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密級： 學(xué)號： 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班 級： 12 級機(jī)械本（3）班 學(xué)生姓名： 蔣澤聰 指導(dǎo)老師： 羅哲 完成日期： 2016 年 3 月 20 日 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文（設(shè)計）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨立進(jìn) 行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文 （設(shè)計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到 本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校 保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保 密 ， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 本學(xué)位論文屬于 不保密 。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘要 本次設(shè)計的題目是糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計，此種糧食收集裝袋機(jī)的出現(xiàn)不僅能 夠大大提高生產(chǎn)效率，也可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動化大生產(chǎn)，當(dāng)今激烈的市場競爭和企 業(yè)信息化的要求,企業(yè)對糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計及制造提出了更高的要求,要求新型 的糧食收集裝袋機(jī)能夠承載更多的散裝糧食，并且能夠做到高精度，高效率來對散 裝糧食進(jìn)行收集、裝袋作業(yè)。以糧食收集裝袋機(jī)構(gòu)為研究對象,探討一種形式簡潔、 方便控制的自動收集器模型,從產(chǎn)能規(guī)劃和收集速度兩個層面上研究提高該糧食收集 裝袋機(jī)的速度與產(chǎn)能的方法,對于推動糧食收集裝袋機(jī)機(jī)械基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究,提 高我國在自動化行業(yè)的競爭實力將具有非常深遠(yuǎn)的意義。 本課題研究一種糧食收集裝袋機(jī)，研究一種高速、輕型、低成本,高速的糧食收 集裝袋機(jī)，該種類型設(shè)備的設(shè)計，不但在自動化領(lǐng)域是一個新的突破，對糧食的輸 送領(lǐng)域的理論和應(yīng)用來說，也是一個新的發(fā)展方向。對推動機(jī)構(gòu)設(shè)計理論、散裝糧 食收集技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等多學(xué)科交叉，具有重要理論意義和 工程實用價值。 關(guān)鍵詞：效率；糧食；曬場；收集；自動化 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） ABSTRACT This paper mainly introduces the current situation and development prospect of automotive beauty decoration industry, car beauty industry is experiencing a hitherto unknown development opportunity, there are good prospects for development. But due to the current situation of enterprise development disorder, not standardized, quality of personnel is low, which seriously restrict the development of the industry. With car ownership in China increased year by year, change the status quo is imminent, and at the same time, through the practice in developed countries concluded that car decoration and beauty will be the century of Chinas most promising gold industry, known as the automotive industry second gold, is a sunshine industry. his paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism. Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. Key words: processing;Grain; Drying food venues; Collect ;Automation; 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 目 錄 第 一 章 緒 論 .1 1.1 課 題 的 來 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 .1 1.1.1 總 體 工 作 過 程 分 析 .2 1.1.2 總 體 布 局 .2 1.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 .3 第 二 章 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 總 體 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計 .4 2.1 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 .4 2.2 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) .5 2.2.1 收 集 機(jī) 構(gòu) .6 2.2.2 輸 送 機(jī) 構(gòu) .6 2.2.3 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) .7 2.2.4 儲 糧 漏 斗 的 設(shè) 計 .7 第 三 章 機(jī) 械 傳 動 部 分 的 設(shè) 計 計 算 .8 3.1 電 機(jī) 的 選 型 計 算 .8 3.2 帶 傳 動 的 設(shè) 計 .8 3.2.1 設(shè) 計 功 率 .8 3.2.2 選 定 帶 型 .9 3.2.3 傳 動 比 .9 3.2.4 小 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 .9 3.2.5 大 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 .9 3.2.6 帶 速 驗 算 .9 3.2.7 初 定 軸 間 距 .9 3.2.8 所 需 帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 .9 3.2.9 實 際 軸 間 距 .9 3.2.10 小 帶 輪 包 角 .10 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 3.2.11 單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率 .10 3.2.12 時 單 根 V 帶 型 額 定 功 率 增 量 .10i 3.2.13 V 帶 的 根 數(shù) .10 3.2.14 單 根 V 帶 的 預(yù) 緊 力 .10 3.2.15 作 用 在 軸 上 的 力 .10 3.2.16 帶 輪 的 結(jié) 構(gòu) 和 尺 寸 .11 3.3 傳 動 軸 的 設(shè) 計 計 算 .12 第 四 章 各 主 要 零 部 件 強(qiáng) 度 的 校 核 .19 4.1 軸 承 強(qiáng) 度 的 校 核 計 算 .19 4.2 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 計 算 .20 第 五 章 主 要 部 分 的 三 維 建 模 .21 第 六 章 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計 與 安 裝 .24 結(jié) 論 .26 參 考 文 獻(xiàn) .27 致 謝 .28 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 0 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(jìn)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(jī)的效率最高，并通過查找資料發(fā)現(xiàn)糧食收集裝袋的機(jī)械化程度也是最 高，幾乎所有的大型的對散裝糧食進(jìn)行加工的廠家都具備這種設(shè)備。國內(nèi)一些大型 糧食收集裝袋機(jī)先后從西德、丹麥、瑞士、日本等引進(jìn)了先進(jìn)的收集器設(shè)備，但其 價格十分昂貴。目前中、小型散裝糧食收集機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所使用的大部分設(shè)備為我國 自行設(shè)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(shè)計 的較為理想的收集各種散裝糧食的機(jī)械。 該輸送方式的收集器作為對散裝糧食進(jìn)行加工的必備設(shè)備的一種，它的設(shè)計和 研發(fā)就極為重要。 糧食收集裝袋機(jī)自從上世紀(jì)九十年代開始就陸續(xù)地被應(yīng)用在散裝糧食的收集方 面，但傳統(tǒng)的糧食收集裝袋機(jī)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(shè)計的糧食 收集裝袋機(jī)，在傳統(tǒng)的糧食收集裝袋機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)以 及動力機(jī)構(gòu)，從而來克服以往的糧食收集裝袋機(jī)所不能克服的問題，對后續(xù)的糧食 收集裝袋機(jī)的設(shè)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(jī)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(jī) 產(chǎn) 品 圖 圖 1-2 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 產(chǎn) 品 圖 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1.1.1 總體工作過程分析 糧食收集裝袋機(jī)是對糧食收集、裝袋集于一體的一種農(nóng)用工具。經(jīng)過我們初步 的分析與設(shè)計得到糧食收集裝袋機(jī)的工作流程圖如下圖 1-1 所示： 圖 1-1 工作流程圖 1.1.2 總體布局 確定糧食收集裝袋機(jī)的工作流程以后，就要考慮如何實現(xiàn)以最完美的方法去實 現(xiàn)它。機(jī)架的選擇與設(shè)計，每個機(jī)構(gòu)組成部件的選擇與設(shè)計，確定每個部件的安裝 位置，以及每個部件、機(jī)構(gòu)相互聯(lián)系和如何通過機(jī)架形成一個完整的整體。這就是 本次糧食收集裝袋機(jī)的總體設(shè)計任務(wù)。 總體布局的確定，主要根據(jù)糧食收集裝袋機(jī)的特性來確定。根據(jù)設(shè)計要求，布 局設(shè)計要求為：操作簡單 、機(jī)構(gòu)簡化、操作方便、模塊化的設(shè)計，方便易磨損的 零部件更換及維修。根據(jù)設(shè)計工藝，糧食收集裝袋機(jī)采用立體式布局，這樣便于糧 食的收集、傳送、裝袋等。 在設(shè)計中要求： （1）操作簡單 、機(jī)構(gòu)簡化、操作方便、模塊化的設(shè)計； （2）動力方面的設(shè)計，要在滿足基本動能的基礎(chǔ)上保證環(huán)保、節(jié)能、輕便； （3）整個糧食裝袋機(jī)要求安全可靠，外型美觀大方。 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(jī)進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計過程中， 糧 食 收 集 裝 置 輸 送 機(jī) 儲 糧 倉 集 糧 口 袋 刮 谷 板 輸送帶 漏 斗 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 了解 SolidWorks 的各種功能。 本設(shè)計主要針對糧食收集裝袋機(jī)進(jìn)行設(shè)計，先規(guī)劃出糧食收集裝袋機(jī)的整體結(jié) 構(gòu)方案，然后從這個方案入手，具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包 括以下幾個方面： 1、糧食收集裝袋機(jī)的收集裝置的設(shè)計，確實具體結(jié)構(gòu)是回轉(zhuǎn)式或者是直線式。 2、糧食收集裝袋機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。 3、該糧食收集裝袋機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 通過了解實際糧食收集裝袋機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)組成以及在網(wǎng)上查找大量關(guān)于糧食收 集器的資料，經(jīng)過考證，該糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計方案可行，能夠為后續(xù)的糧食收 集裝袋機(jī)的生產(chǎn)帶來一定的參考價值和借鑒意義。 第二章 糧食收集裝袋機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 該糧食收集裝袋機(jī)的工作原理為：通過動力裝置驅(qū)動該糧食收集裝袋機(jī)到存放 糧食的場地，然后糧食收集裝袋機(jī)的鏟斗會對糧食進(jìn)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(dá)到糧食收集的作用，其工作 方式：由電機(jī)帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，向上運輸糧食至料斗，其具體的結(jié)構(gòu)原理圖分析如 下圖 2-1 所示： 圖 2-1 結(jié) 構(gòu) 原 理 圖 2.2 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 該糧食收集裝袋機(jī)的具體結(jié)構(gòu)為：糧食由動力裝置推動鏟斗進(jìn)行收集，然后通 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 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(jìn)行后續(xù)的裝袋作業(yè)。具體結(jié)構(gòu)圖如下圖 2- 2 所示： 2-2 具 體 結(jié) 構(gòu) 圖 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 2.2.1 收 集 機(jī) 構(gòu) 收集機(jī)構(gòu)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(jī)驅(qū) 動到待收集糧食的位置進(jìn)行收集。 2.2.2 輸 送 機(jī) 構(gòu) 輸送機(jī)構(gòu)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(jī) 的核心部件。下圖 2-3 即為糧食收集裝袋機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖： 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 圖 2-3 輸 送 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 圖 2.2.3 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要電機(jī)通過帶傳動實現(xiàn)輸送線滾筒的轉(zhuǎn)動，而輸送線滾筒是與傳 動軸通過鍵槽固結(jié)的，從而通過輸送線刮板來進(jìn)行散裝糧食的收集，并提高了效率。 2.2.4 儲 糧 漏 斗 的 設(shè) 計 儲糧漏斗的作用是將輸送帶輸送上來的糧食全部儲存起來，再通過漏斗將糧食 滑落到集糧口袋中。儲糧漏斗采用普通鋼板焊接成型，厚度 2mm。本機(jī)是由人力推 進(jìn)，當(dāng)集糧袋裝滿換另一個集糧袋時，機(jī)器是靜止的，不收集糧食，因此不需要太 大的儲糧空間，所以儲糧倉庫也選擇漏斗型設(shè)計，即節(jié)約材料減輕重量又不會提高 整機(jī)的高度，而且下料口采用較大的開口設(shè)計，不會使糧食在儲糧漏斗中堆積如圖 2-4 所示。在集糧漏斗的下面就是操作把手，為了避免糧食灑落，在操作把手上面 加裝可以固定糧袋袋口的夾子，模仿人工裝袋一樣，把口袋提起來。 圖 2-4 集糧漏斗 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 第三章 機(jī)械傳動部分的設(shè)計計算 3.1 電 機(jī) 的 選 型 計 算 糧食收集裝袋機(jī)是通過電機(jī)通過 V 帶傳動帶動輸送線滾筒旋轉(zhuǎn)，而輸送線滾筒 是與傳動軸通過鍵槽固結(jié)的，這樣就帶動了整個收集輸送線的轉(zhuǎn)動來進(jìn)行散裝糧食 的收集。具體的電機(jī)選型計算過程如下： N= 3(KW)WG G糧食收集裝袋機(jī)的生產(chǎn)能力，1000kg/h W收集 1kg 糧食耗用能量，其值與糧食的重量有關(guān)，d 小則 w 大，當(dāng) d3mm， 取 w0.0030kw.h/kg。（查 B5p ）75 傳動效率，取 0.75 所以根據(jù) N3 kw，n1500r/min，查 B1 表 10-4-1 選用 Y112M-4，再查表得 Y112M-4 電機(jī)的結(jié)構(gòu)。電機(jī)的具體產(chǎn)品圖如下圖 3-1 所示： 圖 3-1 電 機(jī) 產(chǎn) 品 圖 3.2 帶 傳 動 的 設(shè) 計 計 算 3.2.1 設(shè) 計 功 率 dP kwKAd 8.42.1 工況系數(shù)，查 B1 表 8122 ，取 1.2AK 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 P傳遞的功率 3.2.2 選 定 帶 型 根據(jù) 和 查 B1 圖 8 12 選取普通 V 帶 A 型， 小帶輪轉(zhuǎn)速，為dp1n 1n 1440r/min 3.2.3 傳 動 比 1.76 0i2ni1min/81076.4r 3.2.4 小 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 （ mm）1d 由 B1 表 8112 和表 8114 選定 100mm 75r/min 1dmind 3.2.5 大 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 （ mm）2 cidd 1760.12 由 B3 表 87 得 =180mm2d 3.2.6 帶 速 驗 算 smvsmndv /3025/54.710610ax 3.2.7 初 定 軸 間 距 （ mm）a da28)(10 3.2.8 所 需 帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 （ mm）0dL 0 204)()(12210 aLddd 882 886mm 依 B1 表 818 取 900mm，即帶型為 A900dL 3.2.9 實 際 軸 間 距 a mad27690200 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 3.2.10 小 帶 輪 包 角 1 3.57812ad = = .1064 3.2.11 單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率 1p 根據(jù)帶型號、 和 普通 V 帶查 B1 表 8127 （c ） 取 1.32kw1dn 3.2.12 時 單 根 V 帶 型 額 定 功 率 增 量i P 根據(jù)帶型號、 和 查 B1 表 8127（c） 取 0.15kw1i 3.2.13 V 帶 的 根 數(shù) Z Z = 49.387.096)15.032.(4)(1 LadkpP 小帶輪包角修正系數(shù)查 B1 表 8123,取 0.96ak 帶長修正系數(shù)查 B1 表 818，取 0.87L 3.2.14 單 根 V 帶 的 預(yù) 緊 力 0F 20)15.(mvZPkFda = 254.710.4896. =134（N） mV 帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查 B1 表 8124，取 0.1k/gm 3.2.15 作 用 在 軸 上 的 力 F )(10682sin4132sin0 NZF )(5ii310max 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的 1.5 倍maxF 3.2.16 帶 輪 的 結(jié) 構(gòu) 和 尺 寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并 避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。 輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度 ）以減輕帶的磨損和功率損失。mRa2.3 帶輪的材料為 HT200。本次設(shè)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 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 圖 3-3 小 V 帶輪 3.3 傳 動 軸 的 設(shè) 計 計 算 軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因為可用作軸的原料比較多， 所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能?？梢?使用熱處理這種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡單并且花費較少，用研究計算所 得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，綜上所述：故采取 45 號鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要 40MPa 的切應(yīng)力，然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來確保它的力學(xué)性能。裝有密封元 件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸體上面存 在兩支點的軸承要選用一樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便加工軸承的座孔，并減少生產(chǎn)中的誤差。 挨著的軸段，應(yīng)使直徑不一樣構(gòu)成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時 要提供相應(yīng)的高度，軸肩的直徑差通常選 5 到 10mm，本文軸肩處采取 5 毫米的直徑 差，接著把每段軸體的長度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結(jié)構(gòu)是否 合理。其中軸的設(shè)計計算步驟如下： （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32）2.4536103npAd 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 根據(jù)工作條件，取 mm45d （2）傳動軸受力分析 N （3.33） .13602.951mtdTF N （3.34） 54.173062cos04.cos 1 tgtgr N （3.35）2in.52in ta （3）繪制傳動軸的受力簡圖如下圖所示，求支座反力 垂直面支反力： 由 ，得：0CM （3.36）025732arBYFLR N r 13.6295.761/3024.1/62 由 ，得：0Y N （3.37）.230.954.173BYrCRF 水平面支反力： 由 ，得：0CM （3.38）32LFRtBZ N02.13685.762412t 由 ，得：0Z N （3.39）.3092.184.3BrCRF 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 （4）作彎矩圖： 垂直面彎矩 圖：YM C 點 Nmm （3.40）495.70825.613.29LRBY 水平面彎矩 圖： Z C 點 Nmm （3.41）675.48035.267.302LRMBZ 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 合成彎矩 圖：M C 點 Nmm （3.42）153.6785.4780395.470222 CZYM （5）作轉(zhuǎn)矩 T 圖 Nmm6102.3T 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 （6）校核軸的強(qiáng)度： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)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(qiáng)度。由文獻(xiàn)1，15-5可 知，取 ，軸的計算應(yīng)力6.0 MPa 3.14150.)26.9(3678)( 3252232 WTMc （3.43） 選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表 可知， MPa。因此，601 ，故安全。1ca （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 IV 和 V 引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重， 而 V 受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面 C 的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，所 以 C 面不用校核。只需校核截面 V 的應(yīng)力。 截面 V 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44）27401.0.33dW3 抗扭截面系數(shù) mm （3.45）582T 截面 V 左側(cè)的彎矩 M 為 Mpa （3.46）62.70.6153.678 截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 201 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47）8.74.Wb 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa （3.48）3.5031T 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)1表 可知， MPa，1640B 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 MPa， MPa。275115 由文獻(xiàn)1 附表 可知，用插入法求出83 ，.2k24.8.0k 軸應(yīng)按精車加工，由文獻(xiàn)1 附圖 可知，表面質(zhì)量系數(shù)為：3 84.0 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 1q 固得綜合系數(shù)為 （3.49）9.284.021kK 43.1. 由文獻(xiàn)1 ， 可知，碳鋼的特性系數(shù)132 取.0.0 取5 5 所以軸在截面 V 左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50）34.01.289.751 mbKS （3.51）2.9.3.41a （3.52）5.1.702.19.2 SSca 綜上：該軸在截面 V 左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 截面 V 右側(cè) 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 抗彎截面系數(shù) mm219703.01.3dW3 抗扭截面系數(shù) mm4.2.33T 3 截面 V 左側(cè)的彎矩 M 為 MPa628.570.615.678 截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 320 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa.92.Wb 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa8.74301T 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按文獻(xiàn)1附表 查取。 23 因 ， ，023.1dr 8.104dD ，5.3 又由文獻(xiàn)1附圖 可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ，8.0q7. 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)1，附 為43 （3.53）87.1)05.2(.1)(1k 687q 由文獻(xiàn)1附圖 可得軸的截面形狀系數(shù)為235.0 由文獻(xiàn)1附圖 可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 76.0 綜合系數(shù)為 41.38.05.71kK .6.2 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 所以軸在截面 V 左側(cè)的安全系數(shù)為 29.801.8524.371 maKS 6.423.1a 5.17.896.24.82 SSca 故該軸在截面 V 左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 第四章 各主要零部件強(qiáng)度的校核 4.1 軸 承 強(qiáng) 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(xiàn)10表 得24.39 KN， KN， ， 。862rC1490or 83.e01Y （2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 N （4.1）74.1502.3681.292 BZYBR 對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。 ， N0BaF7.aCF 由文獻(xiàn)2表 得， ，24.39eRB N （4.2）74.1508.7150BaBrYRP 按軸承 B 的受力大小驗算 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 h （4.3）9 31066 78.4.5820101 BrhPCnL h= 年978.454. 由于糧食收集裝袋機(jī)傳動軸的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和受力結(jié)構(gòu)，必須選擇較大壽命的軸承， 軸承能達(dá)到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 4.2 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 計 算 機(jī)架的選擇根據(jù)整個系統(tǒng)的總重量來定，方管機(jī)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 ) bhW=12 f=M/W材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/ 安全系數(shù)）。 M=Pac/L=11960 xL，本次設(shè)計初定 L 為 1200mm 則 M=13456N.M ，初定方管為 40 x40 x5。計算 W 得出 bh=12 210.4cm462M3456f=1.350a=12.aW0.cm由 于 NP 折算后位 270Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 的抗拉強(qiáng)度為 375500Mpa，由于 270Mpa 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于 375Mpa，所以初定方管滿足要求。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 第五章 主要部分的三維建模 5.1 料 筒 的 三 維 建 模 機(jī) 架 的 設(shè) 計 機(jī)架是糧食收集裝袋機(jī)所有機(jī)構(gòu)的載體，是所有機(jī)構(gòu)能有效配合的核心。我們 采用 40mmx40mm 厚度為 2mm 的方鋼為機(jī)架的主要材料。機(jī)架（1200mm）的高度 =糧袋的高度（800mm）+集糧漏斗的高度（400mm ），寬度為 700mm,結(jié)構(gòu)的設(shè)計 及布局如圖 5-1。 圖 5-1 機(jī) 架 三維圖 1漏斗支架 2托板 3傳送裝置支架 5.2 滾 筒 輸 送 線 的 三 維 建 模 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 圖 5-2 滾筒輸送線三維圖 5.3 電 機(jī) 的 三 維 建 模 圖 5-3 電機(jī)三維圖 5.4 行 走 部 件 的 選 擇 與 設(shè) 計 行走部件采用雙排雙列共四個輪子的設(shè)計。前排兩個行走輪采用直徑為 120mm，輪寬為 50mm，材質(zhì)為 PVC(聚氯乙烯）與 PE（聚乙烯）合成的合成物， 單輪所能承受的重量大于 60Kg 如圖 5-4 。后排選擇安裝兩個萬向輪，方便人工轉(zhuǎn) 向。萬向輪的直徑選擇為 50mm，輪寬為 30mm，單輪所能承受的重量大于 50Kg 如 圖 3.9。四個行走輪總共能承受的重量至少為 220KGg 足以承受整機(jī)及所收集的糧食 的重量。 圖 5-4 軸 承 三維圖 5.5 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 的 三 維 建 模 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 圖 5-5 糧 食 收 集 裝 袋 機(jī) 三維圖 第六章 電氣控制部分的設(shè)計與安裝 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 此次設(shè)計的糧食收集裝袋機(jī)的電器部分主要是針對控制三相電機(jī)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(jī)的類型來選擇，固定式的就是固定在糧食收 集裝袋機(jī)或者其他地方就行，在需要開機(jī)操作的時候，人工只要按下按鈕就可以。 一般此類設(shè)備的控制可以直接采用 PLC 控制，因為 PLC 成本低廉且電路簡單， 能夠?qū)崿F(xiàn)對該糧食收集裝袋機(jī)的控制。我國市場上流行的有如下幾家 PLC 產(chǎn)品： 施耐德公司，目前有 Quantum、Momentum、Premium 等產(chǎn)品； 羅克韋爾公司 PLC 產(chǎn)品，目前有 SLC、Control Logix、 Micro Logix 等產(chǎn)品； 西門子公司的產(chǎn)品，目 前有 SIMATIC S7-400/300/200 系列產(chǎn)品； GE 公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、 富士、松下等公司產(chǎn)品。本次設(shè)計選用西門子 S7-200 型 PLC。車床電氣控制系統(tǒng)只 需要邏輯運算等簡單功能，西門子 S7-200 系列 PLC 非常適用于單機(jī)自動化控制系 統(tǒng)?，F(xiàn)選擇西門子 S7-200 CPU226 型 PLC 控制，AC220V 供電，DC24V 6 點輸入， 繼電器型交流 3 點輸出。 圖 6-1 西門子 S7-200 型 PLC 本次糧食收集裝袋機(jī)的主電路圖如下圖 6-2 所示： 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 圖 6-2 主電路圖 本次設(shè)計的糧食收集裝袋機(jī)主要采用 PLC 控制系統(tǒng)對該收集裝袋機(jī)進(jìn)行控制， 其中主電路的設(shè)計尤為關(guān)鍵，因為它影響到整機(jī)的收集糧食的質(zhì)量。 該糧食收集裝袋機(jī)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(jìn)行適當(dāng)?shù)匮訒r處理。通過人工按下啟動按鈕開始設(shè)備開始動作，按下停 止按鈕設(shè)備停止運行。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 結(jié)論 本課題是糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計，本次設(shè)計糧食收集裝袋機(jī)的目的是為了提 高此種機(jī)械的工作效率，本機(jī)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(jī)的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活的調(diào)整。 糧食收集裝袋機(jī)能滿足糧食收集的要求，且結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計的糧食收集裝袋機(jī)，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(hù)，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(zhǔn)確切除。在設(shè)計中，設(shè)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(jī)應(yīng)用會更加廣泛。 未來糧食收集裝袋機(jī)會得到更廣泛的應(yīng)用。人們對自動化會有新的定義，糧食 收集裝袋機(jī)會實現(xiàn)真正的無人操控，會用太陽能電池板作為主要的能源，會采用雷 達(dá)或成像技術(shù)來辨別糧食。未來糧食收集裝袋機(jī)不止會收集糧食，可能也會晾曬糧 食，會有更多的綠色設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 參考文獻(xiàn) 1 鄧星鐘. 糧食收集裝袋機(jī)設(shè)計手冊M. 華中科技大學(xué)出版社， 2002。 2 孫志禮、冷興聚、魏延剛等 .糧食收集裝袋機(jī)中的應(yīng)用M.東北大學(xué)出版社， 2003。 3 徐灝. 機(jī)械設(shè)計手冊M第 5 卷. 機(jī)械機(jī)械出版社， 1992。 4 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計師手冊M. 機(jī)械機(jī)械出版社， 2002 。 5 成大先. 機(jī)械設(shè)計圖冊M. 化學(xué)機(jī)械出版社， 2002 年。 6 羅洪量 . 機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書M（第二版）. 高等教育出版社，1986。 7 JJ.杰克（美） . 機(jī)械與機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理M（第一版）. 機(jī)械機(jī)械出版社， 1985 。 8 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江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 28 飽滿的熱情重新投入到完成畢業(yè)設(shè)計的工作上來，感謝他們，正是他們的不懈支 持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計。 最后，感謝我的導(dǎo)師，祝愿導(dǎo)師在以后的日子了工作順利，心想事成；祝同 學(xué)早日找到自己滿意的工作，事業(yè)有成。 蔣澤聰 2016 年 4 月 4 日