對話框中，旋轉(zhuǎn)軸選擇YC軸，旋轉(zhuǎn)中心選擇原點，開始角度設(shè)置為為0，結(jié)束角度為設(shè)置為360.點擊確定即可以得到一個回旋體1如圖7所示：圖7. 回旋體1的三維實體模型Fig.7. The three entity model of

33、the rondo form1（7）再新建一個建模模型，命名為“zhoucheng2.prt”，同樣的選擇“插入”“設(shè)計特征”“回轉(zhuǎn)”。在對話框里面選擇草繪，以X-Y平面作為草繪平面。選用直線命令畫一條水平直線，再畫一條豎直直線。用約束工具讓兩條直線都經(jīng)過坐標原點。用轉(zhuǎn)換至參考對象命令，將兩條直線變?yōu)閰⒖季€。運用直線和快速修剪命令做成如下圖8所示草繪圖（方法同上面）：圖8. 軸承建模過程中修剪成的草繪圖形2Fig.8. Bearing in the process of modeling the sketch in figure 2 pruning（8）點擊完成草圖，然后在旋轉(zhuǎn)對話框里面旋轉(zhuǎn)軸

34、選擇YC軸，旋轉(zhuǎn)中心選擇原點，旋轉(zhuǎn)開始角度設(shè)置為為0，旋轉(zhuǎn)結(jié)束角度設(shè)置為為360.點擊確定，得到如下圖9所示回旋體2：圖9. 回旋體2的三維實體模型Fig.9. The three entity model of the rondo form 2（9）點擊拉伸命令，最拉伸對話框中曲面選擇草繪平面，在草繪平面的原點用圓命令畫一個直徑為20mm的圓。點擊完成草繪，在拉伸對話框中，結(jié)束選擇貫通，布爾運算選擇求差，點擊確定。（10）選擇“插入”“關(guān)聯(lián)對象”“對特征形成圖樣”命令，在對話框中選擇特征為拉伸（在部件導(dǎo)航器中選中拉伸），布局選擇圓形，旋轉(zhuǎn)軸選擇YC軸，旋轉(zhuǎn)中心選擇原點，總數(shù)設(shè)置為9個，角度設(shè)

35、置為40.點擊確定，得如下圖10所示回旋體3：（11）新建一個建模模型，命名為“zhoucheng3.prt”，選擇“插入”“設(shè)計特征”“球”命令，在對話框中，類型選擇中心點和直徑，中心點選擇原點，直徑為20mm，得到如圖11所示球體：（12）新建裝配建模，命名為“zhouchengzp.prt”，在添加組件對話框中，點擊打開，選擇文件“zhoucheng1.prt”，坐標選擇絕對原點，點擊確定。（13）選擇“裝配”“組件”“添加組件”命令，在對話框中點擊打開，選擇“zhoucheng2.prt”文件，定位選擇絕對原點，點擊確定。（14）選擇“裝配”“組件”“添加組件”命令，在對話框中點擊打開

36、，選擇“zhoucheng3.prt”文件，定位選擇“選擇原點”，設(shè)置中的引用集選擇模型，點擊確定。在點對話框中將X和Y定義為0mm，Z定義為30mm，點擊確定。圖10. 回旋體3的三維實體模型Fig.10. The three entity model of the rondo form 3圖11. 球體的三維實體模型Fig.11. The three entity model of the sphere（15）選擇“裝配”“組件”“創(chuàng)建組件陳列”命令，在類選擇命令框中，點擊選擇對象，并選中球，點擊確定。在彈出的創(chuàng)建組件陳列對話框中，陣列定義選擇為圓形，點擊確定。然后在接著彈出的創(chuàng)建圓形陣列

37、的對話框中選擇圓柱面，并在圖中選擇最外面的圓筒，然后再回到創(chuàng)建組件陣列對話框中，總數(shù)設(shè)置為9個，角度設(shè)置為40，得到如下圖12所示回旋體4：圖12. 回旋體4的三維實體模型Fig.12. The three entity model of the rondo form 4（16）選擇“裝配”“組件”“新建組件”命令，在對話框中選擇建模，文件命名為“zhoucheng.prt”，在新彈出的對話框中選擇確定。（17）在裝配導(dǎo)航器中，選中最后一個選項，右擊設(shè)置為工作部件。選擇“插入”“設(shè)計特征”“回轉(zhuǎn)”命令，在對話框中選擇草繪。在草圖對話框中仍然以X-Y平面為繪圖平面。（18）選用直線命令畫一條水平

38、直線，再畫一條豎直直線。用約束工具讓兩條直線都經(jīng)過坐標原點。用轉(zhuǎn)換至參考對象命令，將兩條直線變?yōu)閰⒖季€。同上面一樣運用直線，圓，修剪命令畫出草繪圖，再點擊完成草圖。在旋轉(zhuǎn)對話框中，旋轉(zhuǎn)軸還是選擇YC，旋轉(zhuǎn)中心還是原點，旋轉(zhuǎn)開始角度為0，結(jié)束角度為360，點擊確定，得到如下圖13所示軸承：圖13. 軸承的三維實體模型Fig.13. The three entity model of the bearing4.5 滾筒和與之嚙合的傳送帶的建模（1）打開UG，建立建模模型，命名為“guntong.prt”。（2）選擇拉伸命令，在拉伸命令對話框中，曲線選擇中點擊草繪，在創(chuàng)建草圖對話框中，平面選擇自動判

39、斷，點擊確定。（3）用圓命令，畫一個直徑為100mm的圓。用直線命令畫一條過圓心的直線，在直線與圓心的交點處畫一條與圓平行的直線，以此為基準，畫一個等邊三角代替滾筒嚙合齒（考慮到實際生產(chǎn)中，如果滾筒和同步帶的嚙合齒具體形狀設(shè)計出來，廠家很難做的出來，而這個的要求僅僅是能嚙合就行，所以在市場上購買能嚙合的滾筒和傳送帶直接拿來使用。）（4）選用陳列曲線命令，曲線選擇為等邊三角形，布局設(shè)置為圓，指定點選擇為圓心，間距設(shè)置為節(jié)距和跨距，節(jié)距角設(shè)置為10，跨距角設(shè)置為360，點擊確定。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，方向設(shè)置為自動判斷，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為400mm，點擊確定。（5）在選擇

40、拉伸命令，曲線選擇已經(jīng)拉伸完的圖中的一個底面，在草繪圖中用圓命令，使用三點確定一個圓的方法，把底面的圓畫出來，在底面畫一個同心圓，直徑為30mm。運用快速修剪工具將大圓去掉。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為40mm，其他的選項為默認值。點擊確定。再用同樣的方法在另一個底面拉伸一個軸。（6）選擇拉伸，在拉伸對話框中曲線選擇軸的任意底面，用圓命令畫一個與底面相同大小的圓，點擊完成草圖，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為2mm，布爾運算設(shè)置為求和，拔模設(shè)置為從起始限制，角度設(shè)置為45，點擊確定。然后用此命令對軸的另一個底面進行倒圓角。得到如下圖14所示滾筒：圖14

41、. 滾筒的三維實體模型Fig.14. The three entity model of the roller（7）打開UG，建立模型建模，命名為“niehe.prt”，選擇拉伸命令，在對話框中選擇曲線選用草繪。（8）用圓命令畫出一個直徑為100mm，另一個直徑為120mm的同心圓，距同心圓圓心水平方向480mm處再畫一個相同的同心圓。（9）運用直線命令，在兩個同心圓之間，大小對應(yīng)的圓畫出與水平方向平行的兩條切線。在一個大圓與直線相切處畫一個等腰三角形，代替嚙合齒，運用快速修剪工具，將多余的線段剪掉。（10）選擇陣列曲線命令，在陣列曲線對話框中，曲線選中圖中的嚙合齒，布局設(shè)置線性，設(shè)置線性對象

42、為與要陣列的嚙合齒相鄰的一條直線，間距設(shè)置為節(jié)距和跨距，節(jié)距設(shè)置為10mm，跨距設(shè)置為480mm，點擊確定。相對的另一條直線運用相同的方法陣列,但節(jié)距應(yīng)設(shè)置為-10mm，跨距設(shè)置為-480mm。（11）選擇陣列曲線命令，在陣列曲線對話框中，曲線選中圖中的嚙合齒，布局設(shè)置為圓心，指定點設(shè)置為原點，間距設(shè)置為節(jié)距和跨距，節(jié)距角設(shè)置為10，跨角設(shè)置為180，點擊確定。另一個相對的半圓運用相同方法陣列，但節(jié)距角應(yīng)設(shè)置為-10，跨角應(yīng)設(shè)置為-180。點擊完成草繪，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為-400mm，布爾運算設(shè)置為求和，點擊確定。得到如圖15所示嚙合帶：圖15. 嚙合帶的三維

43、實體模型Fig.15. The three entity model of the mesh belt 4.6 擋板的建模（1）打開UG，新建模型建模命名為“dangban.prt”。（2）選擇拉伸命令，在拉伸對話框中曲線選擇草繪。用矩形命令畫一個長為400mm，寬為15mm的矩形。在距離矩形兩端各22mm處的中點，以此中點為圓心畫兩個直徑為10mm的圓。（3）點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為8mm。點擊確定，得到如圖16所示擋板：圖16. 擋板的三維實體模型Fig.16. The three entity model of the baffle4.7 螺栓和

44、螺母的建模（1）螺栓選用標準件GB-T5781-2000,M1035。打開UG，新建模型建模，命名為“l(fā)uoshuann.prt”，點擊重用庫，選擇“GB Standard Parts”“Bolt”“Hex Head”，選擇文件“GB-T5781-2000”，右擊選項選擇添加至裝配，在對話框中的選擇M10,L選擇35mm。點擊文件另存為，保存文件名為“l(fā)uoshuann.prt”得到如圖17所示螺栓：圖17. 螺栓的三維實體模型Fig.17. The three entity model of the bolt(2) 螺母選用標準件GB-T6170 M10。打開UG，新建模型建模命名為“l(fā)uo

45、mu.prt”，點擊重用庫，選擇“GB Standard Parts”“Nut”“Hex”選擇文件“GB-T6170-F-2000”，右擊添加至裝配，在對話框中選擇大小為M10。點擊文件另存為，保存文件名為“l(fā)uomu,prt”。得到如圖18所示螺母：圖18. 螺母的三維實體模型Fig.18. The three entity model of the nut4.8 鍵的建模（1） 此處鍵選擇普通平鍵的B型鍵，查表可以得到具體參數(shù)如下表4：表4. 鍵的建模數(shù)據(jù)Table 4. Modeling the data key鍵的寬度b鍵的高度h鍵的長度L軸的鍵槽深度t帶輪的鍵槽深度t873043.3

46、（2）打開UG，新建模型建模，命名為“jian.prt”。選擇拉伸，在對話框中，曲線選擇草繪。（3）用矩形命令中的三點確定矩形畫一個長為8mm，寬為7mm的矩形。選擇圓角命令，將矩形的四個角變?yōu)橹睆綖?mm的圓角。（4）點擊完成草繪，在彈出的拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為30mm，點擊確定，得到鍵，如圖19所示：圖19. 鍵的三維實體模型Fig.19. The three entity model of the key4.9 機架的建模（1）打開UG，新建建立模型建模，命名為“jijia1.prt”。選擇拉伸命令，曲線選擇為草繪。用直線命令畫出一條長為980mm的線段，在線

47、段的右端，以其為起點，畫一條1090mm的線段與其垂直，且角度為90。在1090mm線段的終點處，以它為起點畫一條長度為1120mm的線段，角度為180。在1120mm線段的末端，以它為起點畫一條長度為550mm的線段，角度為270。在550mm線段的終點處，以它為起點畫一條長度為140mm的線段，角度為0。將此線段的終點，與第一條線段的起點相連。（2）第一條直線段起點在0方向150mm處畫一點。在此點90方向上182mm處畫一個直徑為100mm的圓。在此圓心90方向上622mm處畫一個直徑為90mm的圓。在這個圓心的90方向上130mm處畫一個直徑為90mm的圓。再在這個圓心0方向上118m

48、m處畫一個直徑90mm的圓。此圓心0方向上118mm處再畫一個直徑為90mm的圓。再在這個新圓圓心0方向上118mm處畫一個直徑為90mm的圓。最后在畫的第二個圓圓心0方向上480mm處畫一個直徑為90mm的圓。點擊完成草繪，在對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為32mm，點擊確定，得到如下圖20一側(cè)的機架：圖20. 一側(cè)機架的三維實體模型Fig.20. The three entity model of the side of the frame. （3）選擇拉伸命令，在拉伸對話框中曲面選擇剛拉伸的機架的左側(cè)，用矩形命令畫一個長為980mm，寬為32mm的矩形。點擊完成草圖，在拉伸

49、對話框中開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為416mm，點擊確定。（4）在剛拉伸的矩形板的另一邊，用之前繪制一側(cè)機架的命令，繪制出大小形狀完全相同的另一個機架。（5）選擇拉伸命令，曲線選擇一側(cè)機架的內(nèi)表面，用矩形命令畫一個長為385mm，寬為32mm的矩形，角度為216，位置在機架倒圓角處。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為416mm，點擊確定。得到如圖21所示機架1：圖21. 機架1的三維實體模型Fig.21. The three entity model of the frame 1. （6）選擇拉伸命令，曲面選擇機架1的底板的內(nèi)表面，用矩形命令畫一個長為5

50、00mm，寬為400mm的矩形。點擊完成草圖，在拉伸對話框中開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為32mm，點擊確定。（7）選擇拉伸命令，曲面選擇剛拉伸的矩形的上表面，用矩形命令畫一個相同的矩形，再畫一個長寬都要小64mm的矩形，中心點和此矩形的中心點一致。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為200mm，點擊確定。（8）選擇拉伸命令，在拉伸對話框中曲面選擇右側(cè)機架板的內(nèi)表面。用直線命令，畫一條長為55mm，角度為270的線段，起點為左上角第一個圓的圓心。再以此線段的終點為起點畫一條長為180mm的線段，角度為180。用矩形命令畫一個寬為8mm，高為72mm的矩形，矩

51、形右邊的中點為180mm線段的終點。用快速修剪命令將除矩形以外的其他線段剪掉。點擊完成草圖，在拉伸對話框中開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為40mm，布爾運算選擇無，點擊確定。（9）選擇拉伸命令，曲面選擇剛拉伸的物體的外表面。用直線命令畫一條長度為10mm，角度為180的線段，此草繪平面矩形右邊的中點。用圓命令，畫4個直徑為10mm的圓，其圓心分別是長度為10m的線段終點處，正上方7.5mm，正上方22.5mm，正下方7.5mm，正下方22.5mm處。（10）選擇約束命令，選一個圓，點擊約束命令對話框中的固定。同樣的方法將其他三個圓固定。用直線命令，畫一條直線，用約束命令，讓它與上面第一個圓

52、和第二個圓相切。用同樣的方法再畫出另一半的相切直線。再用同樣的方法，畫出下面兩個圓兩側(cè)的相切直線。用快速修剪命令剪掉多余的線段和曲線。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為-8mm，布爾運算選擇求差，選中剛拉伸的矩形，點擊確定。（11）機架板的另一邊運用同樣方法建立一個相同的模型，得到如圖22所示的機架：圖22. 機架的三維實體模型Fig.22. The three entity model of the frame.4.10 水稻脫粒儀的實體裝配 （1）打開UG，新建裝配建模，命令為“zhuangpei.prt”，單擊“裝配”“組件”“添加組件”，將機架加入到裝配

53、圖中。（2）單擊“裝配”“組件”“添加組件”，在部件對話框中，選擇打開“zhoucheng.prt”文件，定位設(shè)置為移動，引用集設(shè)置為模型，圖層選項設(shè)置為原始的。點擊確定。（3）在彈出的點的對話框中，類型選擇自動判斷的點，輸出坐標中，參考設(shè)置為絕對-工作部件，X設(shè)置0mm，Y設(shè)置為0mm，Z設(shè)置為500mm。偏置選項設(shè)置為無，點擊確定。（4）在彈出的移動組件對話框中，運動設(shè)置為通過約束，約束設(shè)置為同心。在圖中首先選中軸承的一個內(nèi)圓，再選中機架上的一個圓，點擊確定。（5）機架與所有軸承的裝配，軸承與軸的裝配，滾筒與軸承的裝配，主軸與嚙合帶的裝配，電動機與機架的裝配，電動機與小帶輪的裝配，大帶輪與

54、主軸的裝配，螺栓與擋板的裝配，螺栓與螺母的裝配，螺栓與電動機的裝配，擋板與機架的裝配全部都用約束同心的命令進行裝配。（6）單擊“裝配”“組件”“添加組件”，在部件對話框中，選擇打開“jian.prt”文件，定位設(shè)置為移動，引用集設(shè)置為模型，圖層選項設(shè)置為原始的。點擊確定。在彈出的點的對話框中，類型選擇自動判斷的點，輸出坐標中，參考設(shè)置為絕對-工作部件，X設(shè)置0mm，Y設(shè)置為0mm，Z設(shè)置為500mm。偏置選項設(shè)置為無，點擊確定。在彈出的移動組件對話框中，運動設(shè)置為動態(tài)，點擊要移動的方向的箭頭，輸入移動的距離。直到鍵準確的放入鍵槽中。大帶輪和小帶輪中的鍵都是用此方法插入。（7）在裝配導(dǎo)航器中，右

55、擊文件“大帶輪”，在選項中選擇設(shè)置為工作部件命令。選擇拉伸命令，在對話框中曲面選擇大帶輪的底面，用圓命令，以大帶輪的中心點為圓心，畫同心圓，小圓的直徑設(shè)置為545.4mm大圓的圓周為大帶輪齒的頂端。再用圓命令，以小帶輪的中心為圓點，畫同心圓，小圓的直徑設(shè)置為54.54mm，大圓的圓周在小帶輪齒的頂端。選擇約束命令，選擇大帶輪處同心圓的大圓，在約束命令對話框中選擇固定。以同樣的方法固定其它的三個圓。用直線命令畫四條足夠長的直線，選擇約束命令，選擇大帶輪處同心圓的大圓，再選擇第一條線段，然后在約束對話框中選擇相切命令，再選擇小帶輪，選擇第一條直線，在約束對話框中，選擇相切命令。同樣的方法讓四條直線

56、分別與兩個同心圓對應(yīng)相切。再用快速修剪命令，剪掉多余的線段和圓弧。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為-30mm，布爾運算選擇求和，點擊確定。得到如下圖23所示：圖23. 裝配體1的三維實體模型Fig.23. The three entity model of the assembly 1（8）選擇旋轉(zhuǎn)命令，曲面選擇草繪，在草繪對話框中工作設(shè)置為YC-ZC平面，XC的值設(shè)置為300mm。用直線命令，畫一條長度為90mm，角度為90的線段，用圓命令，以此線段的中點為圓心畫直徑為90mm的圓。再用直線命令，以現(xiàn)有線段的中點為起點畫長度為45，角度為0的直線。再用直線命

57、令，以此45mm線段的中點為起點，畫長度為45mm，角度為270的線段。將此線段的終點與第一條線段的起點相連。用快速修剪命令剪掉多余的線段。點擊完成草圖，在旋轉(zhuǎn)對話框中，旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置為ZC，中心點選擇長途為90mm的線段與長度為22.5mm的線段的交點。旋轉(zhuǎn)開始角度設(shè)置為0，旋轉(zhuǎn)結(jié)束角度設(shè)置為360。點擊確定。得到如圖24所示的急停開關(guān)：圖24. 急停開關(guān)的三維實體模型Fig.24. The three entity model of The emergency stop switch（9）選擇拉伸命令，在拉伸命令對話框中，選擇曲面選項中選擇繪制截面，在繪制截面對話框中，類型設(shè)置為在平面上，平面

58、方法設(shè)置為創(chuàng)建平面，指定平面中設(shè)置為YC-ZC平面，點擊平面對話框，在平面對話框中，類型選擇YC-ZC,距離設(shè)置為32mm，點擊確定。用矩形命令畫一個寬為100mm，高為150mm的矩形，寬與機架的邊平行。點擊完成草圖，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為32mm，布爾運算設(shè)置為無，點擊確定。（10）選擇拉伸命令，在拉伸對話框中，選擇曲面指定為剛畫的拉伸體的頂面，在草繪中，選擇帶有淡化邊的線框。用圓命令畫一個直徑為60mm的圓，圓心的位置在矩形的豎直平分線距離矩形上邊50mm處。點擊完成草圖，在拉伸對話框中，開始距離設(shè)置為0mm，結(jié)束距離設(shè)置為30mm，布爾運算設(shè)置為無，點擊確定。（11）選擇

59、拉伸命令，在拉伸對話框中選擇曲面選為剛拉伸矩形的右側(cè)面。用直線命令，畫一個寬為30mm，高為15mm的三角形，長邊與矩形的長邊重合。點擊完成草圖，在拉伸對話框中開始距離設(shè)置為-40mm，結(jié)束距離設(shè)置為-60mm，布爾運算設(shè)置為無，點擊確定，得到如下圖25所示開關(guān)和調(diào)速旋鈕：圖25. 開關(guān)和調(diào)速旋鈕的三維實體模型Fig.25. The three entity model of the switch and the speed control knob（12）由上面步驟得到實驗用水稻脫粒儀的整體裝配圖，如圖26所示：圖26. 裝配的三維實體模型Fig.26. The three entity m

60、odel of the Assembly5 總結(jié)本文設(shè)計計算了脫粒儀的主要參數(shù)，通過UG對脫粒儀建模以及裝配。設(shè)計計算了包括電動機，同步帶，軸等主要零部件。運用UG對這些部件進行建模，并最后裝配。水稻是我國糧食之根本，對水稻的研究也是農(nóng)業(yè)的重中之重?，F(xiàn)在市場上還沒有專門對科研水稻脫粒的脫粒儀。本文設(shè)計的脫粒儀，在脫粒時可以保證科研水稻的稻穗的完整性。今后隨著國家對農(nóng)業(yè)研究的投入不斷加大，包括實驗用水稻脫粒儀在內(nèi)的一批解放科研人員勞動力的機器肯定也會隨之增多的。參考文獻1 程友聯(lián)，楊文堤機械設(shè)計M武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011156-1742 程友聯(lián)機械原理M北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，200885-1773 常光寶水稻谷粒的力學(xué)性能及脫粒損傷機理的研究D江蘇：江蘇大學(xué)，20094 黎震，劉磊UG NX6中文版應(yīng)用與實例教程M北京：北京理工大學(xué)出版社，200978-2345 李曼江，何軍，馮欣脫離機械與脫粒裝置J農(nóng)機化研究，2004，2：1-26 劉昌麗，周進UG NX 8.0