本科毕业论文一种水稻稻穗自动脱粒系统机械设计

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。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 project. 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 threshing 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 instrument 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 designed 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; AssemblyI1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，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、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笼三相异步电动（2）选择动率：设运输带速度为V=0.3ms,设有效拉力的大小为F=2000N，工作机所需的效率=0.940.96，在此取=0.94P=0.63KW （1）取同步带的传动效率为=0.96电动机的输出功率P=0.66KW （2）（3）确定电动机的转速：滚筒主传动轴直径设为D=100mm滚筒轴的工作转速为n=57.28rmin （3）同步带传送比范围i=1020，所以电动机的转速可选范围为:（1020）57.28=（572.81145.6）r/min。 （4）根据输出功率P=0.66KW，转速范围（572.81145.6）r/min，查表（王世刚等，2010）选择电动机为Y90S-6，其参数如表1所示：表1. 电动机Y90S-6参数Table 1. Parameters of motor Y90S-6功率/KW电流/A转速/（r/min）效率/%0.752.391072.53.2.2同步传送带的设计（1） 确定计算功率P,工况系数K：查表得K=1.3（王宁侠，2010）P=KP=1.3=0.975KW （5）（2）选择同步带型号、节距p：根据计算功率P=0.975KW，小带轮转速（电动机转速）n=910 r/min，查图（王宁侠，2010）可以确定带的型号为L型 ，L型参数如表2所示：表2. L型标准同步带参数Table 2. L standard synchronous belt parameters节距p齿形角2齿根厚s齿高h带高h齿根圆角半径r齿顶圆角半径r9.525404.651.913.60.510.51（3） 确定小带的轮齿数z和大带轮齿数z： 模数m=3.03 （6）一般取小带轮齿数zz，z根据模数m查表（王宁侠，2010）得z=16 。考虑到可能会发生根切，所以小带轮齿数z=18，传动比i=10，大齿轮齿数z=i z=10=180 。（4） 小带轮节圆直径d和大带轮节圆直径d的计算： d=zm=183.03=54.54mm （7） d=zm=545.4mm (8)验算带速： 带速必须满足以下公式V=v （9） 算式中，当m=1.53mm时，v=4050m/s；当m=45mm时，v=3540m/s；当m=711m/s时，v2530m/s 。此处m=3.03 ，v=2.59735m/s (10)（5） 确定中心距a和带长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名义长度：L=2a+=2242.29mm （12）查表（王宁侠，2010）选取带长L=2286mm根据选定带长L计算中心距a，中心距可调时：a= a+=600+=622mm 。 （13）（7）小带轮啮合齿数z的计算： z8 （14）一般要求z，通常m2mm时，z=4；m2mm时，z=6此处z（王宁侠，2010）电动机和传动轴构成一级减速装置，其运动和动力参数如表3所示：表3. 电动机轴和主传送轴的运动和动力参数Table 3. Kinematic and dynamic parameters of the motor shaft and the main transmission shaft电动机轴主传送轴转速n/（r/min）91091功率P/KW0.750.72扭矩T/（N*m）7.8775.56传送比i10效率0.963.2.3主轴的设计（1） 选择轴的材料：此轴传递的功率和转速都不高，是一般用途的轴，没有什么特殊要求，所以材料选择45号钢，经调质处理，查表可以得到许用应力=60MPa.（2） 计算轴的最小直径：d=C* （15） 查表（程友联等，2011）得到C=118107，在此取C=112d=C*=112=22.32mm (16)（程友联等，2011） （3）考虑轴上需要键槽，所以选定轴的最小直径为30mm。其设计图如下图1所示：图1. 轴Fig.1 Shaft4 水稻脱粒仪的三维实体建模4.1电动机的建模（1）打开UG，建立模型建模，文件命名为“diandongji.prt”。（2）用矩形命令画出一个边长为200mm的正方形。用圆命令在正方形的四个角各画直径为60mm的圆。（3）用快速修剪命令将正方形的四个直角剪掉，四个圆只留下与正方形重叠的四分之一圆弧。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离选择0mm，结束距离选择250mm，点击确定。（4）选择拉伸命令，曲线选择刚刚拉伸的图形的底面，用矩形命令再画一个边长为200mm的正方形与之前的正方形重合，同样用圆命令在正方形的四个角画直径为60mm的圆，用直线命令连接正方形的对角线。（5）用快速修剪命令，剪掉正方形的对角线，但圆内的留着。用圆命令，捕捉剩下的对角线的中心，以此为圆心画四个直径为10mm的圆。用修剪命令将除直径为10mm的小圆和正方形以外的所有线修剪掉。点击完成草图，在对话框中，开始距离选择0mm，结束距离选择10mm。点击确定。（6）选择拉伸命令，曲线选择刚拉伸的正方形的底面，用直线命令，连接正方形的对角线，用圆命令，捕捉对角线相交点，画直径为100mm的圆。用快速修剪命令交掉除圆外所有的线段。点击完成草图，在弹出的对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为40mm。点击确定。（7）选择拉伸命令，曲线选择刚拉伸圆柱的底面，用圆命令画一个直径为50mm的同心圆，点击完成草图，在对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为50mm。点击确定。(8) 选择拉伸命令，曲线选择刚拉伸圆柱的底面，用圆命令画一个直径为26mm的同心圆，点击完成草图，在对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为32mm.点击确定。（9）选择拉伸命令，曲线选择刚拉伸圆柱的底面，用圆命令画一个直径为26mm的同心圆，过圆心画一条垂直方向的线段与圆周相交，用线段命令，画一条4mm线段，起点为之前画的线段与圆周的交点，终点指向圆心。用直线命令，画一条8mm线段，与4mm的线段垂直，且它的中点在4mm线段的终点处。（10）用直线命令在8mm线段的两端各画一条线段垂直与8mm的线段，且终点在圆周上，并且距离最短。用快速修剪命令，将线都剪掉，保留8mm线段，以及两端点的线段与圆弧形成的封闭区域。点击完成草图，在弹出的对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为-32mm，布尔运算设置为求差，点击确定。（11）选择拉伸，在拉伸对话框中曲线选择轴的任意底面，用圆命令画一个与底面相同大小的圆，点击完成草图，开始距离设置为0mm，结束距离设置为2mm，布尔运算设置为求和，拔模设置为从起始限制，角度设置为45，点击确定。然后用此命令对轴的另两个底面进行倒圆角。最外面的底面在拉伸时，结束距离应设置为1。得到如图2所示电动机：图2. 电动机的三位实体模型Fig.2 The three entity model of the motor4.2 小带轮和大带轮的建模（1）打开UG，新建模型建模，命名为“xiaodailun.prt”。（2）选择拉伸命令，曲线选择草绘，用圆命令画两个同心圆，一个直径为54.54mm，一个为26mm。用直线命令画一条过圆心，与圆周相交的垂直线段。再在此线段的左右两边分别画一条过圆心，与圆周相交且与此线段夹角为10的线段。垂直线段在圆周以外的线段保留8mm，其余剪掉。剪掉后在此线段圆周外的终点作为起点，分别画两条线段，终点是之前画的与此线段夹角为10的两条线段与圆周的交点。刚画的两条线段保留，其余的线段用快速修剪命令剪掉。（3）选择陈列命令，曲线选择剩下的两条线段，阵列布局设置为圆，指定点选择图中的圆心，间距选择数量和跨距，数量选择18，跨角设置为360，点击确定。（4）用直线命令过圆心，画一条竖直向上的直线段，其终点过圆周3.3mm。在其终点处，再画一条长度为8mm的线段，与其垂直，并且中点在其终点上。在8mm线段的两端各画一条竖直向下的直线，与圆周相交。用快速修剪命令，将小圆内部的线剪掉，3.3mm的线段剪掉，小圆的短圆弧剪掉。点击完成草图，在弹出的对话框中，开始距离选择0mm，结束距离选择30mm，点击确定。得到如图3所示小带轮：图3. 小带轮的三维实体模型Fig.3. The three entity model of the the small pulley（5）选择拉伸命令，曲线选择草绘，用圆命令画两个同心圆，一个直径为545.4mm，另一个直径为26mm。用直线命令画一条过圆心，与圆周相交，的垂直线段。再在此线段的左右两边分别画条，过圆心，与圆周相交，与此线段夹角为1的线段。（6）垂直线段在圆周以外的线段保留8mm，其余剪掉。剪掉后在此线段圆周外的终点作为起点，分别画两条线段，终点是之前画的与此线段夹角为1的两条线段与圆周的交点。刚画的两条线段保留，其余的线段用快速修剪命令剪掉。（7）选择陈列命令，曲线选择剩下的两条线段，阵列布局设置为圆，指定点选择图中的圆心，间距选择数量和跨距，数量选择180，跨角设置为360。点击确定。（8）用直线命令过圆心，画一条竖直向上的直线段，其终点过圆周3.3mm。在其终点处，再画一条长度为8mm的线段，与其垂直，并且中点在其终点上。在8mm线段的两端各画一条竖直向下的直线，与圆周相交。用快速修剪命令，将小圆内部的线剪掉，3.3mm的线段剪掉，小圆的短圆弧剪掉。点击完成草图，在弹出的对话框中，开始距离选择0mm，结束距离选择30mm，点击确定。得到如图4所示大带轮：图4. 大带轮的三维实体模型Fig.4. The three entity model of the the big belt pulley4.3主轴的建模（1）打开UG，建立建模模型，选择拉伸命令，在对话框中曲线选择草绘，在草绘任务中用圆命令画一个直径为100mm的圆，点击完成草图。然后在弹出的拉伸对话框中开始距离设置为0mm，结束距离设置为400mm，点击确定。（2）选择拉伸命令，曲线选择拉伸的圆柱的一个底面，在圆柱底面中心点，以此为圆心用圆命令画一个直径为30mm的圆，点击完成草图，在弹出的对话框中，开始距离设置为-440mm，结束距离设置为40mm，布尔运算选择求和，点击确定。（3）选择拉伸命令，在对话框中曲线选择刚拉伸的圆柱的底面，在刚拉伸的圆柱底面用圆命令画一个直径为26mm的同心圆，点击完成草绘。在弹出的拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为90mm，点击确定。（4）选择拉伸命令，在对话框中曲线选择刚拉伸的圆柱底面，在刚拉伸的圆柱底面，用直线命令画一条4mm的线段，线段一段在圆周上，另一端指向圆心。然后用直线命令画一条8mm的线段，其中心点在4mm线段指向圆心的端点上，用约束命令，使两条线段垂直。在8mm线段的两端各画一条线段垂直与8mm的线段，且终点在圆周上，并且距离最短。用圆弧命令中的三点确定圆弧，画出刚画的两条线段的终点之间与圆周重合的圆弧。用快速修剪命令，去掉4mm的线段。点击完成草绘，在弹出的对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为-32mm，布尔运算设置为求差，点击确定。（5）选择拉伸，在拉伸对话框中曲线选择轴的任意底面，用圆命令画一个与底面相同大小的圆，点击完成草图，开始距离设置为0mm，结束距离设置为2mm，布尔运算设置为求和，拔模设置为从起始限制，角度设置为45，点击确定。然后用此命令对轴的各个底面进行倒圆角。得到主传动轴，如图5所示：图5. 主轴的三维实体模型Fig.5. The three entity model of the spindle4.4 轴承的建模（1）打开UG，新建一个建模模型，命名为“zhoucheng1.Prt”（2）选择“插入”“设计特征”“回转”命令。在回转命令对话框里面选择草绘，以X-Y平面作为草绘平面。（3）选用直线命令画一条水平直线，再画一条竖直直线。用约束工具让两条直线都经过坐标原点。用转换至参考对象命令，将两条直线变为参考线。（4）用直线命令画一条在X轴正方向距离原点15mm的28mm的竖直线，且被水平参考线平分。在竖直线的两端延X轴正方向各画一条8mm的与其垂直的线段。再将两条刚画好的线段连起来。（5）在竖直线段与水平参考线交点出，延X轴正方向15mm处，用圆命令画一个直径为20mm的圆。用快速修剪命令将草绘图修剪成如图6的图形：图6. 轴承建模过程中修剪成的草绘图形1Fig.6. Bearing in the process of modeling the sketch in figure 1 pruning（6）点击完成草图，在回转对话框中，旋转轴选择YC轴，旋转中心选择原点，开始角度设置为为0，结束角度为设置为360.点击确定即可以得到一个回旋体1如图7所示：图7. 回旋体1的三维实体模型Fig.7. The three entity model of the rondo form1（7）再新建一个建模模型，命名为“zhoucheng2.prt”，同样的选择“插入”“设计特征”“回转”。在对话框里面选择草绘，以X-Y平面作为草绘平面。选用直线命令画一条水平直线，再画一条竖直直线。用约束工具让两条直线都经过坐标原点。用转换至参考对象命令，将两条直线变为参考线。运用直线和快速修剪命令做成如下图8所示草绘图（方法同上面）：图8. 轴承建模过程中修剪成的草绘图形2Fig.8. Bearing in the process of modeling the sketch in figure 2 pruning（8）点击完成草图，然后在旋转对话框里面旋转轴选择YC轴，旋转中心选择原点，旋转开始角度设置为为0，旋转结束角度设置为为360.点击确定，得到如下图9所示回旋体2：图9. 回旋体2的三维实体模型Fig.9. The three entity model of the rondo form 2（9）点击拉伸命令，最拉伸对话框中曲面选择草绘平面，在草绘平面的原点用圆命令画一个直径为20mm的圆。点击完成草绘，在拉伸对话框中，结束选择贯通，布尔运算选择求差，点击确定。（10）选择“插入”“关联对象”“对特征形成图样”命令，在对话框中选择特征为拉伸（在部件导航器中选中拉伸），布局选择圆形，旋转轴选择YC轴，旋转中心选择原点，总数设置为9个，角度设置为40.点击确定，得如下图10所示回旋体3：（11）新建一个建模模型，命名为“zhoucheng3.prt”，选择“插入”“设计特征”“球”命令，在对话框中，类型选择中心点和直径，中心点选择原点，直径为20mm，得到如图11所示球体：（12）新建装配建模，命名为“zhouchengzp.prt”，在添加组件对话框中，点击打开，选择文件“zhoucheng1.prt”，坐标选择绝对原点，点击确定。（13）选择“装配”“组件”“添加组件”命令，在对话框中点击打开，选择“zhoucheng2.prt”文件，定位选择绝对原点，点击确定。（14）选择“装配”“组件”“添加组件”命令，在对话框中点击打开，选择“zhoucheng3.prt”文件，定位选择“选择原点”，设置中的引用集选择模型，点击确定。在点对话框中将X和Y定义为0mm，Z定义为30mm，点击确定。图10. 回旋体3的三维实体模型Fig.10. The three entity model of the rondo form 3图11. 球体的三维实体模型Fig.11. The three entity model of the sphere（15）选择“装配”“组件”“创建组件陈列”命令，在类选择命令框中，点击选择对象，并选中球，点击确定。在弹出的创建组件陈列对话框中，阵列定义选择为圆形，点击确定。然后在接着弹出的创建圆形阵列的对话框中选择圆柱面，并在图中选择最外面的圆筒，然后再回到创建组件阵列对话框中，总数设置为9个，角度设置为40，得到如下图12所示回旋体4：图12. 回旋体4的三维实体模型Fig.12. The three entity model of the rondo form 4（16）选择“装配”“组件”“新建组件”命令，在对话框中选择建模，文件命名为“zhoucheng.prt”，在新弹出的对话框中选择确定。（17）在装配导航器中，选中最后一个选项，右击设置为工作部件。选择“插入”“设计特征”“回转”命令，在对话框中选择草绘。在草图对话框中仍然以X-Y平面为绘图平面。（18）选用直线命令画一条水平直线，再画一条竖直直线。用约束工具让两条直线都经过坐标原点。用转换至参考对象命令，将两条直线变为参考线。同上面一样运用直线，圆，修剪命令画出草绘图，再点击完成草图。在旋转对话框中，旋转轴还是选择YC，旋转中心还是原点，旋转开始角度为0，结束角度为360，点击确定，得到如下图13所示轴承：图13. 轴承的三维实体模型Fig.13. The three entity model of the bearing4.5 滚筒和与之啮合的传送带的建模（1）打开UG，建立建模模型，命名为“guntong.prt”。（2）选择拉伸命令，在拉伸命令对话框中，曲线选择中点击草绘，在创建草图对话框中，平面选择自动判断，点击确定。（3）用圆命令，画一个直径为100mm的圆。用直线命令画一条过圆心的直线，在直线与圆心的交点处画一条与圆平行的直线，以此为基准，画一个等边三角代替滚筒啮合齿（考虑到实际生产中，如果滚筒和同步带的啮合齿具体形状设计出来，厂家很难做的出来，而这个的要求仅仅是能啮合就行，所以在市场上购买能啮合的滚筒和传送带直接拿来使用。）（4）选用陈列曲线命令，曲线选择为等边三角形，布局设置为圆，指定点选择为圆心，间距设置为节距和跨距，节距角设置为10，跨距角设置为360，点击确定。点击完成草图，在拉伸对话框中，方向设置为自动判断，开始距离设置为0mm，结束距离设置为400mm，点击确定。（5）在选择拉伸命令，曲线选择已经拉伸完的图中的一个底面，在草绘图中用圆命令，使用三点确定一个圆的方法，把底面的圆画出来，在底面画一个同心圆，直径为30mm。运用快速修剪工具将大圆去掉。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为40mm，其他的选项为默认值。点击确定。再用同样的方法在另一个底面拉伸一个轴。（6）选择拉伸，在拉伸对话框中曲线选择轴的任意底面，用圆命令画一个与底面相同大小的圆，点击完成草图，开始距离设置为0mm，结束距离设置为2mm，布尔运算设置为求和，拔模设置为从起始限制，角度设置为45，点击确定。然后用此命令对轴的另一个底面进行倒圆角。得到如下图14所示滚筒：图14. 滚筒的三维实体模型Fig.14. The three entity model of the roller（7）打开UG，建立模型建模，命名为“niehe.prt”，选择拉伸命令，在对话框中选择曲线选用草绘。（8）用圆命令画出一个直径为100mm，另一个直径为120mm的同心圆，距同心圆圆心水平方向480mm处再画一个相同的同心圆。（9）运用直线命令，在两个同心圆之间，大小对应的圆画出与水平方向平行的两条切线。在一个大圆与直线相切处画一个等腰三角形，代替啮合齿，运用快速修剪工具，将多余的线段剪掉。（10）选择阵列曲线命令，在阵列曲线对话框中，曲线选中图中的啮合齿，布局设置线性，设置线性对象为与要阵列的啮合齿相邻的一条直线，间距设置为节距和跨距，节距设置为10mm，跨距设置为480mm，点击确定。相对的另一条直线运用相同的方法阵列,但节距应设置为-10mm，跨距设置为-480mm。（11）选择阵列曲线命令，在阵列曲线对话框中，曲线选中图中的啮合齿，布局设置为圆心，指定点设置为原点，间距设置为节距和跨距，节距角设置为10，跨角设置为180，点击确定。另一个相对的半圆运用相同方法阵列，但节距角应设置为-10，跨角应设置为-180。点击完成草绘，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为-400mm，布尔运算设置为求和，点击确定。得到如图15所示啮合带：图15. 啮合带的三维实体模型Fig.15. The three entity model of the mesh belt 4.6 挡板的建模（1）打开UG，新建模型建模命名为“dangban.prt”。（2）选择拉伸命令，在拉伸对话框中曲线选择草绘。用矩形命令画一个长为400mm，宽为15mm的矩形。在距离矩形两端各22mm处的中点，以此中点为圆心画两个直径为10mm的圆。（3）点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为8mm。点击确定，得到如图16所示挡板：图16. 挡板的三维实体模型Fig.16. The three entity model of the baffle4.7 螺栓和螺母的建模（1）螺栓选用标准件GB-T5781-2000,M1035。打开UG，新建模型建模，命名为“luoshuann.prt”，点击重用库，选择“GB Standard Parts”“Bolt”“Hex Head”，选择文件“GB-T5781-2000”，右击选项选择添加至装配，在对话框中的选择M10,L选择35mm。点击文件另存为，保存文件名为“luoshuann.prt”得到如图17所示螺栓：图17. 螺栓的三维实体模型Fig.17. The three entity model of the bolt(2) 螺母选用标准件GB-T6170 M10。打开UG，新建模型建模命名为“luomu.prt”，点击重用库，选择“GB Standard Parts”“Nut”“Hex”选择文件“GB-T6170-F-2000”，右击添加至装配，在对话框中选择大小为M10。点击文件另存为，保存文件名为“luomu,prt”。得到如图18所示螺母：图18. 螺母的三维实体模型Fig.18. The three entity model of the nut4.8 键的建模（1） 此处键选择普通平键的B型键，查表可以得到具体参数如下表4：表4. 键的建模数据Table 4. Modeling the data key键的宽度b键的高度h键的长度L轴的键槽深度t带轮的键槽深度t873043.3（2）打开UG，新建模型建模，命名为“jian.prt”。选择拉伸，在对话框中，曲线选择草绘。（3）用矩形命令中的三点确定矩形画一个长为8mm，宽为7mm的矩形。选择圆角命令，将矩形的四个角变为直径为1mm的圆角。（4）点击完成草绘，在弹出的拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为30mm，点击确定，得到键，如图19所示：图19. 键的三维实体模型Fig.19. The three entity model of the key4.9 机架的建模（1）打开UG，新建建立模型建模，命名为“jijia1.prt”。选择拉伸命令，曲线选择为草绘。用直线命令画出一条长为980mm的线段，在线段的右端，以其为起点，画一条1090mm的线段与其垂直，且角度为90。在1090mm线段的终点处，以它为起点画一条长度为1120mm的线段，角度为180。在1120mm线段的末端，以它为起点画一条长度为550mm的线段，角度为270。在550mm线段的终点处，以它为起点画一条长度为140mm的线段，角度为0。将此线段的终点，与第一条线段的起点相连。（2）第一条直线段起点在0方向150mm处画一点。在此点90方向上182mm处画一个直径为100mm的圆。在此圆心90方向上622mm处画一个直径为90mm的圆。在这个圆心的90方向上130mm处画一个直径为90mm的圆。再在这个圆心0方向上118mm处画一个直径90mm的圆。此圆心0方向上118mm处再画一个直径为90mm的圆。再在这个新圆圆心0方向上118mm处画一个直径为90mm的圆。最后在画的第二个圆圆心0方向上480mm处画一个直径为90mm的圆。点击完成草绘，在对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为32mm，点击确定，得到如下图20一侧的机架：图20. 一侧机架的三维实体模型Fig.20. The three entity model of the side of the frame. （3）选择拉伸命令，在拉伸对话框中曲面选择刚拉伸的机架的左侧，用矩形命令画一个长为980mm，宽为32mm的矩形。点击完成草图，在拉伸对话框中开始距离设置为0mm，结束距离设置为416mm，点击确定。（4）在刚拉伸的矩形板的另一边，用之前绘制一侧机架的命令，绘制出大小形状完全相同的另一个机架。（5）选择拉伸命令，曲线选择一侧机架的内表面，用矩形命令画一个长为385mm，宽为32mm的矩形，角度为216，位置在机架倒圆角处。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为416mm，点击确定。得到如图21所示机架1：图21. 机架1的三维实体模型Fig.21. The three entity model of the frame 1. （6）选择拉伸命令，曲面选择机架1的底板的内表面，用矩形命令画一个长为500mm，宽为400mm的矩形。点击完成草图，在拉伸对话框中开始距离设置为0mm，结束距离设置为32mm，点击确定。（7）选择拉伸命令，曲面选择刚拉伸的矩形的上表面，用矩形命令画一个相同的矩形，再画一个长宽都要小64mm的矩形，中心点和此矩形的中心点一致。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为200mm，点击确定。（8）选择拉伸命令，在拉伸对话框中曲面选择右侧机架板的内表面。用直线命令，画一条长为55mm，角度为270的线段，起点为左上角第一个圆的圆心。再以此线段的终点为起点画一条长为180mm的线段，角度为180。用矩形命令画一个宽为8mm，高为72mm的矩形，矩形右边的中点为180mm线段的终点。用快速修剪命令将除矩形以外的其他线段剪掉。点击完成草图，在拉伸对话框中开始距离设置为0mm，结束距离设置为40mm，布尔运算选择无，点击确定。（9）选择拉伸命令，曲面选择刚拉伸的物体的外表面。用直线命令画一条长度为10mm，角度为180的线段，此草绘平面矩形右边的中点。用圆命令，画4个直径为10mm的圆，其圆心分别是长度为10m的线段终点处，正上方7.5mm，正上方22.5mm，正下方7.5mm，正下方22.5mm处。（10）选择约束命令，选一个圆，点击约束命令对话框中的固定。同样的方法将其他三个圆固定。用直线命令，画一条直线，用约束命令，让它与上面第一个圆和第二个圆相切。用同样的方法再画出另一半的相切直线。再用同样的方法，画出下面两个圆两侧的相切直线。用快速修剪命令剪掉多余的线段和曲线。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为-8mm，布尔运算选择求差，选中刚拉伸的矩形，点击确定。（11）机架板的另一边运用同样方法建立一个相同的模型，得到如图22所示的机架：图22. 机架的三维实体模型Fig.22. The three entity model of the frame.4.10 水稻脱粒仪的实体装配 （1）打开UG，新建装配建模，命令为“zhuangpei.prt”，单击“装配”“组件”“添加组件”，将机架加入到装配图中。（2）单击“装配”“组件”“添加组件”，在部件对话框中，选择打开“zhoucheng.prt”文件，定位设置为移动，引用集设置为模型，图层选项设置为原始的。点击确定。（3）在弹出的点的对话框中，类型选择自动判断的点，输出坐标中，参考设置为绝对-工作部件，X设置0mm，Y设置为0mm，Z设置为500mm。偏置选项设置为无，点击确定。（4）在弹出的移动组件对话框中，运动设置为通过约束，约束设置为同心。在图中首先选中轴承的一个内圆，再选中机架上的一个圆，点击确定。（5）机架与所有轴承的装配，轴承与轴的装配，滚筒与轴承的装配，主轴与啮合带的装配，电动机与机架的装配，电动机与小带轮的装配，大带轮与主轴的装配，螺栓与挡板的装配，螺栓与螺母的装配，螺栓与电动机的装配，挡板与机架的装配全部都用约束同心的命令进行装配。（6）单击“装配”“组件”“添加组件”，在部件对话框中，选择打开“jian.prt”文件，定位设置为移动，引用集设置为模型，图层选项设置为原始的。点击确定。在弹出的点的对话框中，类型选择自动判断的点，输出坐标中，参考设置为绝对-工作部件，X设置0mm，Y设置为0mm，Z设置为500mm。偏置选项设置为无，点击确定。在弹出的移动组件对话框中，运动设置为动态，点击要移动的方向的箭头，输入移动的距离。直到键准确的放入键槽中。大带轮和小带轮中的键都是用此方法插入。（7）在装配导航器中，右击文件“大带轮”，在选项中选择设置为工作部件命令。选择拉伸命令，在对话框中曲面选择大带轮的底面，用圆命令，以大带轮的中心点为圆心，画同心圆，小圆的直径设置为545.4mm大圆的圆周为大带轮齿的顶端。再用圆命令，以小带轮的中心为圆点，画同心圆，小圆的直径设置为54.54mm，大圆的圆周在小带轮齿的顶端。选择约束命令，选择大带轮处同心圆的大圆，在约束命令对话框中选择固定。以同样的方法固定其它的三个圆。用直线命令画四条足够长的直线，选择约束命令，选择大带轮处同心圆的大圆，再选择第一条线段，然后在约束对话框中选择相切命令，再选择小带轮，选择第一条直线，在约束对话框中，选择相切命令。同样的方法让四条直线分别与两个同心圆对应相切。再用快速修剪命令，剪掉多余的线段和圆弧。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为-30mm，布尔运算选择求和，点击确定。得到如下图23所示：图23. 装配体1的三维实体模型Fig.23. The three entity model of the assembly 1（8）选择旋转命令，曲面选择草绘，在草绘对话框中工作设置为YC-ZC平面，XC的值设置为300mm。用直线命令，画一条长度为90mm，角度为90的线段，用圆命令，以此线段的中点为圆心画直径为90mm的圆。再用直线命令，以现有线段的中点为起点画长度为45，角度为0的直线。再用直线命令，以此45mm线段的中点为起点，画长度为45mm，角度为270的线段。将此线段的终点与第一条线段的起点相连。用快速修剪命令剪掉多余的线段。点击完成草图，在旋转对话框中，旋转轴设置为ZC，中心点选择长途为90mm的线段与长度为22.5mm的线段的交点。旋转开始角度设置为0，旋转结束角度设置为360。点击确定。得到如图24所示的急停开关：图24. 急停开关的三维实体模型Fig.24. The three entity model of The emergency stop switch（9）选择拉伸命令，在拉伸命令对话框中，选择曲面选项中选择绘制截面，在绘制截面对话框中，类型设置为在平面上，平面方法设置为创建平面，指定平面中设置为YC-ZC平面，点击平面对话框，在平面对话框中，类型选择YC-ZC,距离设置为32mm，点击确定。用矩形命令画一个宽为100mm，高为150mm的矩形，宽与机架的边平行。点击完成草图，开始距离设置为0mm，结束距离设置为32mm，布尔运算设置为无，点击确定。（10）选择拉伸命令，在拉伸对话框中，选择曲面指定为刚画的拉伸体的顶面，在草绘中，选择带有淡化边的线框。用圆命令画一个直径为60mm的圆，圆心的位置在矩形的竖直平分线距离矩形上边50mm处。点击完成草图，在拉伸对话框中，开始距离设置为0mm，结束距离设置为30mm，布尔运算设置为无，点击确定。（11）选择拉伸命令，在拉伸对话框中选择曲面选为刚拉伸矩形的右侧面。用直线命令，画一个宽为30mm，高为15mm的三角形，长边与矩形的长边重合。点击完成草图，在拉伸对话框中开始距离设置为-40mm，结束距离设置为-60mm，布尔运算设置为无，点击确定，得到如下图25所示开关和调速旋钮：图25. 开关和调速旋钮的三维实体模型Fig.25. The three entity model of the switch and the speed control knob（12）由上面步骤得到实验用水稻脱粒仪的整体装配图，如图26所示：图26. 装配的三维实体模型Fig.26. The three entity model of the Assembly5 总结本文设计计算了脱粒仪的主要参数，通过UG对脱粒仪建模以及装配。设计计算了包括电动机，同步带，轴等主要零部件。运用UG对这些部件进行建模，并最后装配。水稻是我国粮食之根本，对水稻的研究也是农业的重中之重。现在市场上还没有专门对科研水稻脱粒的脱粒仪。本文设计的脱粒仪，在脱粒时可以保证科研水稻的稻穗的完整性。今后随着国家对农业研究的投入不断加大，包括实验用水稻脱粒仪在内的一批解放科研人员劳动力的机器肯定也会随之增多的。参考文献1 程友联，杨文堤机械设计M武汉：华中科技大学出版社，2011156-1742 程友联机械原理M北京：中国农业出版社，200885-1773 常光宝水稻谷粒的力学性能及脱粒损伤机理的研究D江苏：江苏大学，20094 黎震，刘磊UG NX6中文版应用与实例教程M北京：北京理工大学出版社，200978-2345 李曼江，何军，冯欣脱离机械与脱粒装置J农机化研究，2004，2：1-26 刘昌丽，周进UG NX 8.0