粮食收集装袋机结构设计说明书

第一章绪论1.1课题的来源与研究的目的和意义在对散装粮食进行收集的过程中，通过工程实践确定采用自动收集输送方式粮食收集装袋机结构的效率最高，并通过查找资料发现粮食收集装袋的机械化程度也是最高，几乎所有的大型的对散装粮食进行加工的厂家都具备这种设备。目前中、小型散装粮食收集机生产企业所使用的大部分设备为我国自行设计制造的输送带式输送方式的收集器是为中、小型散装粮食加工企业所设计的较为理想的收集各种散装粮食的机械。该输送方式的收集器作为对散装粮食进行加工的必备设备的一种，它的设计和研发就极为重要。粮食收集装袋机结构自从上世纪九十年代开始就陆续地被应用在散装粮食的收集方面，但传统的粮食收集装袋机结构由于收集精度不高，速度缓慢，有好多工厂仍然采用其他的收集方式，但其他散装粮食收集方式的劳动效率低下，所以此次设计的粮食收集装袋机结构，在传统的粮食收集装袋机结构的基础上进行改进创新，应用合理的结构以及动力机构，从而来克服以往的粮食收集装袋机结构所不能克服的问题，对后续的粮食收集装袋机结构的设计制造有一定的参考意义和价值。目前，市面上的粮食收集装袋机结构的产品图片如下图1-1，图1-2所示：图1-1粮食收集装袋机结构产品图图1-2粮食收集装袋机结构产品图粮食收集装袋机结构设计选题概述：随着农业生产的快速发展，粮食收获后需要进行有效的处理和包装，以方便储存和运输。粮食收集装袋机作为这一流程中的关键设备，具有不可替代的作用。设计一款高效、稳定、易于操作的粮食收集装袋机成为了当前研究的热点问题。本研究旨在设计一款结构合理、性能优良的粮食收集装袋机。通过深入分析现有设备的优缺点，结合实际生产需求，提出一种新的结构设计方案。该方案将重点考虑以下几个方面：高效性：优化设备结构，提高装袋效率，降低劳动强度，满足大规模生产的需要。稳定性：确保设备在连续作业中稳定可靠，减少故障率，提高生产效率。易操作性：简化操作流程，降低使用难度，方便用户快速掌握设备操作。维护性：合理设计结构，便于设备的日常维护和保养，降低维护成本。经济性：在满足性能要求的前提下，尽量降低设备制造成本，提高市场竞争力。通过理论分析和实验验证，不断优化和完善设计方案，最终形成一种具有自主知识产权的粮食收集装袋机。本设计可为农业生产提供技术支持，促进农业现代化的发展。1.1.1粮食收集装袋机结构总体工作步骤分析粮食收集装袋机结构是对粮食集中收集一体构成的一种农业工具，经过初步的分析大致得出粮食收集装袋机结构的总体工作步骤图如下图1-1。图1-1工作步骤分析图1.1.2整体结构设计本次粮食装袋机的主要任务：1.确定机架的选择及设计；2.确定机构组成部件的选择及设计；3.确定每个部件的安装位置；4.将每个部件和机构通过机架构成一个整体。粮食装袋机的总体布局要求：操作简单方便、美观节能、机构最简化、模版化的设计、零件易于更换与维修。根据要求装袋机采用立体式布局。1.2本课题研究的内容本论文主要研究运用SolidWorks对粮食收集装袋机结构进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。本设计主要针对粮食收集装袋机结构进行设计，先规划出粮食收集装袋机结构的整体结构方案，然后从这个方案入手，具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：1、粮食收集装袋机结构的收集装置的设计，确实具体结构是回转式或者是直线式。2、粮食收集装袋机结构的执行机构的选择，从齿轮传动、链轮传动，V带传动中经过思量选择V带传动机构。3、该粮食收集装袋机结构可以实现自动收集散装粮食，能够通过人工通过控制按钮操作，可以实现散装粮食的自动收集。4、粮食收集装袋机结构的结构的设计,通过了解实际粮食收集装袋机结构的相关结构组成以及在网上查找大量关于粮食收集器的资料，经过考证，该粮食收集装袋机结构的结构设计思路可以引用，并为之后的粮食收集装袋机结构的生产带来一定的参考价值和借鉴意义。

1342第二章粮食收集装袋机结构总体结构的设计2.1粮食收集装袋机结构的结构原理该粮食收集装袋机结构的工作原理为：通过动力装置驱动该粮食收集装袋机结构到存放粮食的场地，然后粮食收集装袋机结构的铲斗会对粮食进行收集并沿着带刮板的输送带上移，直到输送爱的顶端的粮食出口自动落入料斗，达到粮食收集的作用，其工作方式：由电机带动传动轴转动，向上运输粮食至料斗，其具体的结构原理图分析如下图2-1所示：图2-1结构原理图2.2粮食收集装袋机结构的结构该粮食收集装袋机结构的具体结构为：粮食由动力装置推动铲斗进行收集，然后通过带刮板的输送线将粮食输送到料斗处，由于输送线是做圆周运动，所以收集上来的粮食在刮板的作用下被带到料斗里面进行后续的装袋作业。具体结构图如下图2-2所示：2-2具体结构图1-地板2-料斗3-机架4-从动液筒5-传送带6-电机7-万向轮8-铲斗9-V带轮10-轴承座2.2.1收集机构收集机构主要有铲斗和带刮板输送线组成，通过动力装置将粮食收集装袋机结构驱动到待收集粮食的位置进行收集。2.2.2输送机构输送机构主要由带刮板输送带和传动轴，轴承座等组成，是该粮食收集装袋机结构的核心部件。下图2-3即为粮食收集装袋机结构的输送机构的结构图：图2-3输送机构结构图2.2.3驱动机构驱动机构主要电机通过带传动实现输送线滚筒的转动，而输送线滚筒是与传动轴通过键槽固结的，从而通过输送线刮板来进行散装粮食的收集，并提高了效率。2.2.4粮食收集储存设计粮食收集储存具体设计要求：人力换袋，当粮食袋装满将要更换另一个粮食袋时，装袋机构处于停止状态，不输送粮食，不会使粮食在储粮漏斗中堆积，也避免占用储存漏斗储粮空间导致粮食洒落。（2）在储粮漏斗下料口采用较大的开口设计，并安装操作把手，加装满足固定粮食袋袋口的夹子，方便一次性装袋。（3）满足设计工艺，节约材料又减轻重量，提高储粮漏斗边口从而增大储存量。本次粮食装袋收集机采用输送带运上来囤积到一个储存漏斗装置，经过漏斗收集滑漏到匝口粮食口袋中，储存漏斗采用普通铝合金焊接而成并符合硬度要求，如图2-4所示。图2-4储粮漏斗

第三章机械传动部分的设计计算3.1电机的选型计算粮食收集装袋机结构是通过电机通过V带传动带动输送线滚筒旋转，而输送线滚筒是与传动轴通过键槽固结的，这样就带动了整个收集输送线的转动来进行散装粮食的收集。具体的电机选型计算过程如下：G－粮食收集装袋机结构的生产能力，1000kg/hW－收集1kg粮食耗用能量，其值与粮食的重量有关，d小则w大，当d＝3mm，取w＝0.0030kw.h/kg。（查B5p）－传动效率，取0.75所以根据驱动功率N＝3kw，转速n＝1500r/min，查B1表10-4-1选用Y112M-4，再查表得Y112M-4电机的结构。电机的具体产品图如下图3-1所示：图3-1电机产品图3.2带传动的设计计算1设计功率其中：—工作情况系数—电动机的功率查《传动件设计与实用数据速查》一书中的表1-19可知：2选定带型因为计算功率和电动机上小带轮的转速是一样的，所以查《传动件设计与实用数据速查》一书中图1-4，V带可以选择的型号为A型。为小带轮转速，为1440r/min。3传动比由传动比标准系列，取1.76＝＝4小带轮基准直径根据查《传动件设计与实用数据速查》一书中图1-4工作点所在区域，小带轮直径在75-100mm之间，可选小带轮直径＝100mm。5大带轮基准直径（mm）忽略弹性滑动影响因素，大带轮直径通过查《传动件设计与实用数据速查》一书，选取标准值=180mm6带速v7初定轴间距8所需带的基准长度＝＝886mm查《传动件设计与实用数据速查》一书中表1-2，选择与计算带长相近长度，取＝900mm，即带型为A－900。9实际轴间距

10小带轮包角==11单根V带的基本额定功率根据带型号、和普通V带取1.32kw-基本额定功率；-带轮基圆直径；-带轮转速；12时单根V带型额定功率增量根据带型号、和取0.15kw13V带的根数ZZ=14单根V带的预紧力==134（N）m－V带每米长的质量（kg/m）查《传动件设计与实用数据速查》一书中表1-1，可知A型带单位长度的质量。15作用在轴上的力-作用在轴上的力－考虑新带初预紧力为正常预紧力的1.5倍16带轮的结构和尺寸带轮的强度应该足够，结构工艺性也应该较好，质量应该均匀分布，并尽量避免由于铸造产生的过大的应力。轮槽工作表面应该较为光滑（表面粗糙度）以减轻V带的磨损,带轮的材料选择为HT200。查《传动件设计与实用数据速查》一书，根据带轮的基准直径确定轮辐及主动带轮各个结构的参数，主动带轮的结构参数如表2-3，其它相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得[4]。表2-3带轮的结构参数单位（mm）带的型号A12111381510116主动带轮的厚度：公式：即：本次设计中大V带轮和小V带轮的图纸分别如下图3-2、3-3所示：图3-2大V带轮图3-3小V带轮3.3传动轴的设计计算（1）初步确定轴的直径mm（3.32）根据工作条件，取mm,其中传动轴图如下图6所示：图6传动轴（2）传动轴受力分析N（3.33）N（3.34）N（3.35）绘制传动轴的受力简图，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）作弯矩图：①垂直面弯矩图：C点N·mm（3.40）②水平面弯矩图：C点N·mm（3.41）③合成弯矩图：C点N·mm（3.42）（5）作转矩T图：N·mm（6）校核轴的强度：按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度，取，轴的计算应力MPa（3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，MPa。因此，，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度①判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。②截面V左侧抗弯截面系数mm（3.44）抗扭截面系数mm（3.45）截面V左侧的弯矩M为Mpa（3.46）截面V上的扭矩T为MPa截面上的弯曲应Mpa（3.47）截面上的扭转切应力MPa（3.48）轴的材料为45钢，调质处理。MPa，MPa，MPa。用插入法求出，轴按精车加工，表面质量系数为：轴未经表面强化处理，固得综合系数为（3.49）碳钢的特性系数取取所以轴在截面V左侧的安全系数为（3.50）（3.51）（3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。③截面V右侧抗弯截面系数mm抗扭截面系数mm截面V左侧的弯矩M为MPa截面V上的扭矩T为MPa截面上的弯曲应力MPa截面上的扭转切应力MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及因，，，轴的材料的敏感系数为，故有效应力集中系数为（3.53）轴的截面形状系数为轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为所以轴在截面V左侧的安全系数为故该轴在截面V左侧的强度是足够的。第四章各主要零部件强度的校核4.1轴承强度的校核计算（1）滚动轴承的选择滚动轴承为深沟球轴承6205，由文献[10]表得KN，KN，，。（2）寿命验算轴承所受支反力合力:N（4.1）对于深沟球轴承，派生轴向力互相抵消。，N由文献[2]表得，，N（4.2）按轴承B的受力大小验算h（4.3）h=年由于粮食收集装袋机结构传动轴的运转平稳和受力结构，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。经审核后，此轴承合格。4.2机架强度的校核计算机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。见下图：即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为G=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=30000N;根据方管承载力计算公式：M=Pac/L（仅用于截面)f=M/W≤材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。M=Pac/L=11960xL，本次设计初定L为1200mm则M=13456N.M，初定方管为40x40x5。计算W得出10.42cm²折算后位270Mpa查的普通碳素结构钢Q235A的抗拉强度为375~500Mpa，由于270Mpa远远小于375Mpa，所以初定方管满足要求。

第五章主要部分的三维建模5.1粮食收集机架的设计机架是粮食收集装袋机结构的漏斗、从动液筒、传送带等机构的载体，它主要承载重要部分机构的重力骨架，并有效配合所以机构的重要机构装置，一般都主要以方钢为机架的主要材料，如下是粮食收集机架结构的设计及布局图5-1。图5-1机架结构图收集漏斗支架2．地板3．输送带支架5.2滚筒输送线和电机的三维建模图5-2滚筒输送线三维图图5-3电机三维图

5.3行走部件的设计行走部件一般要满足双排双列共四个轮子的设计，因此我们采用前排两个行走轮采用材质为聚氯乙烯与聚乙烯合成的合成物的单轮；后排选择安装两个万向轮，方便人工转向。万向轮就是所谓的活动脚轮，应为它的结构允许水平360度旋转。万向轮安装在脚轮轮子的支架能在动载或者静载中水平360度旋转并随时随地转化方向，其满足支架的移动的灵活性。其轴承以铁芯或铝芯为重型承重轮并满足粮食收集承重量需求，如下是行走部件零件图5-4。图5-4万向轮5.4粮食收集装袋机结构的三维建模图5-5粮食收集装袋机结构三维图第六章电气控制部分的设计与安装此次设计的粮食收集装袋机结构的电器部分主要是针对控制三相电机这个部分，一本都是通过变频器来控制，通常由于该收集器都是随车固定在一个部位的，所以一般电气控制箱体根据该粮食收集装袋机结构的类型来选择，固定式的就是固定在粮食收集装袋机结构或者其他地方就行，在需要开机操作的时候，人工只要按下按钮就可以。1.电路分析：本次设计的粮食收集装袋机结构主要采用PLC控制系统对该收集装袋机进行控制，其中主电路的设计尤为关键，因为它影响到整机的收集粮食的质量。该粮食收集装袋机结构主电路主要有一个启动按钮和停止按钮组成，通过时间继电器对系统进行适当地延时处理。通过人工按下启动按钮开始设备开始动作，按下停止按钮设备停止运行。2.本次粮食收集装袋机结构的主电路图如下图6-2所示：图6-2主电路图结论本课题是粮食收集装袋机结构的设计，本次设计粮食收集装袋机结构的目的是为了提高此种机械的工作效率，本机主要用于粮食的自动收集。根据不同的收集物体和收集要求，可以对传统的粮食收集装袋机结构的部分结构进行灵活的调整。粮食收集装袋机结构能满足粮食收集的要求，且结构简单，运行平稳，工作可靠，易于调整工作日程，便于维修保养。考虑到设计的轴过于长，如果用角接触球轴承需要经常更换，用圆锥滚子轴承则不要经常更换。本次设计的粮食收集装袋机结构，工作效率高，它可以精确的运动，传输是稳定可靠的，使用安全，易于维护，满足收集要求，工作行程很容易调整，能保证所需皮革样式准确切除。在设计中，设计精度有待提高和完善，相信随着社会发展，粮食收集装袋机结构应用会更加广泛，未来粮食收集装袋机结构会得到更广泛的应用。未来的粮食收集装袋机结构将会得到更广泛的应用，人们也对粮食收集装袋自动化会有更新的诠释和启迪，粮食收集装袋机结构也将会实现真正的机电一体化无人操控，未来将会应用太阳能电池板作为主要的绿色能源，采用雷达或成像技术来区别粮食分类。未来粮食收集装袋机结构不仅会收集粮食，而且可能将会晾晒粮食及更多的绿色设计和绿色创新。参考文献[1]邓星钟.粮食收集装袋机结构设计手册[M].华中科技大学出版社，2002。[2]孙志礼、冷兴聚、魏延刚等.粮食收集装袋机结构中的应用[M].东北大学出版社，2003。[3]徐灏.机械设计手册[M]第5卷.机械机械出版社，1992。[4]吴宗泽.机械设计师手册[M].机械机械出版社，2002。[5]成大先.机械设计图册[M].化学机械出版社