糧食收集裝袋機結構設計說明書

第一章緒論1.1課題的來源與研究的目的和意義在對散裝糧食進行收集的過程中，通過工程實踐確定采用自動收集輸送方式糧食收集裝袋機結構的效率最高，并通過查找資料發(fā)現(xiàn)糧食收集裝袋的機械化程度也是最高，幾乎所有的大型的對散裝糧食進行加工的廠家都具備這種設備。目前中、小型散裝糧食收集機生產(chǎn)企業(yè)所使用的大部分設備為我國自行設計制造的輸送帶式輸送方式的收集器是為中、小型散裝糧食加工企業(yè)所設計的較為理想的收集各種散裝糧食的機械。該輸送方式的收集器作為對散裝糧食進行加工的必備設備的一種，它的設計和研發(fā)就極為重要。糧食收集裝袋機結構自從上世紀九十年代開始就陸續(xù)地被應用在散裝糧食的收集方面，但傳統(tǒng)的糧食收集裝袋機結構由于收集精度不高，速度緩慢，有好多工廠仍然采用其他的收集方式，但其他散裝糧食收集方式的勞動效率低下，所以此次設計的糧食收集裝袋機結構，在傳統(tǒng)的糧食收集裝袋機結構的基礎上進行改進創(chuàng)新，應用合理的結構以及動力機構，從而來克服以往的糧食收集裝袋機結構所不能克服的問題，對后續(xù)的糧食收集裝袋機結構的設計制造有一定的參考意義和價值。目前，市面上的糧食收集裝袋機結構的產(chǎn)品圖片如下圖1-1，圖1-2所示：圖1-1糧食收集裝袋機結構產(chǎn)品圖圖1-2糧食收集裝袋機結構產(chǎn)品圖糧食收集裝袋機結構設計選題概述：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，糧食收獲后需要進行有效的處理和包裝，以方便儲存和運輸。糧食收集裝袋機作為這一流程中的關鍵設備，具有不可替代的作用。設計一款高效、穩(wěn)定、易于操作的糧食收集裝袋機成為了當前研究的熱點問題。本研究旨在設計一款結構合理、性能優(yōu)良的糧食收集裝袋機。通過深入分析現(xiàn)有設備的優(yōu)缺點，結合實際生產(chǎn)需求，提出一種新的結構設計方案。該方案將重點考慮以下幾個方面：高效性：優(yōu)化設備結構，提高裝袋效率，降低勞動強度，滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。穩(wěn)定性：確保設備在連續(xù)作業(yè)中穩(wěn)定可靠，減少故障率，提高生產(chǎn)效率。易操作性：簡化操作流程，降低使用難度，方便用戶快速掌握設備操作。維護性：合理設計結構，便于設備的日常維護和保養(yǎng)，降低維護成本。經(jīng)濟性：在滿足性能要求的前提下，盡量降低設備制造成本，提高市場競爭力。通過理論分析和實驗驗證，不斷優(yōu)化和完善設計方案，最終形成一種具有自主知識產(chǎn)權的糧食收集裝袋機。本設計可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術支持，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。1.1.1糧食收集裝袋機結構總體工作步驟分析糧食收集裝袋機結構是對糧食集中收集一體構成的一種農(nóng)業(yè)工具，經(jīng)過初步的分析大致得出糧食收集裝袋機結構的總體工作步驟圖如下圖1-1。圖1-1工作步驟分析圖1.1.2整體結構設計本次糧食裝袋機的主要任務：1.確定機架的選擇及設計；2.確定機構組成部件的選擇及設計；3.確定每個部件的安裝位置；4.將每個部件和機構通過機架構成一個整體。糧食裝袋機的總體布局要求：操作簡單方便、美觀節(jié)能、機構最簡化、模版化的設計、零件易于更換與維修。根據(jù)要求裝袋機采用立體式布局。1.2本課題研究的內(nèi)容本論文主要研究運用SolidWorks對糧食收集裝袋機結構進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。本設計主要針對糧食收集裝袋機結構進行設計，先規(guī)劃出糧食收集裝袋機結構的整體結構方案，然后從這個方案入手，具體細化出具體內(nèi)部結構，其具體內(nèi)部結構主要包括以下幾個方面：1、糧食收集裝袋機結構的收集裝置的設計，確實具體結構是回轉式或者是直線式。2、糧食收集裝袋機結構的執(zhí)行機構的選擇，從齒輪傳動、鏈輪傳動，V帶傳動中經(jīng)過思量選擇V帶傳動機構。3、該糧食收集裝袋機結構可以實現(xiàn)自動收集散裝糧食，能夠通過人工通過控制按鈕操作，可以實現(xiàn)散裝糧食的自動收集。4、糧食收集裝袋機結構的結構的設計,通過了解實際糧食收集裝袋機結構的相關結構組成以及在網(wǎng)上查找大量關于糧食收集器的資料，經(jīng)過考證，該糧食收集裝袋機結構的結構設計思路可以引用，并為之后的糧食收集裝袋機結構的生產(chǎn)帶來一定的參考價值和借鑒意義。

1342第二章糧食收集裝袋機結構總體結構的設計2.1糧食收集裝袋機結構的結構原理該糧食收集裝袋機結構的工作原理為：通過動力裝置驅動該糧食收集裝袋機結構到存放糧食的場地，然后糧食收集裝袋機結構的鏟斗會對糧食進行收集并沿著帶刮板的輸送帶上移，直到輸送愛的頂端的糧食出口自動落入料斗，達到糧食收集的作用，其工作方式：由電機帶動傳動軸轉動，向上運輸糧食至料斗，其具體的結構原理圖分析如下圖2-1所示：圖2-1結構原理圖2.2糧食收集裝袋機結構的結構該糧食收集裝袋機結構的具體結構為：糧食由動力裝置推動鏟斗進行收集，然后通過帶刮板的輸送線將糧食輸送到料斗處，由于輸送線是做圓周運動，所以收集上來的糧食在刮板的作用下被帶到料斗里面進行后續(xù)的裝袋作業(yè)。具體結構圖如下圖2-2所示：2-2具體結構圖1-地板2-料斗3-機架4-從動液筒5-傳送帶6-電機7-萬向輪8-鏟斗9-V帶輪10-軸承座2.2.1收集機構收集機構主要有鏟斗和帶刮板輸送線組成，通過動力裝置將糧食收集裝袋機結構驅動到待收集糧食的位置進行收集。2.2.2輸送機構輸送機構主要由帶刮板輸送帶和傳動軸，軸承座等組成，是該糧食收集裝袋機結構的核心部件。下圖2-3即為糧食收集裝袋機結構的輸送機構的結構圖：圖2-3輸送機構結構圖2.2.3驅動機構驅動機構主要電機通過帶傳動實現(xiàn)輸送線滾筒的轉動，而輸送線滾筒是與傳動軸通過鍵槽固結的，從而通過輸送線刮板來進行散裝糧食的收集，并提高了效率。2.2.4糧食收集儲存設計糧食收集儲存具體設計要求：人力換袋，當糧食袋裝滿將要更換另一個糧食袋時，裝袋機構處于停止狀態(tài)，不輸送糧食，不會使糧食在儲糧漏斗中堆積，也避免占用儲存漏斗儲糧空間導致糧食灑落。（2）在儲糧漏斗下料口采用較大的開口設計，并安裝操作把手，加裝滿足固定糧食袋袋口的夾子，方便一次性裝袋。（3）滿足設計工藝，節(jié)約材料又減輕重量，提高儲糧漏斗邊口從而增大儲存量。本次糧食裝袋收集機采用輸送帶運上來囤積到一個儲存漏斗裝置，經(jīng)過漏斗收集滑漏到匝口糧食口袋中，儲存漏斗采用普通鋁合金焊接而成并符合硬度要求，如圖2-4所示。圖2-4儲糧漏斗

第三章機械傳動部分的設計計算3.1電機的選型計算糧食收集裝袋機結構是通過電機通過V帶傳動帶動輸送線滾筒旋轉，而輸送線滾筒是與傳動軸通過鍵槽固結的，這樣就帶動了整個收集輸送線的轉動來進行散裝糧食的收集。具體的電機選型計算過程如下：G－糧食收集裝袋機結構的生產(chǎn)能力，1000kg/hW－收集1kg糧食耗用能量，其值與糧食的重量有關，d小則w大，當d＝3mm，取w＝0.0030kw.h/kg。（查B5p）－傳動效率，取0.75所以根據(jù)驅動功率N＝3kw，轉速n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查表得Y112M-4電機的結構。電機的具體產(chǎn)品圖如下圖3-1所示：圖3-1電機產(chǎn)品圖3.2帶傳動的設計計算1設計功率其中：—工作情況系數(shù)—電動機的功率查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書中的表1-19可知：2選定帶型因為計算功率和電動機上小帶輪的轉速是一樣的，所以查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書中圖1-4，V帶可以選擇的型號為A型。為小帶輪轉速，為1440r/min。3傳動比由傳動比標準系列，取1.76＝＝4小帶輪基準直徑根據(jù)查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書中圖1-4工作點所在區(qū)域，小帶輪直徑在75-100mm之間，可選小帶輪直徑＝100mm。5大帶輪基準直徑（mm）忽略彈性滑動影響因素，大帶輪直徑通過查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書，選取標準值=180mm6帶速v7初定軸間距8所需帶的基準長度＝＝886mm查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書中表1-2，選擇與計算帶長相近長度，?。?00mm，即帶型為A－900。9實際軸間距

10小帶輪包角==11單根V帶的基本額定功率根據(jù)帶型號、和普通V帶取1.32kw-基本額定功率；-帶輪基圓直徑；-帶輪轉速；12時單根V帶型額定功率增量根據(jù)帶型號、和取0.15kw13V帶的根數(shù)ZZ=14單根V帶的預緊力==134（N）m－V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書中表1-1，可知A型帶單位長度的質(zhì)量。15作用在軸上的力-作用在軸上的力－考慮新帶初預緊力為正常預緊力的1.5倍16帶輪的結構和尺寸帶輪的強度應該足夠，結構工藝性也應該較好，質(zhì)量應該均勻分布，并盡量避免由于鑄造產(chǎn)生的過大的應力。輪槽工作表面應該較為光滑（表面粗糙度）以減輕V帶的磨損,帶輪的材料選擇為HT200。查《傳動件設計與實用數(shù)據(jù)速查》一書，根據(jù)帶輪的基準直徑確定輪輻及主動帶輪各個結構的參數(shù)，主動帶輪的結構參數(shù)如表2-3，其它相關尺寸可以根據(jù)相應的經(jīng)驗公式計算求得[4]。表2-3帶輪的結構參數(shù)單位（mm）帶的型號A12111381510116主動帶輪的厚度：公式：即：本次設計中大V帶輪和小V帶輪的圖紙分別如下圖3-2、3-3所示：圖3-2大V帶輪圖3-3小V帶輪3.3傳動軸的設計計算（1）初步確定軸的直徑mm（3.32）根據(jù)工作條件，取mm,其中傳動軸圖如下圖6所示：圖6傳動軸（2）傳動軸受力分析N（3.33）N（3.34）N（3.35）繪制傳動軸的受力簡圖，求支座反力①垂直面支反力：由，得：（3.36）由，得：N（3.37）②水平面支反力：由，得：（3.38）N由，得：N（3.39）（4）作彎矩圖：①垂直面彎矩圖：C點N·mm（3.40）②水平面彎矩圖：C點N·mm（3.41）③合成彎矩圖：C點N·mm（3.42）（5）作轉矩T圖：N·mm（6）校核軸的強度：按彎扭合成應力校核軸的強度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度，取，軸的計算應力MPa（3.43）選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，MPa。因此，，故安全。（7）精確校核軸的疲勞強度①判斷危險截面從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V引起的應力集中最嚴重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應力最大，但應力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。②截面V左側抗彎截面系數(shù)mm（3.44）抗扭截面系數(shù)mm（3.45）截面V左側的彎矩M為Mpa（3.46）截面V上的扭矩T為MPa截面上的彎曲應Mpa（3.47）截面上的扭轉切應力MPa（3.48）軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。MPa，MPa，MPa。用插入法求出，軸按精車加工，表面質(zhì)量系數(shù)為：軸未經(jīng)表面強化處理，固得綜合系數(shù)為（3.49）碳鋼的特性系數(shù)取取所以軸在截面V左側的安全系數(shù)為（3.50）（3.51）（3.52）故該軸在截面V左側的強度是足夠的。③截面V右側抗彎截面系數(shù)mm抗扭截面系數(shù)mm截面V左側的彎矩M為MPa截面V上的扭矩T為MPa截面上的彎曲應力MPa截面上的扭轉切應力MPa截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及因，，，軸的材料的敏感系數(shù)為，故有效應力集中系數(shù)為（3.53）軸的截面形狀系數(shù)為軸的材料的敏感扭轉剪切尺寸系數(shù)為綜合系數(shù)為所以軸在截面V左側的安全系數(shù)為故該軸在截面V左側的強度是足夠的。第四章各主要零部件強度的校核4.1軸承強度的校核計算（1）滾動軸承的選擇滾動軸承為深溝球軸承6205，由文獻[10]表得KN，KN，，。（2）壽命驗算軸承所受支反力合力:N（4.1）對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。，N由文獻[2]表得，，N（4.2）按軸承B的受力大小驗算h（4.3）h=年由于糧食收集裝袋機結構傳動軸的運轉平穩(wěn)和受力結構，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。經(jīng)審核后，此軸承合格。4.2機架強度的校核計算機架的選擇根據(jù)整個系統(tǒng)的總重量來定，方管機架受力分析得出，由分析得出底架在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖：即物料和底架上面的所有零部件等等給的壓力為G=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=30000N;根據(jù)方管承載力計算公式：M=Pac/L（僅用于截面)f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數(shù)）。M=Pac/L=11960xL，本次設計初定L為1200mm則M=13456N.M，初定方管為40x40x5。計算W得出10.42cm2折算后位270Mpa查的普通碳素結構鋼Q235A的抗拉強度為375~500Mpa，由于270Mpa遠遠小于375Mpa，所以初定方管滿足要求。

第五章主要部分的三維建模5.1糧食收集機架的設計機架是糧食收集裝袋機結構的漏斗、從動液筒、傳送帶等機構的載體，它主要承載重要部分機構的重力骨架，并有效配合所以機構的重要機構裝置，一般都主要以方鋼為機架的主要材料，如下是糧食收集機架結構的設計及布局圖5-1。圖5-1機架結構圖收集漏斗支架2．地板3．輸送帶支架5.2滾筒輸送線和電機的三維建模圖5-2滾筒輸送線三維圖圖5-3電機三維圖

5.3行走部件的設計行走部件一般要滿足雙排雙列共四個輪子的設計，因此我們采用前排兩個行走輪采用材質(zhì)為聚氯乙烯與聚乙烯合成的合成物的單輪；后排選擇安裝兩個萬向輪，方便人工轉向。萬向輪就是所謂的活動腳輪，應為它的結構允許水平360度旋轉。萬向輪安裝在腳輪輪子的支架能在動載或者靜載中水平360度旋轉并隨時隨地轉化方向，其滿足支架的移動的靈活性。其軸承以鐵芯或鋁芯為重型承重輪并滿足糧食收集承重量需求，如下是行走部件零件圖5-4。圖5-4萬向輪5.4糧食收集裝袋機結構的三維建模圖5-5糧食收集裝袋機結構三維圖第六章電氣控制部分的設計與安裝此次設計的糧食收集裝袋機結構的電器部分主要是針對控制三相電機這個部分，一本都是通過變頻器來控制，通常由于該收集器都是隨車固定在一個部位的，所以一般電氣控制箱體根據(jù)該糧食收集裝袋機結構的類型來選擇，固定式的就是固定在糧食收集裝袋機結構或者其他地方就行，在需要開機操作的時候，人工只要按下按鈕就可以。1.電路分析：本次設計的糧食收集裝袋機結構主要采用PLC控制系統(tǒng)對該收集裝袋機進行控制，其中主電路的設計尤為關鍵，因為它影響到整機的收集糧食的質(zhì)量。該糧食收集裝袋機結構主電路主要有一個啟動按鈕和停止按鈕組成，通過時間繼電器對系統(tǒng)進行適當?shù)匮訒r處理。通過人工按下啟動按鈕開始設備開始動作，按下停止按鈕設備停止運行。2.本次糧食收集裝袋機結構的主電路圖如下圖6-2所示：圖6-2主電路圖結論本課題是糧食收集裝袋機結構的設計，本次設計糧食收集裝袋機結構的目的是為了提高此種機械的工作效率，本機主要用于糧食的自動收集。根據(jù)不同的收集物體和收集要求，可以對傳統(tǒng)的糧食收集裝袋機結構的部分結構進行靈活的調(diào)整。糧食收集裝袋機結構能滿足糧食收集的要求，且結構簡單，運行平穩(wěn)，工作可靠，易于調(diào)整工作日程，便于維修保養(yǎng)?？紤]到設計的軸過于長，如果用角接觸球軸承需要經(jīng)常更換，用圓錐滾子軸承則不要經(jīng)常更換。本次設計的糧食收集裝袋機結構，工作效率高，它可以精確的運動，傳輸是穩(wěn)定可靠的，使用安全，易于維護，滿足收集要求，工作行程很容易調(diào)整，能保證所需皮革樣式準確切除。在設計中，設計精度有待提高和完善，相信隨著社會發(fā)展，糧食收集裝袋機結構應用會更加廣泛，未來糧食收集裝袋機結構會得到更廣泛的應用。未來的糧食收集裝袋機結構將會得到更廣泛的應用，人們也對糧食收集裝袋自動化會有更新的詮釋和啟迪，糧食收集裝袋機結構也將會實現(xiàn)真正的機電一體化無人操控，未來將會應用太陽能電池板作為主要的綠色能源，采用雷達或成像技術來區(qū)別糧食分類。未來糧食收集裝袋機結構不僅會收集糧食，而且可能將會晾曬糧食及更多的綠色設計和綠色創(chuàng)新。參考文獻[1]鄧星鐘.糧食收集裝袋機結構設計手冊[M].華中科技大學出版社，2002。[2]孫志禮、冷興聚、魏延剛等.糧食收集裝袋機結構中的應用[M].東北大學出版社，2003。[3]徐灝.機械設計手冊[M]第5卷.機械機械出版社，1992。[4]吳宗澤.機械設計師手冊[M].機械機械出版社，2002。[5]成大先.機械設計圖冊[M].化學機械出版社