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LC-20糧食自動稱重系統(tǒng)總體及底盤設計
本科畢業(yè)設計（論文）
題
目
LC-20糧食自動稱重系統(tǒng)總體
及底盤設計
摘要
本論文為LC-20糧食自動稱重系統(tǒng)總體及底盤設計。隨著今年來科學技術的飛速發(fā)展，自動化技術在工業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)等領域內得到了廣泛的應用，而在農業(yè)領域內自動化應用水平一直比較低，尤其是在糧食儲存過程中，稱量運輸儲備工作一直通過人力來運作，工作效率低，同時又耗費了大量的人力物力，加之近年來農業(yè)技術的發(fā)展，糧食產量大幅度的增加，原來在儲備過程中的操作方式已經不能滿足需求，而近年來這方面的設備一直被國內外的人們所忽視，糧食自動稱重系統(tǒng)的研發(fā)一直是個空白。這一系統(tǒng)的研發(fā)將使糧食儲備工作效率大幅度的提高，必將有很好的發(fā)展前景。
糧食自動稱重系統(tǒng)的應用，將大量節(jié)約人力物力，提高生產效率。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對散糧的直接運輸和稱量，工作效率將得到很大的提高。同時此系統(tǒng)可以通過傳感器測量出糧食的重量。本系統(tǒng)可以對糧食進行粗略和精確測量，減小了稱量誤差。同時系統(tǒng)可以通過拖掛方式轉移場地，實現(xiàn)一機多場地工作，有效地節(jié)約了資源。
關鍵詞 糧食自動稱重系統(tǒng) 自動化技術 工作效率
Abstract
This?paper?LC-20?automatic?weighing?of?grain?system?and?chassis?design.?With this year to science and technology of rapid development, automation technology in industrial, and manufacturing, and construction, field within get has widely of application, and in agricultural field within automation application level has been compared low, especially in food store process in the, weighing transport reserves work has been through human to operation, efficiency low, while and spent has large of human material, coupled with in recent years agricultural technology of development, food production significantly of increased, original in reserves process in the of operation way has cannot meet needs,?And?equipment?in recent years?this?has beenignored?by?the?people?both at home and abroad,?food?research and developmentof?automatic?weighing?system?has always been?a?blank.?The?research and development?of?this?system?will?enable?the?grain?reserve?work efficiency?isgreatly?improved,?will?have?good?development?prospects.
Application?of?automatic?weighing?system?for?food,?and?saved?a lot ofmanpower?and material resources?to?improve?production?efficiency.?The?systemcan?achieve?direct?transport?and?weighing?of?bulk?grain,?efficiency?will?begreatly?enhanced.?While?this?system?via?a?sensor?to?measure?the?weight?ofthe?food.?This?system?can be?rough?and?precise?measurement?of?grain?toreduce?errors.?And?the?system?can?transfer?by?trailer?sites,?realize?onemachine?work,?effectively?saving?the?resource.
Keywords Automatic weighing system of grain Automation?technology Work efficiency
II
LC-20糧食自動稱重系統(tǒng)總體及底盤設計
目錄
第1章 概述 1
1.1 概述 1
1.2 國內外發(fā)展情況 1
1.3發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 1
1.3.1稱重系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3.2稱重系統(tǒng)發(fā)展趨勢 2
1.3.3技術參數(shù) 3
第二章總體方案設計 3
2.1 總體的設計思路 4
2.2回轉機構的設計 5
2.3升降機構的設計 5
2.4行走機構的設計 6
第3章 底盤基本參數(shù)的確定 8
3.1總體參數(shù)的確定 8
3.2車輛行駛阻力 10
3.3牽引性能 10
3.4對轉向部分進行受力計算 10
3.5底盤的結構與組成 11
3.5.1車架的設計計算 11
3.5.2車架中箱型鋼板厚度的選擇 13
3.5.3箱體的剛度計算 14
3.5.4后軸的設計計算 15
3.6鏈輪設計計算 16
3.7校核計算 18
3.7.1支架與回轉裝置連接處圓柱銷強度校核 18
3.7.2底盤支架的撓度校核 18
3.7.3轉盤蓋上螺栓連接的校核 19
3.7.4底盤處橫焊方鋼處的焊縫的校核 20
3.7.5回轉機構角接觸滾子軸承校核 21
第四章 焊縫及其焊接 23
4.1焊接的種類 23
4.2常用金屬材料的焊接 25
第五章 系統(tǒng)的優(yōu)缺點 26
5.1先進方面 26
5.2智能糧食稱重系統(tǒng)需要改進的方面 26
畢業(yè)設計小結 27
致謝 28
參考文獻 29
附：英文原文
英文翻譯
實習報告
查重截屏
第1章 概述
1.1 概述
物料計量稱重是工業(yè)生產和貿易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱重裝著或者衡量器是不可缺少的計量工具。隨著工農業(yè)的發(fā)展和商品流通的擴大，衡量器的需求也日益增多，過去的機械杠桿秤已不能適應上產自動化的管理現(xiàn)代化的要求。
尤其是七十年代初期，微處理機的出現(xiàn)是使電子稱重技術得到了進一步的發(fā)展?？焖?、準確、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面已成為現(xiàn)代稱重技術的主要特點。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而工作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了一個縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能耗和材料的消耗、提高產品質量以及加強企業(yè)管理、改善經營等多方面的作用。稱重裝置應用已遍及到國民經濟各領域，取得了顯著的經濟效益。但是，我國在這方面的產品少且功能不齊全，所以改善現(xiàn)有稱重裝置，開發(fā)研究功能齊全的自動稱重系統(tǒng)是勢在必行的。
1.2 國內外發(fā)展情況
50年代中期電子技術的滲入推動了稱重器的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機電結合式電子稱重器以來，經過40多年的不斷改進與完善，我國電子稱重器從最初的機電結合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平。電子稱重技術從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應用。但就總體而言，我國電子衡器產品的數(shù)量和質量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大距其主要差距是技術與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。
連續(xù)運輸機可分為：
1.具有撓性牽引物件的運輸機，如帶式運輸機、板式運輸機、刮板運輸機、斗式運輸機等；
2.不具有撓性牽引物件的運輸機，如螺旋運輸機、振動運輸機。
3.管道運輸機（流體輸送），如氣力輸送裝置和液力輸送管道。
其中帶式輸送機是連續(xù)輸送機中應用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，運輸距離遠，維護簡便，適應于冶金、煤炭、機械電力、輕工、建材、糧食等各個部門尤其是農用輸送糧食
1.3發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
1.3.1稱重系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
50年代中期電子技術的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機電結合式電子衡器以來，經過40多年來的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結合型發(fā)展到
現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術裝備和檢測試驗手段基本上達到國際90年代中期水平。電子衡器制造技術及應用得到了新的發(fā)展。電子稱重技術從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應用。但就總體而言與發(fā)達國家相比還有較大的差距，主要是技術與工藝不夠先進、工藝裝備與檢測儀表老化、開發(fā)能力不足、產品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差。近年來國家投入重點研發(fā)資金，讓其發(fā)展速度不斷加快。
1.3.2稱重系統(tǒng)發(fā)展趨勢
電子稱重器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術性能趨向是速率高、準確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應用性能趨向于綜合性和組合性。
1.小型化
??體積小、高度低、重量輕。鋼板或鋁板就是秤體的臺面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力支點，極大地減化了秤體結構，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。大型已經采用長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊列焊接成一個整體的竹排式結構的秤體，4個稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內，安裝在稱重傳感器承力點上的固定支承就是秤體的承力支點，既減化了承力傳力機構，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結構。
2.模塊化
??在實際應用中，根據(jù)各行業(yè)用戶的需要，選擇標準模塊其中10余種常用的標準規(guī)格即可。這種模塊化的分體式結構，不僅提高了產品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產效率和產品質量。同時還降低了成本，增強了企業(yè)的市場競爭能力。
3.集成化
??對于某些品種和結構的電子衡器，例如小型電子平臺秤、專用秤、便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤、靜動態(tài)電子軌道衡等，都可以實現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。
? 4.智能化
??電子稱重器的稱重顯示控制器與電子計算機組合，利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使稱重器在原有功能的基礎上，增加推理、判斷、自診斷、自適應、自組織等功能，這就是當今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器。
? 5.綜合性
??電子稱重技術的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強基礎研究并擴大應用，擴展新技術領域，向相鄰學科和行業(yè)滲透，綜合各種技術去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。例如在流量計量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標準大流量測量系統(tǒng)，價格相當昂貴。如果采用稱重法即質量流量法，只要將重量和時間測量準確，大流量的測量問題就迎刃而解了。
? 6.組合性
??在工業(yè)稱重計量過程或工藝流程中，不少稱重計量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進行修改和擴展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設備進行通信。
1.3.3技術參數(shù)
技術參數(shù)及要求：
①額定計量能力：20噸/小時，計量漏斗容重為1.5t；
②設備結構尺寸：≯3800x1800x2300mm；
③糧食輸送與計量采用分體式結構，計量采用雙漏斗交替計量，設備重量控制在5t以內；
④輸送裝置通過可通過拖掛式方式轉移場地；
⑤輸送帶的最大輸送速度不大于5m/s，輸送裝置的重量不大于1.5噸；
⑥糧食輸送過程中要求不撒料、不漏料，且可輸送過程中通過擺動等方式切換計量漏斗。
⑦漏斗卸料迅速、開門機構操作方便，可靠性好。
連續(xù)運輸機可分為：
（1） 具有撓性牽引物件的運輸機，如帶式運輸機、板式運輸機、刮板運輸機、斗式運輸機等；
（2） 不具有撓性牽引物件的運輸機，如螺旋運輸機、振動運輸機。
（3） 管道運輸機（流體輸送），如氣力輸送裝置和液力輸送管道。
其中帶式輸送機是連續(xù)輸送機中應用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，運輸距離遠，維護簡便，適應于冶金、煤炭、機械電力、輕工、建材、糧食等各個部門尤其是農用輸送糧食
第二章總體方案設計
在接受設計任務后，我們進行了調查研究，收集國內外同類機械的有關資料，了解當前國內糧食輸送機的使用、生產、設計和科研情況，并進行分析比較，制定總的設計原則，再滿足使用要求的基礎上，做到結構合理、壽命長、生產成本低、能耗低、功率損失少、技術先進。
2.1 總體的設計思路
1.電氣部分
在這個系統(tǒng)中最重要的應該是整個電氣控制部分，電氣部分是實現(xiàn)自動啟動的核心，因此必須有一個穩(wěn)定的電氣控制部分。選擇電氣控制部件十分重要，選擇PLC或是單片機還是用一個微型電腦在設計時是重點。選擇完電氣部件編程就是中心任務，完成電氣控制部分的同學要完成的主要任務。
2.底盤部分
在整個機械部分最主要的就是地盤了，底盤承載著整個自動稱重系統(tǒng)，因此，底盤的設計就顯得十分重要，在底盤中都是鋼結構，都是用焊接連接在一起的，由于要減輕自身重量，這些焊接件都是空心的，因此在設計時要計算這些鋼管的規(guī)格。在底盤中還有就是轉向裝置，如何實現(xiàn)機構的上下和左右轉向，以及在轉向中使用哪種傳動方式，最后就是對這種傳動方式的計算及校核。由于我們見到的裝置是由鏈傳動實現(xiàn)左右擺動，螺桿、螺母實現(xiàn)的上下轉動。因此要校核這部分的技術參數(shù)、零件規(guī)格，還有兩個電機的型號
3.傳輸部分
糧食傳輸部分主要是由傳送帶和電機組成的，傳送帶的頂端要有一個張緊裝置，底部要固定電機，中間部分要用滾筒來支撐。這一部分主要要計算傳送帶和支撐滾筒的規(guī)格參數(shù)，確定張緊裝置的安裝方式。通過計算選定電動機的型號，以及如何實現(xiàn)電動機的前后移動。
4.計量部分
糧食計量部分主要由傳感器、兩個開門裝置組成，傳感器是保證糧食裝袋準確度的重要裝置，選擇傳感器時可以選擇重力傳感器，也可以選擇流量傳感器。傳感器的輸出信號輸入到電氣控制部分，電氣控制部分輸出信號來控制氣壓缸，從而實現(xiàn)開門裝置開關。在糧食裝袋的過程中要有人工來輔助完成，因此要選擇一個排氣裝置來除去塵土，為工人提供一個較好的工作環(huán)境。設計開門裝置、選擇傳感器和選擇氣壓裝置是糧食計量部分的主要工作。這一部分主要由我來完成
該系統(tǒng)就可以廣泛應用于糧食行業(yè)的顆粒及粉劑物料的定量稱重包裝。物料由給料機構（氣動閘門）加入稱量斗，控制器收到傳感器的重量信號后，按預先設定的程序值進行控制，開始時進行快速（快加、中加、慢加同時）給料；當重量≥（目標值－粗計量值）時，停止快加信號輸出，進入中速（中加、慢加同時）給料；當重量≥（目標值－精計量值）時，停止中加信號輸出，進入慢速（慢加）給料；當重量≥（目標值－過沖量值）時，停止慢加信號輸出，給料門完全關閉，定值稱量完成。夾袋信號輸入后，稱量斗卸料門自動開啟，當重量≤零位設定值時，稱量斗卸料門自動關閉，物料袋自動松開落入輸送帶上，被送到縫包機縫包之后進入下一工序，同時控制器進入下一控制循環(huán)。
2.2回轉機構的設計
1.回轉部件的選擇
回轉部件有焊件和鑄件可供選擇，雖然焊件加工方便，可以節(jié)省材料，但是由于焊接應力等的存在，導致受力不均勻且受力不對稱，對焊縫的要求較高，安全系數(shù)不高。鑄件加工方便，效率高，整個部件為一體，因此選用鑄件。
2.支撐部件的選用
由于支撐部件內部復雜，而且需要有與底盤連接和鏈條安裝的位置，最好采用焊件
3. 回轉原動機的選用
回轉機構的原動機可以是電動機、液壓馬達或者是一根軸。由于電動機轉速高，必須添加傳動比在40-100的減速器，而且不能實現(xiàn)正反轉，結構復雜，成本高，相反馬達很容易實現(xiàn)正反轉，低速馬達軸上可以直接連接鏈輪，使鏈輪停留在某一個特定位置上，起到固定作用，提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，而且馬達與鏈輪結構簡單，降低系統(tǒng)重量。
4. 軸承的選用
軸承起到支撐軸的作用，根據(jù)工作時的摩擦性質可以分為滾動摩擦軸承和滑動摩擦軸承。滾動摩擦軸承易于安裝內部間隙大，對加工精度要求不高，摩擦阻力小，功率損耗小，結構緊湊，重量輕，再國際上具有標準化規(guī)格化，有互換性，可以承受徑向負荷和軸向負荷?；瑒幽Σ凛S承一般用于滾動摩擦軸承難以滿足的情況下，所以，在滾動摩擦軸承性能能夠滿足要求的情況下優(yōu)先選擇滾動摩擦軸承。
2.3升降機構的設計
為了增加系統(tǒng)的實用性，滿足不同工作高度的需要以及轉移工作場地時方便靈活，需要設計一個升降機構，采用絲杠機構，液壓機構，均能完成升降動作。①絲杠機構：通過電動機帶動絲杠旋轉，使運輸機的機架再豎直面內擺動，在滑道前后各設一個限位開關，可以使輸送機的升降控制在一定范圍內。絲杠系統(tǒng)動作靈敏，絲杠具有自鎖功能，系統(tǒng)穩(wěn)定性好但是考慮到絲杠結構相對復雜，絲杠暴露在外面，工作環(huán)境粉塵較多，使絲杠永遠銹蝕，并且要有獨立的電動機提供動力，功率高，不符合設計要求；②氣壓機構：是將液壓缸一端接在回轉部件上，另一端鉸接在支架上，通過活塞桿的伸縮來實現(xiàn)支架的升降動作。
該氣壓機構具有的優(yōu)點：1.再同體積下產生的動力比電氣裝置多，再同等的功率下體積比電動機小的多；2.可以實現(xiàn)大范圍的無極調速，即使是在運動中也可以；3.工作平穩(wěn)，質量輕，慣性小，反應快，易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向；4.容易實現(xiàn)自動化；5.易于實現(xiàn)元件系列化，標準化，通用化，維護方便。缺點：1.再工作工程中能量損失大，容易泄露；2.對油溫變化敏感，工作穩(wěn)定性受溫度影響，不易再溫度變化大的條件下工作；3.為了減少泄露，制造精度要求高，因而成本高，泄露時不同意找出原因；
綜上所述升降機構應該選用氣壓機構
2.4行走機構的設計
為了增強本系統(tǒng)的靈活性，能夠在不同的工作場地地轉移，需要增設行走機構。輪式行走系統(tǒng)通常由車輪、車架、懸架和車橋組成，車架通過懸架和車橋相連，車橋兩側安裝車輪。
輪胎是行走系統(tǒng)的主要部件，承擔著繁重而復雜的載荷。它對機械的技術性能和工作指標影響很大，從經濟指標上看，輪胎成本占總成本的15%左右，因此合理的選擇輪胎對于擴大使用范圍，降低使用成本意義重大。
輪胎應根據(jù)所承受的載荷，運輸距離來選擇，它除了滿足一定的承載能力外，還需要有很好的耐磨、抗穿刺行、牽引行、散熱性和緩沖等性能。
車架是整臺機械的基礎，車架支撐著機械的大部分質量，上面安裝著所有的零部件，再整機行駛或者作業(yè)時，還將承受著更大的動載荷的作用，再工作過程中，為了保證各部分的相對位置基本不變，車架需要有足夠的強度和剛度，同時質量要輕，車架一般可分為整體式和鉸接式兩種基本類型，鉸接式車架通常由前后兩段車架組成，兩車架之間用鉸接連接，故稱鉸接式車架。前后車架是由兩根縱梁和若干橫梁用鉚接或者焊接而成，前車架與前橋再兩個限制塊中間剛性連接；整體式車架是由兩根縱梁和若干橫梁用鉚接或者焊接構成的一個完整的框架，剛性好，結構簡單，因此本系統(tǒng)用的就是整體式車架，由方鋼焊接而成。
為了使輸送機轉移場地靈活，節(jié)省輪胎，需要設置轉向系統(tǒng)。
輪式底盤轉向系統(tǒng)的功能是操縱底盤的行駛方向既能保持保持底盤沿直線方向的穩(wěn)定性，又能保證底盤轉向的靈活性，轉型性能是保證工程機械安全行駛，減輕駕駛人勞動強度和提高作業(yè)生產率的重要因素。
偏轉車輪方向是輪式底盤轉向的傳統(tǒng)方式。其工作原理：縱拉桿推式扇形轉臂，使固定在轉向橋上的豎軸工作擺動，扇形轉臂，同時與橫拉桿相連導向輪裝在轉向節(jié)橫軸的軸承上，轉向節(jié)可以繞主銷的軸線做偏轉運動，主銷與轉向節(jié)固定在一起。轉向節(jié)上的梯形臂與橫拉桿一端鉸接，因此當扇形轉臂繞豎軸做擺動時，通過橫拉桿繞梯形臂使裝在轉向節(jié)上的導向輪偏轉，從而使底盤改變行駛方向
軸距的大小直接影響整臺機械很多的使用性能，是總體設計中的重要參數(shù)，一般是通過參考同類機型初選，并通過繪制總體布置草圖加以確定。
軸距的改變會影響以下幾個方面：
1. 影響操作穩(wěn)定性。軸距增加還可以減少在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性。
2. 影響前后橋的軸荷分配。
3. 影響最小轉彎半徑，軸距增加，最小轉彎半徑增加。
4. 影響自重，軸距增加，車架，傳動軸等零件相應加長，所以自重會增加。
此外，軸距的改變，還會改變車架的受力情況，底盤長度不能過長，過長會影響運輸型性能，所以底盤長度小于3.5m。初取L=2.8m。
輪距的改變影響以下幾個方面：
1. 輪距增加可以提高整臺機械的橫向穩(wěn)定性，但是最小轉彎半徑回增加，影響機動性。
2. 輪機的增加會造成底盤寬度的增加，所以設計中盡可能希望輪距小些。初取輪距b=1.21m，為使工作更加可靠應當是尺寸適當大一些，對于軸的尺寸不能過長，車輪的固定部分同樣與后軸相同。
輪胎是行走系統(tǒng)的主要部件，承擔著繁重而復雜的載荷。它對機械的技術性能和工作指標影響很大，從經濟指標上看，輪胎成本占總成本的15%左右，因此合理的選擇輪胎對于擴大使用范圍，降低使用成本意義重大。
輪胎應根據(jù)所承受的載荷，運輸距離來選擇，它除了滿足一定的承載能力外，還需要有很好的耐磨、抗穿刺行、牽引行、散熱性和緩沖等性能。
在地面上運輸，為了降低接地比壓，增加輪胎支撐面積，改善附著性和緩沖功能，采用低壓寬基輪胎，低壓寬基輪胎外形尺寸較大，彈性較好，能增大接地面積，減小接地比壓，所以它能在較小的軟基路面行駛，下陷小，降低滾動阻力，性能好，再通過凹凸路面或者碎石路面時，能很好的吸收沖擊與震動，緩沖性能好。缺點是增加轉彎阻力。
適用牽引型花紋輪胎，它花紋溝寬且深，花紋與圓周方向成較小的角度，用來排出槽中的泥土。運行時花紋突出部分壓入土層，獲得較大的牽引力。
輪胎的基本尺寸根據(jù)輪胎的承載能力進行選擇，參照所掌握的資料和任務書的規(guī)定，選擇輪胎規(guī)格為17.5-25。其斷面寬度為250mm，外直徑為710mm，胎壓為3.5kg/cm2。
底盤的設計：底盤是糧食自動稱重系統(tǒng)支撐和移動部分，因為底盤的穩(wěn)定性直接影響稱重系統(tǒng)的精確度。所以底盤的設計是相當重要的。
傳統(tǒng)底盤設計有多種形式，但是大部分底盤是根據(jù)各自的特點設計出來的，比如汽車底盤是有兩根主梁以及輔梁構成的，這些主梁和輔梁多少特制的，是根據(jù)它的工作環(huán)境和強度來決定其結構的，而對于自動糧食稱重系統(tǒng)由于不是成批生產的不可能用專門的技術來特制一個底盤，因此只能用現(xiàn)有的材料經過各種加工方法制造而成。
按照傳統(tǒng)的方法有兩種法案。一種是用各種型號的型鋼經焊接而成，但是這種方案有很大的缺點。因為自動糧食稱重系統(tǒng)的工作量比較大，所以對于這種結構的底盤強度不夠，再工作過程中會由于機械的振動而使稱量的結果不精確，并且會因為焊接部分比較脆弱，所以會導致自動糧食稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。因此這種結構不宜采用；另一種結構是用鋼板進行焊接，將其焊成箱型。對于這種結構，它不只是強度方面能夠滿足要求，而且穩(wěn)定性方面也能滿足要求。不會因為振動而對稱量結果產生影響，基本尺寸的確定由于糧食自動稱重系統(tǒng)的整體布局，在上面要有輸送帶將糧食導出，所以底盤不能過低而整體高度不能過高，由于高度過高會影響輸送穩(wěn)定性等方面。所以底盤的高度應在1.5m以下，寬度應在2m以內，長度應在3m以內。底盤應有車架、支腿、軸座、軸以及車輪組成。
第3章 底盤基本參數(shù)的確定
3.1總體參數(shù)的確定
（1）高度的確定
考慮到整臺機械的通過性，整臺機械的高度H<4m上部傳送支架部分預留空間h上=2.5m，
所以 h=H-h上
H=4-2.5=1.5m
H<1.5m
初取h=1.4m
以上
H——整臺機械的高度
h上——傳送支架高度
H——底盤高度
（2） 寬度的確定
底盤寬度的選擇和輪距有一定的關系，所以先選輪距。
輪距的改變會影響以下幾個方面：
1. 輪距增加，可提高系統(tǒng)的橫向穩(wěn)定性，但是最小轉彎半徑回增大，影響機動性
2. 輪距增大，寬度也會增大，這樣會增大底盤機架從而底盤重量也會增加，所以設計中盡可能希望輪距小些。
初選輪距為1.2m。
所以底盤支架的高度初選為1.1m，
（3） 長度的確定
軸距的大小直接影響整臺機械很多的使用性能，是總體設計中的重要參數(shù)，一般是通過參考同類機型初選，并通過繪制總體布置草圖加以確定。
軸距的改變會影響以下幾個方面：
1.影響操作穩(wěn)定性。軸距增加還可以減少在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性。
2.影響前后橋的軸荷分配。
3.影響最小轉彎半徑，軸距增加，最小轉彎半徑增加。
4.影響自重，軸距增加，車架，傳動軸等零件相應加長，所以自重會增加。
此外，軸距的改變，還會改變車架的受力情況，底盤長度不能過長，過長會影響運輸型性能。由于兩軸間有傳送帶，其寬度為B=0.75m，L的最小值應為輸送帶寬度加上兩個車輪半徑。
L>B+2R
L>500+390*2
L>1280mm
L——整機長度
l——軸距
B——輸送帶寬度
r——輪胎半徑
初選軸距l(xiāng)=2m
底盤機架的長度初選為2.8m。
3.2車輛行駛阻力
在車輛行駛過程中只受自身的重量而沒有工作時，所以整機的重量G≦5t
即Gmax=5000kg
摩擦阻力F摩擦=Q*f
Q——車輪上垂直于地面的載荷
f——滾動阻力系數(shù)
機械的運行阻力是由于自重產生的，要減小運行阻力必須減小自重，對于機械為了達到強度和穩(wěn)定，必須有一定的自重，因此應盡量使自重降低。
由 表2-1-1查得
f=0.02 Φ=0.72
由于本產品再運輸過程中大多數(shù)是在堅硬的混凝土路面上行走，所以為堅實路面。
則有公式 f=f運行=0.02
所以F運行=Gmax*f運行
=5000X0.02
=100kg
運行阻力F運行=100kg。
3.3牽引性能
影響整機牽引性能的因素有兩個，一個是在水平路面上的運行阻力，另一個是運輸過程中，由于坡度而使牽引力發(fā)生變化。所以有時還要考慮坡度的影響，因此要克服坡度產生的牽引力，取坡度角為20o
Tf=Gmax*sin20o
=5000Xsin20o
=1710kg
所以運輸該產品所需要的牽引力為T=Tf+F運行
=1710+100
=1810kg
3.4對轉向部分進行受力計算
轉向部分受力最大的是與車架相連接處，受力大小由牽引力部分得：
T>1810kg 取T=1810kg
對連接處進行驗算
連接處銷的直徑d=38mm
由公式
進行壓應力校核：
由參考書[2]P61
式中——銷所受的壓應力
F——銷所受的拉力
A——銷的最小受力面積
A=Bd=0.03×0.04=12×10-4
=F/A=24000/12×10-4=20MPa<
滿足要求。
進行受到的剪力計算：
由公式得
=F/A1
式中F——銷所受到的拉力
——銷所受到的剪應力
A1——受力面積
A1==3.14×0.042/4=12.56×10-4m2
=F/A1=24000/12.56×10-4=19.1MPa<
滿足要求。
通過以上計算，轉向部分完全滿足要求。
3.5底盤的結構與組成
底盤的總體結構如圖3-1所示
圖3-1 底盤的總體結構圖
由圖可知底盤的主要部分分為車架、行走機構與轉向部分。
3.5.1車架的設計計算
車架采用箱型結構受力和易變性部分加筋板。
（1） 車架的受力分析圖3-2
圖3-2車架受力圖
裝置在運輸過程中車架底部與軸接觸共受2個力F1與F2,，而在行走時，總重量G=G1+G2。G1為底盤重量，G2為傳送裝置的重量。在zing走過程中，還應該考慮振動的影響，取震蕩系數(shù)=1.2，傳送裝置的重量G2=552kg，底盤重量G1=800kg。
根據(jù)上圖得
F1=（1073/1950）*F**g
=4.1KN
裝置在工作時，整個裝置是固定不動的，因此不需要考慮震蕩系數(shù)，而工作時，傳送裝置上物料的重量定義為G3，所以G3=138kg。
受力分析如圖3-3所示
圖3-3車架受力圖
彎矩圖如圖3-4所示
圖3-4箱體受力彎矩圖
根據(jù)上圖所示受力情況得：
F3=（1073/1950）*F**g
=（1543/1950）*（G1+G2）**g
=17.8KN
F4=（407/1950）*F**g
=4.5KN
綜上所述，F(xiàn)1遠大于F2，所以對F1進行校核
箱體上受力的個數(shù)是箱底受力個數(shù)的2倍。
所以在行走時，F(xiàn)上=1/2 F1
=1/2 ×16.5
=8.25KN
再工作時，F(xiàn)上1=1/2 F3
=1/2 ×17.8
=8.9KN
3.5.2車架中箱型鋼板厚度的選擇
對于鋼板先進行強度上的校核再進行剛度上的校核
作用在箱體上的力為F上=1850N
作用在箱體上的彎矩：
M=Fl
Mmax=Flmax=22.3×0.4=9.0KN·m
作用在箱體上的剪力
F=F上
對于彎矩受力對象主要是上下板，其所受到的應力為
=
其中 ——最大應力
——最大彎矩
ymax——中性層到受力點的距離
許用應力[]=50MPa
=<[]
B>
取B=10mm
作用在箱體上的剪力
對于剪力受力對象主要是筋版與側板，其中S表示受力面積大小：
其中 S——受的面積
B——筋板與側板的厚度
H——箱體的高度
許用剪應力為
所以側板不需要太厚，另外還要滿足剛度方面的要求。
所以取B=10mm
3.5.3箱體的剛度計算
箱體的剛度計算主要由變形量來表示
由公式得
式中 ——指變形時的撓度
E——指剛的彈性模量
I——指轉動慣量
由公式得 E=200GPa
=2700N·m
=
由以上計算可知工作時箱體變性很小，不會對稱量造成大的影響，所以工作穩(wěn)定可靠。
3.5.4后軸的設計計算
1.初選軸端直徑
根據(jù)參考書[5]，在比較同類產品，初定軸的直徑Φ=90mm，左右軸徑取Φ=80mm，軸的中部取Φ=80mm，軸間處留有長深均有3mm的退刀槽。
軸的結構如圖3-6所示
圖3-6后軸
2. 選擇軸的材料
選擇45號剛，調制，查參考文獻[6]得
d<100mm時，=588N/mm2,=294N/mm2,=238N/mm2,=138N/mm2
[]=93N/mm2,[]=54N/mm2
對后軸進行受力分析如圖3-7所示
圖3-7后軸的受力圖
N=F1=10670N
因為N=ql 所以q=N/l=10670/200=53.35N/mm
彎矩圖如圖3-8所示
圖3-8后軸的彎矩圖
N·m
N·m
當量彎矩得：
N·m
N·m
校核軸徑：已知軸的材料為45號剛，調制，由參考文獻[2]表12-1查得
N·m
MPa
經校核滿足要求。
3.6鏈輪設計計算
1.大鏈輪齒數(shù)
取 Z=42
2. 傳動比
初定i=2.5
工況系數(shù)選為1.4
齒數(shù)系數(shù)Kz=（Z/19)1.08=(42/19)1.08=2.23
Pc=KaP/Kz=1.4×7.5÷2.23=4.71KW
4. 鏈角節(jié)距
由計算功率Pc=4.7KW和n=180n/min，通過查圖得到鏈節(jié)距p=8mm
5. 檢驗小鏈輪軸孔直徑
通過查表得到，d=100mm>馬達軸徑20mm，可以使用
6. 鏈條長度
通過計算L=r回轉=1m。
7. 鏈速
8.有效圓周力
9. 作用于上力F
10. 鏈輪主要尺寸
端面齒形選用 3R GB1244-85
分度圓直徑d
齒頂圓直徑da
齒根圓直徑df
df=d-dr=102-10.16=365mm
齒側凸圓直徑dg
dg
10.59mm。
螺栓直徑滿足要求且與初步估計相符合。
4. 校核轉盤右邊緣是否壓壞
預緊時，結合面上擠壓應力。
因為F作用使擠壓力增大，因為M作用，使得轉盤左邊擠壓應力最小，右邊擠壓應力最大。
其中： W——抗彎截面系數(shù)
右邊擠壓應力：
=0.14-0.084+0.032
=0.088MPa
鑄鋼許用擠壓應力，查表5-9得：
=200/2
=100MPa>>0.088MPa
通過以上計算，滿足使用要求。
5. 校核轉盤左邊緣是否開縫
=0.14-0.084-0.032
=0.024MPa>0
綜上，當輪盤蓋承受橫向沖擊時不會開縫。
3.7.4底盤處橫焊方鋼處的焊縫的校核
Q=F/4
=2288N/m
M=QL
=2288×600
=1.4×106N·mm
其中： Q——縫所受到的剪力；
F——底盤以上部分的重力；
L——底盤中心到焊縫之間的距離；
=350N/mm2；
=300N/mm2；
=205N/mm2；
其中： ——抗壓強度；
——抗拉強度；
——剪強度；
其中： ，——截面的形心位置
Iw——慣性矩
Aw——截面面積
通過驗算表明，該連接滿足使用要求。
3.7.5回轉機構角接觸滾子軸承校核
1.通過查表得到7018C軸承的性能參數(shù)：
C=89.0KN
Nmin=2800r/min（脂潤滑）
2. 壽命計算
?求當量動載荷
其中： ——軸承所受徑向載荷；
——軸承所受軸向載荷；
對于本軸承來說：=0
=
=9150N
其中：l——滾動體列數(shù)；
CR——基本額定靜載荷；
e≈0.46
/F>e
X=0.44
Y=1.23
=1.0
Fp=1.0×（0.44×0+1.23×9150）
=11255N
?計算軸承壽命
其中： ——壽命系數(shù)，取=3；
FP——當量動載荷；
?極限轉速計算
C/FP=89.0×103÷10398
=8.6
β=arctan(FA/FR)
=900
查得載荷系數(shù)：
f1=0.94
查得載荷分布系數(shù)：
f2=0.92
所以
=2421r/min>n
通過計算結果表明：選用7018型角接觸軸承能夠滿足使用要求。
第四章 焊縫及其焊接
4.1焊接的種類
焊接是通過加熱或者加壓或者兩者同時使用，并且用或者不用填充材料，使工件達到結合的一種方法。根據(jù)焊接過程的特點，焊接可以分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊。
1.熔焊：是指焊接過程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態(tài)。由于被焊工件是緊密貼在一起的，在溫度場、重力等的作用下，不加壓力，兩個工件熔化的融液會發(fā)生混合現(xiàn)象。待溫度降低后，熔化部分凝結，兩個工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。
2.壓焊：是指利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法。
3.釬焊：釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。
焊接的實質：使兩個分離的物體通過加熱或者加壓或者兩者同時使用，再用或者不用填充物的條件下，借助原子或者分子之間的聯(lián)系與質點的擴散作用形成一個整體的過程。
焊接應力與變形
焊件的局部加熱或者冷卻，使得焊縫區(qū)域的金屬加熱時的熱膨脹量和冷卻時的收縮量都大，并且受兩側金屬的制約。當受熱膨脹時不能自由的伸長，向著厚度方向展寬；冷卻時同樣不能自由收縮，尤其是焊縫區(qū)域金屬收縮到彈性變形階段以后，由于焊件部分收縮不一致，必然導致焊縫區(qū)乃至整個焊件產生應力和變形。這種由于焊接而產生的變形稱為焊接變形。
焊接時，不論何種情況焊接應力總是存在的。當焊接應力超過該材料的時，焊件將產生變形，；超過材料的時，焊件將會產生裂紋甚至斷裂。
預防和減小焊接應力及焊接變形的措施
焊接應力和焊接變形的存在影響焊件的質量和精度，降低構建的承載能力，甚至造成重大事故。為了預防和減小焊接應力及焊接變形，再實際生產中采用的工藝措施如下：
1. 合理設計焊接結構
盡量減小焊縫的長度和橫截面積，盡量對稱布置焊縫，避免交叉焊縫。
2. 焊前預熱
焊前對焊件預熱，可以減小焊件個部分的溫差，對減小焊接應力與變形較為有效。重要焊件可以整體預熱，還有局部預熱，即焊前選擇焊件的合理部位加熱使其伸長，然后冷卻時，加熱區(qū)與焊縫同時收縮。
3. 反變形法
分析焊件施焊后可能產生變形的方向和大小，在焊接前應使被焊件發(fā)生大小相同、方向相反的變形，以抵消或補償焊后發(fā)生的變形，以達到防止焊后變形的目的，這種方法稱之為反變形法。
4. 剛性固定法
利用裝配夾具或者臨時支撐，將焊件的相互位置固定，用以防止焊接后變形的方法。此法焊接殘余應力較大，塑性差的材料應該慎用。
5. 選擇合理的焊接順序
1）先橫向后縱向。
2）由中間往外焊接。
3）先焊短的焊縫，然后焊長的焊縫。
4）采用對稱焊接。
5）先焊薄焊縫再焊候焊縫。
6）先焊對接焊縫再焊角焊縫。
6.其他方法
包括：錘擊焊接法——用圓頭小錘對焊后紅熱的焊縫金屬進行均勻適度錘擊，延伸變形，補償其收縮，同時釋放出部分能量，減少焊接應力和變形；強迫冷卻法——將焊縫金屬的熱量迅速散掉，使焊接時金屬受熱面積減小，又稱散熱法；焊后熱處理——采取去應力退火方法可以消除80%~90%的焊接殘余應力。
防止和減小焊接應力和變形的方法應根據(jù)生產中的實際狀況采用相應的措施。
其他焊接方法
1. 埋弧焊
埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的一種工藝方法 。埋弧焊的特點是：電弧在焊劑層下燃燒，無弧光、保護完善、能量損失小，生產率高、焊縫成型好、接頭力學性能高，一般為自動或半自動焊，但它只能在平焊位置施焊。 該法一般適用于厚鋼板結構、大型容器和大直徑管道的焊接。
2. 氣體保護焊
氣體保護焊是利用氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護電弧焊，簡稱氣體保護焊。
氣體保護焊通常按照電極是否熔化和保護氣體不同，分為非熔化極（鎢極）惰性氣體保護焊（TIG）和熔化極氣體保護焊(GMA W)，熔化極氣體保護焊包括惰性氣體保護焊(MIG）、氧化性混合氣體保護焊（MAG)、CO2氣體保護焊、管狀焊絲氣體保護焊(FCAW）。
注意問題：
（l）氣體保護焊電流密度大、弧光強、溫度高，且在高溫電弧和強烈的紫外線作用下產生高濃度有害氣體，可高達手工電弧焊的4^-7倍，所以特別要注意通風。
(2)引弧所用的高頻振蕩器會產生一定強度的電磁輻射，接觸較多的焊工，會引起頭昏、疲乏無力、心悸等癥狀。
（3）氬弧焊使用的鎢極材料中的牡、柿等稀有金屬帶有放射性，尤其在修磨電極時形成放射性粉塵，接觸較多，容易造成各種焊工疾病。
4.2常用金屬材料的焊接
1. 金屬材料的焊接性
金屬材料的焊接性是指材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設計要求的構件，并且滿足預定要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、構件類型和使用要求的影響。金屬材料在一定的焊接工藝條件下表現(xiàn)出“好焊”和“不好焊”的差異。
金屬材料的焊接性是一個相對的概念，不是一成不變的。同一種材料采用不同的焊接方法、焊接工藝以及焊后處理，甚至是不可焊的材料可能也會變的比較容易焊接。比如曾經被人們認為焊接性能很不好的鈦以及鈦合金，自從成功使用氬弧焊以后，鈦以及鈦合金的焊接構件在航空領域得到了廣泛的應用
2. 影響焊接性的主要因素
材料、工藝、結構、工作環(huán)境。
本稱重系統(tǒng)采用的是焊條電弧焊的形式且焊縫為角焊縫。
第五章 系統(tǒng)的優(yōu)缺點
5.1先進方面
系統(tǒng)采用的是國際上最先進的技術，可以達到以下幾個目標：
1. 稱量的方面性，使稱量的整個過程實現(xiàn)自動化，從糧食的收集、輸送、稱量、導出全部由機械自動完成，不需要人的幫助。
2. 數(shù)據(jù)的自動處理。每次稱量完畢，系統(tǒng)會記下結果并進行存儲，操作人員可以很方便的查看結果。
3. 可以與計算機聯(lián)網對數(shù)據(jù)進行處理，便于網上管理。
4. 維修方便，對于每個部分都有監(jiān)控元件，并且有指示燈進行提示，便于對損壞部分進行及時處理，萬一發(fā)生意外事故可以緊急制動，用以保證安全。
5.2智能糧食稱重系統(tǒng)需要改進的方面
本系統(tǒng)是初次設計，因此可能存在某種缺陷，再使用過程中，不可避免的出現(xiàn)問題，對于出現(xiàn)的問題應該仔細分析并加以改進。
最大的缺陷就是體積龐大，這是以后改進的方向。另外由于科學技術的不斷發(fā)展，新的電子元件隨時可能出現(xiàn)，我們也要加以改進。
使用本系統(tǒng)應該注意：系統(tǒng)工作時應該調平衡，再底盤上設置表面粗糙度較高的平面，使用時應該用水準儀再平面上調節(jié)底盤支腿長度，以保證整個系統(tǒng)在水平面上工作，提高系統(tǒng)的精確度。
畢業(yè)設計小結
將近3個月的畢業(yè)設計已經進入尾聲，再這3個月里面，感覺自己確實學習到了很多東西，并且有很多東西是自己以前在課本里沒有接觸到的東西。再設計過程中，學習到了許多課本上沒有的知識，而這些不僅僅是在專業(yè)知識上，更重要的是自己開始接觸到了研究工作，使我漸漸明白科研是應該怎么進行的，作為技術人員應該在工作中注意哪些基本問題。
再剛開始做畢業(yè)設計時，對自己的任務幾乎沒有任何了解，大學中學習的基礎課程都不知道怎么樣用上，甚至對自己能不能順利完成畢業(yè)設計都產生了懷疑，后來在李杰老師的幫助下，慢慢進入了狀態(tài)?，F(xiàn)在對自己的畢業(yè)設計題目LC-20糧食自動稱重系統(tǒng)總體及底盤設計的總體和底盤零件的設計有了比較深入的認識，系統(tǒng)各部是如何工作的，再設計中應該注意哪些問題，機電是如何做到一體化的，都有了自己的看法和理解。想想這些曾經讓我整夜無法入眠的難題，現(xiàn)在都一一被解決，現(xiàn)在再翻回去看自己設計出來的產品，突然有了一種成就感，幸福感。
同時在畢業(yè)設計過程中，我還掌握了一些重要軟件的使用，如AutoCAD、solidworks以及幾何畫板等，這些也是我通過畢業(yè)設計得到的收獲，這些軟件是我們在今后工作中不可缺少的。通過畢業(yè)設計，我掌握了這些軟件，相信這對我以后的學習和工作都會有很大的幫助。