近几十年来食用菌行业高速发展,已经成为第五大种植业。食用菌中的平菇更是成为了国家大力扶持的高效农业项目。在平菇袋装栽培技术生产模式里,添加出菇环出菇,长出的菇菇型圆整、美观,商品性高,是常用的出菇方式。添加出菇环、覆膜、封口是一项需要大量劳动力的工作。随着平菇种植行业整体规模的稳步增长,人工成本日益增加,“套环-封口”这一过程机械化程度低的问题随之突显。本文结合现阶段在农户菇种植中常用的熟料袋装栽培技术的实际应用情况,针对生产过程中培养袋封口工序,设计了一款与之匹配的封口机,以达到降低人工成本,加快封口速度,提高封口质量的目的。在封口机设计过程中,通过模拟人工“套环-封口”动作,创新设计了收口器、扩张器、撑口器等执行机构。采用了模块化设计思路,将封口机设计为上环和冲压式覆膜束扎两大系统模块。主要研究的内容和结论如下:(1)根据平菇培养料装袋工艺,梳理出平菇栽培袋封口所需动作流程,包括:栽培袋收口、出菇环上环、袋口翻边、热封固定、覆膜(塑料膜/报纸)、橡皮筋束扎等环节。对封口机总体进行了布局,将上环、翻边、热封归入上环系统,将覆膜、束扎归入覆膜束扎系统。封口机最大工作能力为30袋/分钟。(2)详细说明了封口机的工作原理,设计了关键部件。收口器通过卡爪、齿盘组合结构实现了栽培袋收口,收口器最大直径为160mm,大于栽培袋直径,满足要求。环形槽轮带动扩张轴、中心轴轴向运动,驱动扩张器实现袋口翻边。通过热封器使塑料袋粘连,实现初步固定。创新设计的撑口器在内部拨头拨动下发生旋转,实现橡皮筋撑口,最大撑口直径为80mm,大于出菇环直径,满足要求,当其被冲压下落后可以自动触发橡皮筋脱扣释放。为防止拨头过度拨动对撑口器造成损害,设计了带有弹簧余量的防过载拨头。分析了执行机构的工作时序,明确了各执行机构动作的先后关系。运用三维软件CATIA建立了虚拟样机,装配过程中零部件无干涉情况。(3)设计的传动系统包含了齿轮传动、皮带轮传动、槽轮机构、平面连杆机构、曲柄滑块机构。根据封口机最大工作能力,结合速比计算了上环系统驱动电机所需最大转速;根据弹簧最大形变时产生的力,结合最大转速推导出覆膜束扎系统电机所需功率。选用了满足要求的3lk15RGN-c和60KTYZ两个型号的电机,额定功率-额定转速分别为15W-1300r/min、14W-30r/min。(4)对传动部分承受扭矩较大的核心部件槽轮机构进行ANSYS建模计算,得到槽轮所受最大应力仅为0.687Mpa,最大位移量仅为0.000157mm,槽轮强度、刚度满足设计要求。