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密級(jí)： 學(xué)號(hào)： 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 12 級(jí)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(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)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(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)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(guó)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(kù)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(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?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(jì)） 摘要 本次設(shè)計(jì)的題目是糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化大生產(chǎn)，當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企 業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計(jì)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(lái)對(duì)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(duì)象,探討一種形式簡(jiǎn)潔、 方便控制的自動(dòng)收集器模型,從產(chǎn)能規(guī)劃和收集速度兩個(gè)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(duì)于推動(dòng)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(guó)在自動(dòng)化行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)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(jì)，不但在自動(dòng)化領(lǐng)域是一個(gè)新的突破，對(duì)糧食的輸 送領(lǐng)域的理論和應(yīng)用來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)新的發(fā)展方向。對(duì)推動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、散裝糧 食收集技術(shù)、計(jì)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(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：效率；糧食；曬場(chǎng)；收集；自動(dòng)化 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 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(jì)） 目 錄 第 一 章 緒 論 .1 1.1 課 題 的 來(lái) 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(jì) .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(dòng) 機(jī) 構(gòu) .7 2.2.4 儲(chǔ) 糧 漏 斗 的 設(shè) 計(jì) .7 第 三 章 機(jī) 械 傳 動(dòng) 部 分 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .8 3.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算 .8 3.2 帶 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) .8 3.2.1 設(shè) 計(jì) 功 率 .8 3.2.2 選 定 帶 型 .9 3.2.3 傳 動(dòng) 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(yàn) 算 .9 3.2.7 初 定 軸 間 距 .9 3.2.8 所 需 帶 的 基 準(zhǔn) 長(zhǎng) 度 .9 3.2.9 實(shí) 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(jì)） 3.2.11 單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率 .10 3.2.12 時(shí) 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(dòng) 軸 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 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(jì) 算 .19 4.2 機(jī) 架 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 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(jì) 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(jì)） 0 第一章 緒論 1.1 課 題 的 來(lái) 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 在對(duì)散裝糧食進(jìn)行收集的過程中，通過工程實(shí)踐確定采用自動(dòng)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(duì)散裝糧食進(jìn)行加工的廠家都具備這種設(shè)備。國(guó)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(jià)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(guó) 自行設(shè)計(jì)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(jì) 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(duì)散裝糧食進(jìn)行加工的必備設(shè)備的一種，它的設(shè)計(jì)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(dòng)效率低下，所以此次設(shè)計(jì)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(dòng)力機(jī)構(gòu)，從而來(lái)克服以往的糧食收集裝袋機(jī)所不能克服的問題，對(duì)后續(xù)的糧食 收集裝袋機(jī)的設(shè)計(jì)制造有一定的參考意義和價(jià)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(jì)） 1 1.1.1 總體工作過程分析 糧食收集裝袋機(jī)是對(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)以最完美的方法去實(shí) 現(xiàn)它。機(jī)架的選擇與設(shè)計(jì)，每個(gè)機(jī)構(gòu)組成部件的選擇與設(shè)計(jì)，確定每個(gè)部件的安裝 位置，以及每個(gè)部件、機(jī)構(gòu)相互聯(lián)系和如何通過機(jī)架形成一個(gè)完整的整體。這就是 本次糧食收集裝袋機(jī)的總體設(shè)計(jì)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(lái)確定。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，布 局設(shè)計(jì)要求為：操作簡(jiǎn)單 、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化、操作方便、模塊化的設(shè)計(jì)，方便易磨損的 零部件更換及維修。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)中要求： （1）操作簡(jiǎn)單 、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化、操作方便、模塊化的設(shè)計(jì)； （2）動(dòng)力方面的設(shè)計(jì)，要在滿足基本動(dòng)能的基礎(chǔ)上保證環(huán)保、節(jié)能、輕便； （3）整個(gè)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(yùn)用 SolidWorks 對(duì)糧食收集裝袋機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中， 糧 食 收 集 裝 置 輸 送 機(jī) 儲(chǔ) 糧 倉(cāng) 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(jì)） 2 了解 SolidWorks 的各種功能。 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)糧食收集裝袋機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(gè)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(gè)方面： 1、糧食收集裝袋機(jī)的收集裝置的設(shè)計(jì)，確實(shí)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(dòng)、鏈輪傳動(dòng)，V 帶傳動(dòng)中經(jīng) 過思量選擇 V 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3、該糧食收集裝袋機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集散裝糧食，能夠通過人工通過控制按鈕 操作，可以實(shí)現(xiàn)散裝糧食的自動(dòng)收集。 4、糧食收集裝袋機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 通過了解實(shí)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(jì)方案可行，能夠?yàn)楹罄m(xù)的糧食收 集裝袋機(jī)的生產(chǎn)帶來(lái)一定的參考價(jià)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(jì) 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(jì)） 3 該糧食收集裝袋機(jī)的工作原理為：通過動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)該糧食收集裝袋機(jī)到存放 糧食的場(chǎng)地，然后糧食收集裝袋機(jī)的鏟斗會(huì)對(duì)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(dòng)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(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，向上運(yùn)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(dòng)力裝置推動(dòng)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(jì)） 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(yùn)動(dòng)，所以收集上來(lái) 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(jì)） 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(dòng)力裝置將糧食收集裝袋機(jī)驅(qū) 動(dòng)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(dòng)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(jì)） 6 圖 2-3 輸 送 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 圖 2.2.3 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要電機(jī)通過帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)輸送線滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸送線滾筒是與傳 動(dòng)軸通過鍵槽固結(jié)的，從而通過輸送線刮板來(lái)進(jìn)行散裝糧食的收集，并提高了效率。 2.2.4 儲(chǔ) 糧 漏 斗 的 設(shè) 計(jì) 儲(chǔ)糧漏斗的作用是將輸送帶輸送上來(lái)的糧食全部?jī)?chǔ)存起來(lái)，再通過漏斗將糧食 滑落到集糧口袋中。儲(chǔ)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(gè)集糧袋時(shí)，機(jī)器是靜止的，不收集糧食，因此不需要太 大的儲(chǔ)糧空間，所以儲(chǔ)糧倉(cāng)庫(kù)也選擇漏斗型設(shè)計(jì)，即節(jié)約材料減輕重量又不會(huì)提高 整機(jī)的高度，而且下料口采用較大的開口設(shè)計(jì)，不會(huì)使糧食在儲(chǔ)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(lái)。 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(jì)） 7 第三章 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 電 機(jī) 的 選 型 計(jì) 算 糧食收集裝袋機(jī)是通過電機(jī)通過 V 帶傳動(dòng)帶動(dòng)輸送線滾筒旋轉(zhuǎn)，而輸送線滾筒 是與傳動(dòng)軸通過鍵槽固結(jié)的，這樣就帶動(dòng)了整個(gè)收集輸送線的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行散裝糧食 的收集。具體的電機(jī)選型計(jì)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(dòng)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(dòng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 3.2.1 設(shè) 計(jì) 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(jì)） 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(dòng) 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(yàn) 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(zhǎng) 度 （ mm）0dL 0 204)()(12210 aLddd 882 886mm 依 B1 表 818 取 900mm，即帶型為 A900dL 3.2.9 實(shí) 際 軸 間 距 a mad27690200 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 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(hào)、 和 普通 V 帶查 B1 表 8127 （c ） 取 1.32kw1dn 3.2.12 時(shí) 單 根 V 帶 型 額 定 功 率 增 量i P 根據(jù)帶型號(hào)、 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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)） 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(jì)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(jì)） 11 圖 3-3 小 V 帶輪 3.3 傳 動(dòng) 軸 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S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。可以 使用熱處理這種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡(jiǎn)單并且花費(fèi)較少，用研究計(jì)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(hào)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(lái)確保它的力學(xué)性能。裝有密封元 件和滾動(dòng)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(diǎn)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(shí) 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(zhǎng)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(jì)計(jì)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(jì)） 12 根據(jù)工作條件，取 mm45d （2）傳動(dòng)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(dòng)軸的受力簡(jiǎn)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(jì)） 13 （4）作彎矩圖： 垂直面彎矩 圖：YM C 點(diǎn) Nmm （3.40）495.70825.613.29LRBY 水平面彎矩 圖： Z C 點(diǎn) 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(jì)） 14 合成彎矩 圖：M C 點(diǎn) 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(jì)） 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(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)1，15-5可 知，取 ，軸的計(jì)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(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)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(lái)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(jì)） 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(jì)） 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(jì)） 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(jì) 算 （1）滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)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(yàn)算 軸承所受支反力合力 N （4.1）74.1502.3681.292 BZYBR 對(duì)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(yàn)算 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 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(dòng)軸的運(yùn)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(jì)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(jì) 算 機(jī)架的選擇根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的總重量來(lái)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(duì)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(jì)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(jì)初定 L 為 1200mm 則 M=13456N.M ，初定方管為 40 x40 x5。計(jì)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(jì)） 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(jì) 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(jì) 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(jì)） 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(jì) 行走部件采用雙排雙列共四個(gè)輪子的設(shè)計(jì)。前排兩個(gè)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(gè)萬(wàn)向輪，方便人工轉(zhuǎn) 向。萬(wàn)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(gè)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(jì)） 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(jì)與安裝 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 此次設(shè)計(jì)的糧食收集裝袋機(jī)的電器部分主要是針對(duì)控制三相電機(jī)這個(gè)部分，一 本都是通過變頻器來(lái)控制，通常由于該收集器都是隨車固定在一個(gè)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(lái)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(shí)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?yàn)?PLC 成本低廉且電路簡(jiǎn)單， 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該糧食收集裝袋機(jī)的控制。我國(guó)市場(chǎng)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(jì)選用西門子 S7-200 型 PLC。車床電氣控制系統(tǒng)只 需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能，西門子 S7-200 系列 PLC 非常適用于單機(jī)自動(dòng)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(diǎn)輸入， 繼電器型交流 3 點(diǎn)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(jì)） 24 圖 6-2 主電路圖 本次設(shè)計(jì)的糧食收集裝袋機(jī)主要采用 PLC 控制系統(tǒng)對(duì)該收集裝袋機(jī)進(jìn)行控制， 其中主電路的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，因?yàn)樗绊懙秸麢C(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(gè)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕組成，通過時(shí)間繼電 器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)匮訒r(shí)處理。通過人工按下啟動(dòng)按鈕開始設(shè)備開始動(dòng)作，按下停 止按鈕設(shè)備停止運(yùn)行。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 結(jié)論 本課題是糧食收集裝袋機(jī)的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)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(dòng)收集。根據(jù)不同的收集物體和收 集要求，可以對(duì)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(jiǎn)單，運(yùn)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(jì)的軸過于長(zhǎng)，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(jì)的糧食收集裝袋機(jī)，工 作效率高，它可以精確的運(yùn)動(dòng)，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(jì)中，設(shè)計(jì)精 度有待提高和完善，相信隨著社會(huì)發(fā)展，糧食收集裝袋機(jī)應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 未來(lái)糧食收集裝袋機(jī)會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。人們對(duì)自動(dòng)化會(huì)有新的定義，糧食 收集裝袋機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人操控，會(huì)用太陽(yáng)能電池板作為主要的能源，會(huì)采用雷 達(dá)或成像技術(shù)來(lái)辨別糧食。未來(lái)糧食收集裝袋機(jī)不止會(huì)收集糧食，可能也會(huì)晾曬糧 食，會(huì)有更多的綠色設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 參考文獻(xiàn) 1 鄧星鐘. 糧食收集裝袋機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jì)手冊(cè)M第 5 卷. 機(jī)械機(jī)械出版社， 1992。 4 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M. 機(jī)械機(jī)械出版社， 2002 。 5 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)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(jì)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(jì)原理M（第一版）. 機(jī)械機(jī)械出版社， 1985 。 8 王玉新. 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)M（第一版）. 天津大學(xué)出版社， 1996。 9 張建民. 機(jī)械缸BM. 北京理工大學(xué)出版社，1992 。 10 馬香峰. 糧食收集裝袋機(jī)結(jié)構(gòu)學(xué)B M . 機(jī)械機(jī)械出版社，1991 。 11 俄IO.M.索羅門采夫. 機(jī)械缸圖冊(cè)B M. 機(jī)械機(jī)械出版社，1993。 12 黃繼昌、徐巧魚、張海貴等. 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè)B M.人民郵電出版社， 1996。 13 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的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在畢業(yè)設(shè)計(jì)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活 上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給了我許多在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的靈感和啟 發(fā)，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同 時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。使我懂得了：“紙上學(xué)來(lái)終覺淺，絕知 此事要躬行”的道理。并且在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我想了很多，關(guān)于以后規(guī)劃的 問題，知道想要什么，我不再是過去的那個(gè)懵懂少年和調(diào)皮的我啦。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?指導(dǎo)的態(tài)度，耐心細(xì)致中的講解，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都 是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算和查找資料，查找各類糧食收 集裝袋機(jī)的相關(guān)資料，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是 不完美的，也不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲模?這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年知識(shí)的運(yùn)用和總結(jié)。四年的學(xué)習(xí) 和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，明白了一個(gè)重要道理， 切勿紙上談兵，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)， 在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。在以后的工作中， 我們將繼續(xù)努力，爭(zhēng)取把自己的本職工作做好。 另外也感謝我的父母，朋友的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是 他們?cè)谙ば牡墓膭?lì)為我釋放壓力，鼓勵(lì)我不要?dú)怵H，不忘來(lái)時(shí)的路，勇敢面對(duì)。 每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 飽滿的熱情重新投入到完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作上來(lái)，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(jì)。 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