毕业论文-机械设计

题 目 谷物干燥机设计及制作 学生姓名 李云浩 学号 1214054214 所在学院 材料科学与工程 专业班级 材料成型及控制1204班 指导教师 王华 （教授） 完成地点 陕西理工学院

2016年6月12日

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毕业论文﹙设计﹚任务书

院(系） 材料成形及控制工程 专业班级 材控12级 学生姓名 李云浩 一、毕业论文﹙设计﹚题目 谷物干燥机设计及制作 二、毕业论文﹙设计﹚工作自_2016 _年_2_月__24 _日 起 至_2014年 6 月_15 _日止 三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 陕西理工学院 材料学院 四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：

具体任务如下: 1、查阅有机械制备设计相关文献; 2、翻译一篇外文科技文献； 3、设计谷物干燥机结构工艺，； 4、使用Pr/E及CAD或相应的软件使用方法，运用该软件完成零件绘制，根据绘制图纸进行工艺制备方案； 6、整理实验结果，撰写学位论文； 进度安排： 第1~3周：查阅有关机械制造工艺相关文献，并写出文献综述，翻译一篇科技文献（英译汉或设计谷物干燥机的甩干系统、烘干系统、整体结构，并制备出完整的设备

汉译英）,撰写开题报告，进行开题答辩；

第4~14周：使用Pr/E、CAD或相应软件绘制零件图纸，设计出需要的零件图纸 第15~18周：整理计算分析结果，撰写学位论文并准备答辩。

指 导 教 师 王华 系（教 研 室） 材料成形及控制工程 系(教研室)主任签名 批准日期 2015年12月

接受论文 (设计）任务开始执行日期 2016年 月 日 学生签名

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谷物干燥机设计及制作

作者:李云浩

（陕理工材料学院 材料成型及控制专业1204班,陕西 汉中 723000）

指导教师：王华

[摘 要］ 本产品设计说明书主要阐述了一种谷物干燥机的设计过程。在本次产品设计过程中采用了Auto CAD

及Pro/E软件来完成机构设计、图形绘制和运动分析与计算等,设计好的零件经过机械加工成型，再将加工好的各种零件进行焊接和组装。谷物干燥机,包括机身、甩干系统、烘干系统等,主电机带动甩干桶初步干燥谷物,机身上还安装有热风电机及烘干板，谷物最后经烘干后装袋。潮湿的谷物先经过甩干，然后再进行烘干，彻底解决了雨天谷物无法干燥的难题。

[关键词] 谷物干燥机；机械加工；焊接；零件加工

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Design and manufacture of grain dryer

Author： Li Yunhao

（1204 classes of materials forming and control， Shaanxi Institute of technology， Hanzhoung， Shaanxi

723000）

Tutor： Wang Hua

[Abstract］ The design specification of this product mainly describes the design process of a grain dryer。 In the

process of product design using Auto CAD and Pro / E software to complete the organization design and graphics rendering and motion analysis and calculation， design of parts after machining, processing of various parts of the welding and assembly。 Grain drier comprises a machine body, a drying system and drying system, etc。, the main motor drives the drying barrel preliminary drying grain， body is also provided with a hot—air motor and drying in grain finally dried after bagging。 Wet grain first dried， and then dry, completely solve the problem of grain can not dry wet。

［Abstract] Grain drier；machining；welding；Parts processing

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目录

1引言 ..................................................... 0

1。1课题研究的内容与意义 ................................... 0 1.2可行性分析 .............................................. 0 1.3需求分析 ................................................ 0 1.4成本分析 ................................................ 0

2干燥机的结构及组成 ....................................... 1

2.1甩干系统 ................................................ 1 2。1.1 进料口 ............................................ 1 2.1。2皮带轮设计 ........................................ 2 2。1。3甩干桶设计 ....................................... 3 2.1。4主电机 ............................................ 6 2.1。6拉料板、拉料杆、挡料板、导杆设计 .................. 7 2.1。7排水槽 ............................................ 8 2。2烘干系统 ............................................... 8 2.2.1热风机 ............................................. 8 2.2.2烘干板 ............................................ 10 2。3支撑部分 .............................................. 10

3干燥机的三维建模及零件尺寸 .............................. 12

3.1干燥机的三维建模 ....................................... 12 3.2干燥机的零件尺寸 ....................................... 12

4实施方式 ................................................ 13

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4。1机身焊接机构设计 ...................................... 13 4。2螺栓连接 .............................................. 14

参考文献 ................................................. 16 致谢 ..................................................... 17

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1引言

食品安全与能源安全、金融安全并称为当今世界三大经济安全。中国是一个粮食生产大国,也是一个粮食消费大国。中国的粮食生产和供求情况不仅关系到中国13亿人口的吃饭问题,而且会影响国际粮食的供求和价格状况。确保粮食安全不仅是实现国民经济又好又快发展的基本条件，而且是促进社会稳定和谐的重要保障，也是确保国家安全的战略基础.虽然我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，但同时，我国也是一个粮食损耗大国。我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输、加工、消费等过程中的损失远远超过了联合国粮农组织规定的5%的标准，在这些损失中，每年因气候原因，谷物来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失量巨大。从国家安全战略角度看，在我国人口众多、农业受自然风险和市场风险影响较大,很多地区气候潮湿，每到农作物成熟的季节,由于连绵不断的阴雨天气，农作物不能及时收割储存，致使大量农产品（小麦、水稻、油菜籽等）霉变、发芽，据不完全统计,每年由于霉变而损失的粮食约有三、四千万吨,足以养活1。5亿到2亿人口。因此,农产品的干燥就显得尤为重要，大力发展谷物干燥机也就是大势所趋。 1。1课题研究的内容与意义

本设计旨在研制一种农作物干燥设备，使被雨水淋湿的农产品及时得到干燥，方便作物储存。 设计思路是提供一种谷物干燥机，结构简单、使用方便,通过设置甩干系统，使其对潮湿的谷物先进行甩干、再进过烘干系统，使谷物进一步得到干燥，解决了阴雨天气谷物难以干燥的难题. 1。2可行性分析

本产品的设计与加工主要采用Pro/E、AutoCAD2008软件进行。在制造方面，面临的关键问题分两步，第一步:谷物甩干系统,主要涉及连续甩干过程谷物输入及输出控制和甩干过程转动稳定性及转速的控制；第二步：烘干系统,涉及烘干时效率及温度的控制。

解决思路：

1）甩干系统：甩干桶采用卧式转动方式,以便于实现谷物连续输入及连续甩干；拟采用皮带传动方式来控制甩干桶旋转，可有效的减小了噪音;

2）干燥系统:谷物甩干后自动流入干燥器;干燥器由干燥板和热风机组成，热风系统的热风大小与温度高低可以调节，实现了温度的测定与控制。 1.3需求分析

消费者对设备的要求是： a、实用，能达到干燥效果; b、操作方便,便于移动; c、成本低；

d、烤漆面不易生锈和脱落. 1。4成本分析

设计成本主要包括电动机(160元），轴承及轴承座（60元)，甩干桶及皮带轮(200元），机身架子（350元），热风机（100元）,其它（130元)，成本大约为1000元。

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2干燥机的结构及组成

图2。1为设计的谷物干燥机结构示意图。

图2.1 谷物干燥机结构示意图

1。入料槽，2.皮带轮，3。甩干桶，4.主电机，5。轴承，6。拉料板，7.拉料杆,8。挡料板，9。导杆，10.支撑轮11。热风机，12.烘干板,13。固定架，14.排水槽，15.机身.

如图2.1所示，包括机身15，机身15上固定安装有固定架13，固定架13上固定安装有主电机4，同时固定架13上固定安装有热风电机11。机身15上还通过轴承5安装有甩干桶3.主电机4的输出轴通过皮带轮2与甩干桶3的一端相连，甩干桶3的一端还与入料槽1相连通；甩干桶3的侧壁开有用于甩水的通孔，甩干桶3的内壁设置有铁丝网。甩干桶3不与入料槽1相连的一端设置有开口，甩干桶3内部两端之间固接（可以焊接)有支撑杆9，甩干桶3的内部位于支撑杆9的下方安装有拉料板6、拉料杆7、挡料板8(拉料板6、拉料杆7、挡料板8焊接在一起)，拉料板6位于靠近入料槽1的一端，挡料板8位于另一端，拉料杆7固接在拉料板6及挡料板8之间。热风电机10的输出轴与风扇11相连，风扇11旁边安装有热阻丝，机身15上固定安装烘干板12，烘干板12安装在热阻丝远离风扇10的一侧,且烘干板12位于甩干桶3远离入料槽1一侧的侧下方位置处。机身15上位于甩干桶3的下方位置处设置有排水槽14。

设计的谷物干燥机主要分为三个系统：甩干系统、烘干系统、支撑部分。 ①甩干系统包括: 1。入料槽,2.皮带轮，3。甩干桶，4.主电机,5。轴承，6.拉料板，7.拉料杆，8。挡料板，9.导杆,13.排水槽。

②烘干系统包括： 11.热风机，12。烘干板.

③支撑部分包括：10。支撑轮，13。固定架,15.机身. 工作原理：

·甩干系统:

谷物干燥机的甩干系统设计主要是根据洗衣机甩衣服的原理进行设计的，它由甩干内桶、外桶、轴承座等组成。甩干内桶呈圆形，在桶壁上有许多圆孔，工作时,甩干内桶作高速旋转,靠离心力将谷物中的水分甩出桶外，起到甩干作用，而甩干外桶将甩出的水分挡住并聚集排出.

·烘干系统：

烘干系统主要是根据热风机吹干头发的原理进行设计的，它由电动机、风叶、电热元件等组成。电动机带动风叶转动，吹出的风经过电热元件，变成热风吹出,热风由开关控制可分档调温.通常只有当电动机通电时，电热元件才能接通加热，以避免机件过热而损坏。 2.1甩干系统 2.1。1 进料口

进料口结构如图2。2所示

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图2.2 进料口结构图

图2。2进料口为漏斗形，方便与谷物顺利进入甩干桶。其大端直径为100mm,小端直径为25mm，漏斗高度为65mm,漏斗形入料槽下面是竖直的空心管，其外径为25mm,长度为82mm，其壁厚为1mm，竖直空心管下面是圆形拐角,直径与壁厚和竖直管一样，外径为35mm,拐角右边是水平管，其长度为150mm。

2。1。2皮带轮设计

皮带传动是一种依靠摩擦力来传递运动和动力的机械传动。它的优点主要表现在: ①皮带有良好的弹性,在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪音。

②载荷过大时皮带在轮上打滑，因而可以防止其他零件损坏，起安全保护作用。

③皮带是中间零件.它可以在一定范围内根据需要来选定长度，以适应中心距要求较大的工作条件。

④结构简单制造容易，安装和维修方便,成本较低. 缺点是：

①靠摩擦力传动,不能传递大功率。传动中有滑动，不能保持准确的传动比，效率较低. ②在传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上受力都比齿轮传动等啮合传动大。 ③皮带磨损较快，寿命较短

本谷物干燥机的设计传动功率不大,且要求运动平稳无噪音、成本低，所以选择皮带传动。下面是设计的皮带轮的结构示意图，如图2.3和图2。4

图2.3 电机皮带轮示意图

如图2。3所示为电动机上的皮带轮，其中皮带轮部分厚度为20mm，小轴部分厚度为15mm，皮

带轮大端宽度为14mm，小端宽度为5mm，皮带轮深度为13mm，装电动机主轴的孔直径为Φ15mm，孔为半圆形，有一个宽度为10mm的部分没有切除。

图2。4 甩干桶皮带轮示意图

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如图2。4所示，是安装在甩干桶上的皮带轮,皮带轮的最大直径为Φ100mm，厚度为20mm，皮带轮槽的最大宽度为14mm，最小宽度为5mm，皮带轮深13mm，皮带轮一侧有一个突出部位，其外径Φ75mm，内径为Φ50mm，宽度为15mm，在其上面有一个M10的螺纹孔，将来在里面装一个顶钉,在皮带轮内侧有一个宽为8mm，深为3mm的键槽。将要安装的键的宽度为7mm，长度为20mm，厚度为6mm。

根据以上数据计算甩干桶的转速: 电动机所带皮带轮的直径为:

D12rd13.1495298.3mm （2.1）

甩干桶上皮带轮的直径为：

D2d23.14100314mm (2.2）

电动机的转速为:

V11280r/min （2。3）

则甩干桶的转速

V2（298.3/314）12801216r/min (2。4）

皮带传动的具体要求

①、三角皮带线速度不宜超过25米／秒，平皮带线速度一般为10～20米／秒，特殊情况下可以降低。皮带线速度可按下式计算：

VDn/601000 （2。5）

式中V-—皮带线速度，（米／秒） D—-皮带轮直径，（mm)

n——皮带轮转速，（r/min） 通过计算：

V3.141001280/6010006.7m/s25m/s （2.6）

符合要求。

②、平皮带每秒钟经过小皮带轮的次数C不宜超过3~5次，三角皮带不宜超过20次。

CV/L次/秒 （2。7）

式中L-—皮带长度(m）

经过测量皮带轮的长度L=0.6m，所以计算:

C6.7/0.612次/秒20次/秒 （2。8）

符合要求

③、小三角皮带轮包角不应小于120°（平皮带150°），否则应减小两皮带轮的直径差值，或增大中心距离,或加装压带轮。

④、小皮带轮直径不能太小，以免皮带弯曲过度,缩短使用寿命。对于平皮带传动,小皮带轮直径一般要大于夹布胶带厚度的25～30倍。

⑤皮带初拉紧力，以每平方厘米皮带断面积用16～18kg左右的力拉紧较为合适。 2.1.3甩干桶设计

(1)甩干桶的甩干方式确定

洗衣机甩干桶主要分为立式、卧式两类，

①卧式设备谷物平均分布在甩干桶内转动，甩干均匀程度高，不留死角,转动速度快,性能高；而立式设备因谷物由于重力作用会聚集在桶底，甩干的均匀程度较低,是针对一部分谷物转动上抛的原理构成,谷物的甩干质量不被保证。性能较低,搅拌效果不理想。

②卧式设备转动轴承在设备的两侧，谷物不易包住轴承,操作简单,使用方便，主要是谷物甩干后方便取出；而立式设备谷物在桶底部分甩干时不能遗漏，所以甩干后取出也不方便

③立式设备设备的维修率相对较高，转动轴承在设备下端，轴承易被谷物包住而发生故障。

根据以上分析，选用卧式甩干桶。 (2）甩干桶结构如图2。5所示:

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图2。5 甩干桶结构图

甩干桶如水桶形状，在桶底中心部位去掉一个Φ35mm的同心圆，同时，在桶底部位焊接一个内径为Φ35mm的同心轴，如图所示甩干桶的外径为217mm，内径为204mm长度为300mm，桶深为290mm，而在桶身上钻有六行四列直径为Φ15mm的孔，最左侧的孔距离底部的长度为80mm，其他的依次为45mm等距排列，在甩干桶高速旋转的作用下，通过这些小孔可以使水分甩出。而桶底的空心轴是由Φ60×10mm和Φ50×90mm的两端内径都为Φ35mm的轴组成.在较小的轴上有一个宽为8mm，深为3mm，长为28mm的键槽。设计将轴承与皮带轮将安装在Φ50mm的轴上，谷物将从Φ35的空管进入甩干桶，甩干桶内侧安装有铁网,以防谷物从Φ15mm的孔内漏出,且水分可以顺利的被甩出。 (3）甩干桶的相关计算 ①甩干桶的最大容量为:

VmaxR2H （2.9）

式中：R——-甩干桶内半径(mm) H—--甩干桶内深度(mm） 计算得甩干桶最大容量为：

VmaxR2H3.1410222909470000mm3 (2。10)

大约等于9。47L

②甩干桶的合理甩干量（单次甩干量）：

由于谷物在甩干桶内还要进行旋转，将水分均匀充分的甩出，甩干桶的合理甩干量为最大甩干量的1/3~1/4左右.

V合理1/3～1/4Vmax2.4L～3.2L (2.11)

取平均值为2。8L

③谷物干燥机每小时甩干量：

根据洗衣机的甩干时间估算谷物干燥机的甩干时间，洗衣机每桶甩干时间大约为5min,估算每桶谷物的甩干时间为10min,每小时可以甩干6次，所以谷物干燥机每小时甩干量为：

V每小时6V合理62.8L16.8L （2.12)

根据粮食的密度计算每小时烘干的谷物重量,不同的粮食，密度是不一样的，粮食的密度叫做“容重”,常见的几种谷物容重有：

小麦：一等大于790，二等大于770,三等大于750,四等大于730,五等大于710,单位g/L 玉米：一等大于720,二等大于685,三等大于650,四等大于620,五等大于590，单位g/L 稻谷：没有容重之说，在清仓查库中就叫粮食密度,一般530～580kg/m3.

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取其平均值：小麦为750g/L；玉米为653g/L；稻谷为555kg/m3 所以计算谷物干燥机的单位时间（h)烘干量为：

小麦：m=750g/L×16。8L/h=12600g=12。6kg/h 玉米：m=653g/L×16。8L/h=10970g=10.97kg/h

—

稻谷：m=555kg/m3×（16。8×103m3/h）=9。32kg/h

欲设计实际甩干桶的内径R’=340mm，桶深为H'=500mm，则每小时要处理80L谷物,每小时处理50kg谷物.

④甩干桶的转动惯量

转动惯量是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度,用字母I或J表示。在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I或J表示，单位为 kg·m²。对于一个质点,I=mr²，其中 m 是其质量,r是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系.

本产品甩干桶的转动惯量要分为四个部分计算，Ⅰ甩干桶外壁空心圆柱部分、Ⅱ甩干桶底部圆盘部分、Ⅲ甩干桶主轴小空心圆柱部分、Ⅳ甩干桶主轴大空心圆柱部分。

3

㈠计算四个部分的体积V（cm） Ⅰ甩干桶外壁空心圆柱部分：

2222 (2。13) VⅠRHrHHRr式中：R———甩干桶外壁外半径（mm）

r——-甩干桶外壁内半径(mm) H—--甩干桶高度（mm)

V.5210221246000mm31246cm3 （2.14） Ⅰ3.14290108Ⅱ甩干桶底部圆盘部分：

式中：R—-—甩干桶底部圆盘外半径（mm）

r——-甩干桶底部圆盘内半径（mm） h---甩干桶底部圆盘厚度（mm）

VⅡR2hr2hhR2r2 （2。15)

VⅡ3.1410108.5217.52360000mm3360cm3 （2。16）

Ⅲ甩干桶主轴小空心圆柱部分:

VⅢ3.149025217.5290000mm390cm3 （2。17）

Ⅳ甩干桶主轴大空心圆柱部分：

VⅣ3.141030217.5219000mm319cm3 (2。18)

㈡计算四个部分的质量M（kg）：根据甩干桶的密度为7。85g/cm3,

MV (2。19）

式中：-——甩干桶的密度(g/cm）

3

V—-—甩干桶外壁空心圆柱部分体积（cm） Ⅰ甩干桶外壁空心圆柱部分:

3

MⅠ7.8512469800g9.8kg （2.20）

Ⅱ甩干桶底部圆盘部分:

MⅡ7.853602800g2.8kg （2。21）

Ⅲ甩干桶主轴小空心圆柱部分:

MⅢ7.8590700g0.7kg （2。22)

Ⅳ甩干桶主轴大空心圆柱部分：

MⅣ7.8519150g0.15kg (2.23）

根据计算甩干桶的总质量为：

M9.82.80.70.1513.45kg （2.24)

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㈢转动惯量的计算I（kg·m）: 空心圆柱的转动惯量计算公式为：

（2.25） I1/2m（r1r2）式中：m—-—甩干桶相对应的质量（kg)

r1———甩干桶相应的内半径（m） r2—--甩干桶相应的外半径（m) Ⅰ甩干桶外壁空心圆柱部分：

222

2IⅠ1/29.80.10220.10850.11kgm2 （2。26）

Ⅱ甩干桶底部圆盘部分: Ⅲ甩干桶主轴小空心圆柱部分： Ⅳ甩干桶主轴大空心圆柱部分： 甩干桶的总体转动惯量为：

22IⅡ1/22.80.10850.01750.017kgm2 (2。27） 2IⅢ1/20.70.02520.01750.0003kgm2 （2.28） 2IⅣ1/20.150.0320.01750.0007kgm2 （2。29）

I0.110.0170.00030.00070.13kgm2 （2。30）

2.1.4主电机

电动机选用时应根据工作载荷、电动机性能、工作环境、电源种类、转速高低等条件来选择。 电动机功率有额定功率表示，所选电动机的功率应等于或者稍大于工作要求的功率。功率选择合适与否，对电动机工作性能和经济性都有影响。功率小于工作要求,则不能保证其正常工作，或者将其损坏,而功率过大，会造成浪费。

电动机的功率主要根据电动机运行是的发热条件来决定，传动装置的工作条件一般不变或变换很小的载荷下长期连续工作，只要电动机负载不超过额定值就可以.

选择电动机功率的基本公式为：

PMnFM （2.31） 10395551000式中 P—电动机功率（KW）

M—电动机转矩（N·m） n—电动机转速(r/min) F—作用力（N） υ—运动速度(m/s） η-传动效率

w—电动机角速度（rad/s）

电动机的转矩=皮带轮拖动皮带的力X皮带轮的半径，设计中甩干系统重量为13.45KG左右，再加上谷物的重量最多为15KG，直接按重力计算力:

Fmg1510150N (2。32）

皮带轮的半径为0.05m，则电动机的转矩为

M1500.057.5Nm (2。33）

电动机的角速度1280(r/min）约等于21（r/s) 所以根据公式

PM7.5210.16KW （2.34) 10001000所以选择电动机的功率为0.55KW。

根据功率选择电动机为Y系列的Y80M1—4电动机,Y系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠;电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，

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但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。电动机有一个轴伸，也可制成双轴伸，第二轴伸亦能传递额定功率,但只能用联轴器传动。

Y80M1—4电动机的参数如下表2.1

表2。1 电动机参数表

额定功率 kW

额定电流 A

r/min

％

转速

效率

功率 堵转转矩 堵转电流 最大转矩 因素 COSФ

倍

倍

倍

噪声 dB（A)

振动mm/s

重量 kg

额定转矩 额定电流 额定转矩 1级 2级 速度

0.55 1.5 1280 73 0。76 2。4 6.0 2。3 56 67 1.8 17

2.1。5轴承

能否正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命；能否缩短维修时间，减少维修费用,提高机器的运转率，都有着十分重要的作用。因此，在选择滚动轴承时都必须高度重视。

一般来说，选择轴承的步骤可能概括为：

1。根据轴承工作条件（包括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等)，选择轴承基本类型、公差等级和游隙。

2。根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求,通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命.

3.验算所选轴承的额定载荷和极限转速.选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。 由于本设计轴承所占空间位置不大，所承受的载荷也不大，主要承受径向拉力，且要求轴承的内径为50mm，根据国标：GB/T276-—1994选择深沟球轴承6010

图2.6 轴承尺寸参数图

表2。2 深沟球轴承6010尺寸参数表

基本尺寸/mm

d 50

D 80

B 16

Rs min 1

ds min 56

安装尺寸/mm

Ds max 74

ras max 1

22。0 基本额定动载荷Cr

KN

16。2 基本额定动载荷C0r

极限转速/（r·min

—1

） 9000

脂润滑 油润滑 7000

2.1。6拉料板、拉料杆、挡料板、导杆设计

（1）拉料板、拉料杆、挡料板

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图2。7 拉料板、拉料杆、挡料板示意图

拉料板、拉料杆、挡料板如图2.7所示，其中拉料板是直径为Φ200mm,厚度为2mm的圆板,拉料杆是长度为340mm，直径为Φ5mm的长杆,将拉料杆一端焊接在距离拉料板圆心63mm的位置，挡料板为直径为Φ217mm,厚度为2mm的圆板,与拉料板的距离为270mm,再将拉料杆另一端用直径为Φ5mm的长杆连接起来。

拉料板的主要作用是,当谷物在甩干桶内甩干后,通过拉料板顺利的将谷物拉出送入烘干系统;挡料板的主要作用是，当谷物在甩干桶内高速旋转的时候防止谷物从侧边甩出。

（2）导杆

图2.8 导杆示意图

如图2.8导杆是两根直径为Φ5mm，长度为310mm的长杆，两杆之间相距126mm，导杆的主要作

用是对拉料板与挡料板起定位作用,同时在拉料杆拉出谷物的时候起到导轨的作用。 将导杆焊接在长度为200mm,宽度为10mm的长板上，长板距导杆一端为10mm,长板的作用是固定导杆的稳定，加强导杆轴向的强度。 2。1.7排水槽

排水槽是在甩干桶外将安装一个不锈钢外套防止甩出的水分，在不锈钢外套下面开一个小孔，直接安装一个水管，将甩出的水分引走. 2.2烘干系统 2.2.1热风机

(1）烘干系统采用了热吹风的原理，热风机工作原理示意图如图2。9

图2。9 热风机工作原理图

热风机-构造组成

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电吹风主要由外壳、电动机、风叶和电热元件组成。外壳既是结构保护层，又是外表装件,要求造型美、重量轻，一般用金属薄板冲制后表面镀铬或用工程塑料压制而成。永磁式电动机和串激式电动机转速高,多用于轴流式电吹风；感应式电动机转速低，多用于离心式电吹风。风叶用金属薄板或塑料制成，要求其风量大、效率高、风损小.电热元件一般用镍铬丝缠绕在瓷质或云母支架上构成,大多数电热元件上装有过热保护装置，并可调节加热温度.较新型的电吹风采用PTC元件作电热元件，其本身即有过热保护功能。 热风机—工作原理

电动机和风叶直接相连，通电后电动机带动风叶转动，从进风口吸入的空气经过电热元件，由开关控制，变成从出风口送出的热风或冷风。通常只有当电动机通电时，电热元件才能接通加热，以避免机件过热而损坏.吹风机调节风温的简易方法是转动外壳上的档板；有控制开关时，可分档调温；用PTC元件时可自动控温。有的电吹风通过改变外接电源电压，实现风温和风量的无级调节。 是由一组电热丝和一个小风扇组合而成的。通电时，电热丝会产生热量,风扇吹出的风经过电热丝，就变成热风。如果只是小风扇转动，而电热丝不热,那么吹出来的就只是风而不热了。吹风机吹出来的风属于干风，若使用的时间过长，很容易会造成水分的流失，造成热伤害.

（2）下面是设计热风机的绘图过程，如图2.10：

a b

c d

图2。10 热风机绘图过程示意图

(3）烘干系统相关数据计算: ①单次烘干量

根据2.1。3甩干桶内的计算，单次甩干量为2。8L,所以单次烘干的谷物也为2。8L。 ②单次烘干时间

烘干系统是根据热吹风原理设计的，烘干时间根据热吹风吹头发来估算，一般情况下，热吹风将头发吹干,一般需要3~8min，结合甩干系统,单次甩干时间为10min,所以确定烘干系统单次烘干时间为T=10min。

③每小时烘干量 通过初步估算得，甩干量、甩干时间与烘干量、烘干时间同步，所以每小时烘干量为V=16。8L/h.

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计算谷物干燥机的单位时间（h）烘干重量量为:

小麦：m=750g/L×16。8L/h=12600g=12.6kg/h 玉米：m=653g/L×16.8L/h=10970g=10.97kg/h

—

稻谷：m=555kg/m3×（16.8×103m3/h）=9.32kg/h 2.2.2烘干板

图2。11 烘干板

烘干板如图2。11所示，将细铁网四周固定在宽度为10mm的不锈钢板上，再在其左右及后面焊接一个高为50mm的不锈钢板,防止谷物漏出。而细铁网可以通风,热风机的风将通过细铁网吹向谷物使甩干的谷物进一步得到烘干.

根据前面，甩干桶单次甩干量为2。8L，单次甩干时间10min， 2.3支撑部分

支撑轮、固定架、机身

谷物干燥机的所有零件都要靠支撑部分来连接与平衡，所以支撑部分可以说是一个完整的组合，也是整个机体非常重要的部分.

由于支撑部分相互连接,所以将整体设计如图2。12

图2.12（a） 机身架子图

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图2。12（b) 机身尺寸图

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3干燥机的三维建模及零件尺寸

3。1干燥机的三维建模

本次产品设计的全过程采用的软件为Pro/E软件,本软件的制图功能较强，由于课程中开设了本课程,加上平时的自由练习，所以能够轻松的构建出简单的产品三维模形，如图3。1

图3.1 干燥机三维模型图

3。2干燥机的零件尺寸

利用Auto CAD2008绘制干燥机的主要零件结构示意图。具体零件图见附图

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4实施方式

4.1机身焊接机构设计

对于产品的结构设计，在很多地方都用到了焊接,比如谷物干燥机身架子、甩干桶的结构与主轴之间、拉料干与拉料板及挡料板之间等，都需要焊接来完成。本产品选用电弧焊的焊接方式。电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法,它的原理是利用电弧放电(俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝,从而获得牢固接头的焊接过程。 (1）焊前准备

①根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头形式选择相等强度等级牌号和合适焊条直径。 ②当施工环境温度低于0℃，或钢材的碳当量大于0.41%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃～100℃,预热范围为板厚的5倍，但不小于100mm。

③工件厚度大于6 mm对接焊时,为确保焊透强度，在板材的对接边沿开切V形或X形坡口，坡口角度α为60°，钝边p=0～1 mm ，装配间隙b＝0～1 mm，如图4。2。当板厚差≥4 mm时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理,如图4.3。

图4。2 V形或X形坡口图

图4.3 削斜处理焊接示意图

④4.焊条烘焙：酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃×2保温2小时；碱性药皮类焊条焊前必须进行300~350℃×2烘焙，并保温2小时才能使用。

⑤焊前接头清洁要求，在坡口或焊接处两侧30 mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、铁锈等脏物及氧化皮，必须清除干净.

⑥在板缝两端如余量小于50 mm时,焊前两端应加引弧、熄弧板，其规格不小于50×50 mm. （2）焊接规范

①应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流,如表4。1。

表4.1 焊接电流参数表

板厚（mm）

3 8 16 20

焊条直径(mm）

2.5 3。2 4。0 4。0

焊接电流(A）

80～90 110～150 160～180 180～200

备 注 不开口 开V形坡口 开X形坡口 开X形坡口

本产品甩干桶焊接厚度为8mm，需要开V形坡口，机身架子板厚3mm，不需要开口。 当电流为平焊位置焊接,立、横、仰焊时焊接电流应降低10～15％;>16 mm板厚焊接底层选φ3。2 mm焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大.

②为使对接焊缝焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。

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③厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽,应考虑多道多层焊接。

④对接焊缝正面焊接厚，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。 （3）焊接程序

①焊接板缝:有纵横交叉的焊缝，应现汉端接缝厚焊边接缝。 ②焊缝长度超过米以上，应采用分中对称汉发或逐步退焊法。

③结构上对接焊缝余角接焊缝同时存在时：应先焊板的对接焊缝,厚焊物架的对接焊缝，最后焊物架与板的角焊缝.

④凡对称物件：应从中央向前尾方向开始焊接并焊接左、右方向对称进行。

⑤构件上平、立角焊同时存在时：应先焊立角焊后焊平角焊,先焊短焊缝后焊长焊缝. ⑥一切吊运“马”都应用低氢焊条,焊后必须及时打渣，认真检查焊脚尺寸要求及四周焊缝包角. ⑦部件焊缝质量不好应在部件上进行返修处理合格，不得留在整体安装焊接时进行。 （4)操作要点

①焊接重要结构时，使用低氢焊条,必须经300～350℃2小时烘干，一次领用不超过4小时用量，并装在保温筒内,其他焊条也应放在焊条箱妥善保管。

②根据焊条的直径和型号、焊接位置等调试焊接电流和选择极性。 ③在保证接头不致爆裂的前提下进行焊接，根部焊道应可能薄。

④多层焊接时,下一层焊开始前应将上层焊缝的药皮、飞溅等清除干净,多层焊每层焊缝厚度不超过3～4mm。

⑤焊前工件有预热要求时,多层多道焊应尽量连续完成,保证层间温度部不低于最低预热温度。 ⑥多层焊起弧接头应相互错开30～40mm，“T\"和“－”字缝交叉处50mm范围内不准起弧和熄弧.

⑦低氢型焊条应采用短弧焊进行焊接，选择直流电源反极性接法。 （5）焊缝质量要求

①焊缝直线度：任何部位在≤100mm内直线度应≤2mm. ②焊缝过渡光顺:不能突变〈90°过渡角度.

③焊缝高低差：在长度25mm，其高低差应≤1.5mm。

④角焊缝K值公差:当构件厚度≤1。5mm时，0。9K0≤K≤K0＋1; 当构件厚度≤4mm时，0.9K0≤K≤K0+2，(K0为设计焊脚尺寸） ⑤焊缝咬边：当板厚≤6mm,d≤0.3mm，局部d≤0.5mm； 当板厚〉6mm，d≤0.3mm，局部d≤0。5mm，(d为咬边深度） ⑥焊缝不允许低于工件表面及裂缝，未熔合为缺陷存在。 ⑦多道焊缝表面堆叠相交处下凹深度应≤1mm。

⑧全部焊接缺陷允许进行修补，修补后应打磨光顺。

4.2螺栓连接

本产品设计部分结构需要螺栓紧固，轴承座与机身的连接、电动机与机身的连接都需要螺栓连接。一般螺栓按连接的受力方式分：分普通的和有铰制孔用的；按头部形状分：有六角头的、圆头的、方形头的、沉头的等，螺栓的产品等级分为a、b、c三级。其中a级最精确,c级精度最差。a级用于承载较大，要求精度高或受冲击、振动载荷的场合。螺栓的性能等级有3。6、4.6、4.8、5。6、6。8、8.8、9。8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓.

螺栓连接的优点有：装配件单、拆卸方便、效率高、成本低。 根据实际需求,选择六角头全螺纹螺栓结构,示意图如图4.4

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图4。4 六角头全螺纹螺栓图

（1）电动机紧固

电动机上的螺栓孔如图4.5,螺栓孔的直径为Φ10mm,所以选择M8六角头全螺纹螺栓。

图4。5 电动机上的螺栓孔示意图

M8六角头全螺纹螺栓尺寸（GB/T5783——2000)在表4。2

表4。2 M8六角头全螺纹螺栓尺寸表

螺纹规格d M8

a max 3。75

max

c min

dw min 11.5

e min 14.2

K 公称 5。3

r min 0.4

s 公称 13

l 范围 35～80

0。6 0。15

（2）轴承座紧固

轴承座上的螺栓孔如图4.6，螺栓孔的直径为Φ20mm，所以选择M18六角头全螺纹螺栓。

图4.6 轴承座上的螺栓孔示意图

M18六角头全螺纹螺栓尺寸（GB/T5783-—2000）在表4。3

表4。3 M18六角头全螺纹螺栓尺寸表

螺纹规格d M18

a max 7。5

max 0.8

c min 0。2

dw min

e min

K 公称

r min 0.6

s 公称 27

l 范围 60~180

24。9 29.56 11。5

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参考文献

［1］ 吴宗泽，罗圣国。 机械设计课程设计手册[M]。 3版。 北京：高等教育出版社,2006。 ［2] 倪森寿. 机械制造工艺与装备。 北京：化学工业出版社，2003.

［3] 詹友刚. Pro/ENGINEER野火版5。0机械设计教程。 北京：机械工业出版社，2011。 ［4] 陈立德. 机械设计基础。 北京：高等教育出版社，2004.

[5］ 薛焱，王新平. 中文版AutoCAD2007基础教程. 北京：清华大学出版社，2007. [6] 甘永立。 几何量公差与检测。 上海：上海科学技术出版社，2010。 [7］ 龚溎义。机械设计课程设计图册. 北京:高等教育出版社，1994。 [8］ 濮良贵,纪名刚。 机械设计［M］. 8版. 北京：高等教育出版社，2006。 ［9］ 黄石生. 现代焊接电源及设备[M］。 广州:华南理工大学出版社,1990. [10］ 罗振才。 机械设计方法。 北京：冶金工业出版社。

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致谢

此次毕业设计，时间很长,我们忙碌,我们紧张。但回顾这充实的设计和学习过程，着实让人欣慰，因为我了解了自己学到了些什么，同时也看到了自己的不足，通过向老师和同学请教解决了一个个的难点、疑点，所以我以这封致谢信来为我的论文画上一个圆满的句号。

在本次毕业设计中,指导老师-———王华老师给了我很大的帮助,平时的他和我们打成一片，会常开些玩笑来使气氛活跃,但在理论性的知识和实际操作中他又是那么的严肃、认真，他说过，在操作设计中来不得半点马虎,做设计就要做到完美无缺，他负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。无论在理论上还是在实践中，只要有问题他总会耐心地分析给我们听，然后再讲解,使我了解到问题的本质所在，这样解决起来也有了头绪。在撰写论文阶段，王老师也几次提出他宝贵意见，让我们的论文完善,没有他的指导，我就不能较成功地完成课题设计的任务.当然也还是感谢我们一起学习,一起奋斗的同学，在设计的过程中他们也对我有许多帮助.同样也感谢这两年来我们所有的任课老师，每门课程的设立都有它独特的意义，不论是理论性的还是实践性的都能让我们从不同方面不同层次的得到提升。

毕业设计到此已经告一段落了，通过这个产品的三维设计，我对三维制图软件Pro/E有了更为深刻的理解。掌握了大部分的功能，主要用到了拉伸、钻孔、在实体上建曲面、曲面的合并、混合法去除材料、拔模等,同时也对AutoCAD2008有了更深一步的掌握与理解，更熟练的掌握了基本绘制以及镜像、阵列、合并等等技能，对那些不常用的命令由生到熟，也学会了怎样将将三维图转化为工程图。通过数控工艺分析过程，从分析零件图、工件到绘制出二维及三维图等，这些都是以前所学知识的汇总，同时也知道自己还有很多没掌握的知识,因为有的内容是我查阅了大量的书籍才得到的，所以在许多方面还得努力。

谷物干燥机是农林领域的一个新的课题,尤其是谷物干燥剂诞生后，各种不同方式的谷物干燥剂如雨后春笋般涌现入市场。本论文研究的谷物干燥剂属于新型的,半智能式的低成本谷物干燥剂产品，仪器的控制系统基于机械原理设计与开发，从总体结构到系统原理,再到硬件电路与功能程序设计，形成了完整的模块化设计过程。对于谷物干燥机的控制系统进行具体的可行性分析与需求分析，设计出控制系统的功能结构与总体结构框架，完成控制系统的工作原理设计,进行项目开发的设备选型。从设计到制图绘制，最终得到完整的设备。

我觉得毕业设计是我们在大学的最大收获,是一笔不小的财富.因为设计的路程并不轻松，我们每跨一步都会遇到难题,这就需要独立思考、或向老师请教、与同学讨论，那么在这过程中我们则是受益匪浅的，同时也检查出了自己知识上的漏洞。我知道人生路上需要不停的学习、追求知识,那我们才能成功。

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