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課題申報(bào)表
指導(dǎo)教師
XX
職稱
XX
教研室
XX
申報(bào)課題名稱
紅薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真
課題類型
工程設(shè)計(jì)類
課題來源
B.社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐
課
題
簡(jiǎn)
介
傳統(tǒng)的紅薯、土豆等根莖類農(nóng)作物收獲一直是靠人工刨土收獲，這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中一項(xiàng)重體力勞動(dòng)，人工收獲勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。雖然市面上也有一些機(jī)械化收獲設(shè)備，但由于價(jià)格、性能，尤其是收凈率等各方面原因，始終未能大范圍應(yīng)用。
課題要求
（包括所具備的條件）
要求完成紅薯收獲的小型機(jī)械化設(shè)備一臺(tái)，包括動(dòng)力源、傳動(dòng)系統(tǒng)、挖土機(jī)構(gòu)、振動(dòng)篩、薯塊收集等結(jié)構(gòu)，并且要適應(yīng)山區(qū)、丘陵等小地塊作業(yè)要求，并且保證收凈率在95%以上。
課題工作量要求
1、裝配圖1張；自選零件圖若干，要求圖紙總量不少于2張0號(hào)圖；
2、采用proe完成三維建模，并進(jìn)行動(dòng)畫仿真；
3、翻譯英文資料5000字；
4、不少于15000字的設(shè)計(jì)說明書一份。
教研室
審定意見
同意
教研室主任簽字：
學(xué) 院
審定意見
同意
教學(xué)院長(zhǎng)簽字：
任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)的背景：
傳統(tǒng)的紅薯、土豆等根莖類農(nóng)作物收獲一直是靠人工刨土收獲，這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中一項(xiàng)重體力勞動(dòng)，人工收獲勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。雖然市面上也有一些機(jī)械化收獲設(shè)備，但由于價(jià)格、性能，尤其是收凈率等各方面原因，始終未能大范圍應(yīng)用。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的內(nèi)容和要求：
要求完成紅薯收獲的小型機(jī)械化設(shè)備一臺(tái)，包括動(dòng)力源、傳動(dòng)系統(tǒng)、挖土機(jī)構(gòu)、振動(dòng)篩、薯塊收集等結(jié)構(gòu)，并且要適應(yīng)山區(qū)、丘陵等小地塊作業(yè)要求，并且保證收凈率在95%以上。
1、裝配圖1張；自選零件圖若干，要求圖紙總量不少于2張0號(hào)圖；
2、采用proe完成三維建模，并進(jìn)行動(dòng)畫仿真；
3、翻譯英文資料5000字；
4、不少于15000字的設(shè)計(jì)說明書一份。
3．主要參考文獻(xiàn)：
[1]李建東,楊薇,杜永琪,賈晶霞,李洋.4UL-1型多功能根莖類作物挖掘機(jī)的設(shè)計(jì).農(nóng)業(yè)工程.2015.05
[2]甘方地.紅薯種植與機(jī)械化作業(yè).湖南農(nóng)機(jī).2014.01
[3]宋龍鎮(zhèn).HX-85A多功能收獲機(jī).農(nóng)村新技術(shù).2015.10
[4]雙驅(qū)動(dòng)薯類收獲機(jī)的研發(fā)應(yīng)用.馬世文,黃桂紅.農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督.2017.10
[5]夏陽.紅薯機(jī)械化收獲機(jī)具的試驗(yàn)研究.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文.2009年
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位)：
1周：布置畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。
2周：收集相關(guān)資料。完成并提交開題報(bào)告。
3周：翻譯英文資料。
4-5周：初步構(gòu)設(shè)并確定設(shè)計(jì)方案。完成裝配圖草圖的繪制。
6周：計(jì)算確定各零件基本尺寸。
7-8周：繪制總裝配圖。
9周：編寫設(shè)計(jì)說明書。
10周：繪制零件圖。
11周：修訂初稿。
12周：完成答辯。
教研室審查意見：
教研室主任簽名： 年 月 日
學(xué)院審查意見：
教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日
開題報(bào)告
課題名稱
紅薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真
課題來源
B.社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐
課題類型
工程設(shè)計(jì)類
1．選題的背景及意義：
傳統(tǒng)的紅薯、土豆等根莖類農(nóng)作物收獲一直是靠人工刨土收獲，這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中一項(xiàng)重體力勞動(dòng)，人工收獲勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。雖然市面上也有一些機(jī)械化收獲設(shè)備，但由于價(jià)格、性能，尤其是收凈率等各方面原因，始終未能大范圍應(yīng)用。紅薯收獲機(jī)從目前國(guó)際經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展來看我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械方面面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)和新的機(jī)遇。因此為了了解國(guó)內(nèi)紅薯生產(chǎn)機(jī)械化和發(fā)展動(dòng)態(tài)對(duì)于大力發(fā)展，以促進(jìn)我國(guó)紅薯收獲機(jī)對(duì)農(nóng)民財(cái)富收入問題展開了針對(duì)性調(diào)查，盡快普及紅薯收獲機(jī)的機(jī)械化創(chuàng)造更多的財(cái)富。 開發(fā)一種能適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體制的紅薯收獲機(jī)及時(shí)在必行這樣有效的降低勞動(dòng)強(qiáng)度，解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力使農(nóng)民在有限的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造更多的財(cái)富收入，因此開發(fā)技術(shù)對(duì)于提高紅薯種植效益，降低生產(chǎn)成本增加農(nóng)民財(cái)富收入具有重大的意義。
2．研究?jī)?nèi)容擬解決的主要問題：
研究的內(nèi)容:
l.紅薯收獲機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。
2.挖掘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算。
3.薯士及薯秧分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算。
解決的主要問題，對(duì)挖掘鏟的要求:
l.挖出所有薯塊，盡可能不漏薯(即明薯率高);
2.盡可能使進(jìn)入機(jī)器的土壤少;
3.能將掘起的紅薯輸送到分離裝置，并且盡可能細(xì)化土壤，減少負(fù)荷; 挖掘鏟的任務(wù)是在克服各種阻力時(shí)消耗的能量最少的情況下將紅薯挖出。
3．研究方法技術(shù)路線：
畢業(yè)設(shè)計(jì)分為紅薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真的傳動(dòng)系統(tǒng)、挖土機(jī)構(gòu)、振動(dòng)篩、薯塊收集等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配圖和主要零件圖及論文。研究并完成基本傳動(dòng)計(jì)算、帶傳動(dòng)、機(jī)架部分的設(shè)計(jì)，減速器的選擇，聯(lián)軸器的選擇挖掘鏟的設(shè)計(jì)，鏈輪設(shè)計(jì)以及地輪設(shè)計(jì)。
4．研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃：
1周：布置畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。
2周：收集相關(guān)資料。完成并提交開題報(bào)告。
3周：翻譯英文資料。
4-5周：初步構(gòu)設(shè)并確定設(shè)計(jì)方案。完成裝配圖草圖的繪制。
6周：計(jì)算確定各零件基本尺寸。
7-8周：繪制總裝配圖。
9周：編寫設(shè)計(jì)說明書。
10周：繪制零件圖。
11周：修訂初稿。
12周：完成答辯。
5．主要參考文獻(xiàn)：
[1]李建東,楊薇,杜永琪,賈晶霞,李洋.4UL-1型多功能根莖類作物挖掘機(jī)的設(shè)計(jì).農(nóng)業(yè)工程.2015.05
[2]甘方地.紅薯種植與機(jī)械化作業(yè).湖南農(nóng)機(jī).2014.01
[3]宋龍鎮(zhèn).HX-85A多功能收獲機(jī).農(nóng)村新技術(shù).2015.10
[4]雙驅(qū)動(dòng)薯類收獲機(jī)的研發(fā)應(yīng)用.馬世文,黃桂紅.農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督.2017.10
[5]夏陽.紅薯機(jī)械化收獲機(jī)具的試驗(yàn)研究.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文.2009
[6]呂金慶.《紅薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)》[M].農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社:1576
[7]上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組.《機(jī)械制造工藝學(xué)》:97~125
[8]農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化技術(shù)開發(fā)推廣總站編.《農(nóng)機(jī)化適用新技術(shù)讀本》[M]。兵器工業(yè)出版社,2000:45～103?
[9]沈再春.《農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械與設(shè)備》[M].農(nóng)業(yè)出版社,1993:12～66
[10]李自華.《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》[M].農(nóng)業(yè)出版社:1～22
[11]張耀宸主編.《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].航空業(yè)出版社，1987；102～180
[12]戴曙.《金屬切削機(jī)床》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：65～84
[13]濮良貴，紀(jì)名剛.《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）[M].高等教育出版社77～99
[14]劉鴻文.《材料力學(xué)》[M].北京：高等教育出版社,66～88
[15]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》[M].南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002：903～912
[16]崔洪斌，方憶湘，張嘉任等.《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及應(yīng)用》[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002:71～88
指導(dǎo)教師意見：
對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：文獻(xiàn)查閱完整，兼顧中文與外文文獻(xiàn)，能夠滿足設(shè)計(jì)基本需求。
對(duì)總體安排和進(jìn)度計(jì)劃的評(píng)語：研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃合理，同意開題。
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室意見：
通過，同意開題
教研室主任簽名： 年 月 日
學(xué)院意見：
教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日
紅薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)演講稿 第一章 緒論1.1 課題研究意義1)隨著人力成本的提高、大量農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移、我國(guó)城市化進(jìn)程的8加快、勞動(dòng)力的的減少經(jīng)以及成本的提高等，因此馬鈴薯種植區(qū)急需機(jī)械化作業(yè)代替人工作業(yè)。2)馬鈴薯機(jī)械化收獲是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。3)當(dāng)前，馬鈴薯收獲多采用犁翻人撿，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，漏薯和傷薯現(xiàn)象嚴(yán)重，制約了農(nóng)民種植的積極性。4)提高分離率，降低傷薯率以及勞動(dòng)強(qiáng)度的重點(diǎn)是輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸送工作諸機(jī)理的研究，包括輸送性能與運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。5）我國(guó)馬鈴薯種植面積大幅攀升，這對(duì)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)械生產(chǎn)無疑是一個(gè)非常好的機(jī)遇。6)馬鈴薯收獲是時(shí)間緊，耗工多的一項(xiàng)作業(yè)。1.2 研究?jī)?nèi)容1)在滿足馬鈴薯收獲農(nóng)藝條件的前提下，研究并確定該機(jī)挖掘與分離系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)。2)研究并確定挖掘與分離各組成部分的結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行理論分析，使其結(jié)構(gòu)、性能達(dá)到最佳。3)馬鈴薯柔性輸送系統(tǒng)的研究。薯塊在輸送過程中極易傷害表皮，對(duì)儲(chǔ)存極為不利，因此需在輸送過程中研究應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新材料，避免在薯塊輸送過程中損傷馬鈴薯。4)用AUTO-CAD畫出各個(gè)組成部分的零件圖紙。1.3 研究方法1)通過到我省馬鈴薯種植地進(jìn)行實(shí)地考察，查閱大量的文獻(xiàn)資料，吸收并借鑒國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)械及其它收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的成功之處，研究并確定馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)起獲與分離輸送系統(tǒng)的主要參數(shù)。2)對(duì)起獲與分離主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析確定主要參數(shù)。3）運(yùn)用CAD軟件對(duì)主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行二維繪圖4）主要技術(shù)路線如下：文獻(xiàn)檢索-調(diào)研-綜合分析-提出預(yù)設(shè)計(jì)方案-確定主要參數(shù) 繪制圖樣-結(jié)構(gòu)優(yōu)化-改進(jìn)-完善設(shè)計(jì)第二章 馬鈴薯收獲機(jī)總體方案設(shè)計(jì)2.1整體布局的設(shè)計(jì)本任務(wù)設(shè)計(jì)的馬鈴薯收獲機(jī)與80-100馬力的拖拉機(jī)配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時(shí)需對(duì)行。其傳動(dòng)圖如圖1如下圖1 傳動(dòng)圖1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器4、動(dòng)力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸 6、抖動(dòng)輪軸2.2工作原理本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動(dòng)輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動(dòng)鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。第三章 傳動(dòng)比的確定與減速器選擇3.1傳動(dòng)比的確定3.2減速器的選擇由于其傳動(dòng)比為2，所以可以從市場(chǎng)上選擇傳動(dòng)比為2的減速器，其型號(hào)為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。第四章 機(jī)械傳動(dòng)部分計(jì)算4.1功率的計(jì)算4.2傳動(dòng)比4.3鏈輪之間的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.4 軸的設(shè)計(jì)4.5軸的校核4.6 鍵的校核4.7 軸承的校核第五章 主要部件的設(shè)計(jì)5.1 挖掘部件的設(shè)計(jì)5.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì)5.3挖掘裝置的設(shè)計(jì)5.4 分離部件的設(shè)計(jì)5.5 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)第六章 三維圖的設(shè)計(jì)圖6-1 支架圖6-2 螺栓圖6-3軸承座圖6-4 三角板圖6-5 壓板圖6-6 鏈條圖6-7 撥動(dòng)盤圖6-8 連桿圖6-9 叉形支架圖6-10 側(cè)板圖6-11 圓形壓板圖6-12 支撐桿圖6-13 支撐架圖6-13 鏈輪圖6-14 減速箱圖6-15 總裝配圖
學(xué) 院
畢 業(yè) 論 文
論文題目 紅薯收獲機(jī)
系 別 電子信息工程系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師（簽名） ×××
完成時(shí)間 2013 年 5 月
摘要
本文主要對(duì)4TU-2型紅薯聯(lián)合收獲機(jī)的起獲與分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)該機(jī)挖掘與旋齒的主要部件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)計(jì)算和理論探討。
紅薯收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：總體結(jié)構(gòu)分為傳動(dòng)裝置，分離裝置和挖掘裝置。傳動(dòng)裝置由萬向聯(lián)軸器、鏈傳動(dòng)傳動(dòng)組成；分離裝置通過連桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)?xùn)艞l分離篩實(shí)現(xiàn)紅薯和土壤雜草的分離；挖掘鏟由獨(dú)立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由拖拉機(jī)減速器、抖動(dòng)輪、電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、挖掘鏟、傳動(dòng)鏈、地輪構(gòu)成。由拖拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將需要的動(dòng)力傳遞到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條，從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將挖出的紅薯運(yùn)送到收集箱，同時(shí)通過抖動(dòng)輪的作用使得紅薯和泥土雜草分離。
本論文研究?jī)?nèi)容摘要：
(1)紅薯收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2)紅薯收獲機(jī)工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4)對(duì)紅薯收獲機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。
(5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。
(6)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行三維建模。
(7)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。
關(guān)鍵詞： 紅薯收獲機(jī)；拖拉機(jī)；紅薯；機(jī)械設(shè)計(jì)
The Design of Potato Harvester
Abstract
This paper mainly researched the 4TU-2 potato harvester of the seized and separation system, discuss the calculation and theory of system design and the main part of the machine mining and tooth and mechanism.The overall structure of potato harvester design: the overall structure consists of driving device, separating device and a digging device. The driving device is composed of a universal coupling, chain transmission component; separation through the connecting rod mechanism of swing bar screen to achieve the separation of weeds in potato and soil; mining shovel shovel, shovel by independent film fixing plate and angle regulating mechanism.
The structure is mainly composed of tractor retarder, jitter wheel, motor, rack, a digging shovel, transmission chain, wheel. The tractor to generate power through a speed reducer and a belt wheel will need power delivered to the chain wheel, chain wheel drives the chain, thus separating device movement, to carry out the potatoes into the collection box, at the same time by shaking wheel function caused the weeds of potato and soil separation.
Abstract this thesis research:
(1) the overall structure design of potato harvester.
(2) analysis of potato harvester working performance.
(3) the choice of motor.
(4) on the transmission system, potato harvester executive components and frame design.
(5) the design of components for the design calculation and check.
(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.
(7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.
Key words: potato harvester, tractor, potato, mechanical design
目 錄
摘要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
1.1 課題研究意義 1
1.2 研究?jī)?nèi)容 2
1.3 研究方法 3
第二章 紅薯收獲機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 4
2.1整體布局的設(shè)計(jì) 4
2.2工作原理 5
2.3主要性能參數(shù) 5
第三章 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇 6
3.1傳動(dòng)比的確定 6
3.2減速器的選擇 6
第四章 機(jī)械傳動(dòng)部分計(jì)算 8
4.1功率的計(jì)算 8
4.2傳動(dòng)比 8
4.3鏈輪之間的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9
4.3.1 設(shè)計(jì)要求 9
4.3.2 設(shè)計(jì)過程 9
4.4 軸的設(shè)計(jì) 11
4.4.1鏈輪上力的計(jì)算 11
4.4.2材料 12
4.4.3計(jì)算軸的最小直徑 12
4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
4.5軸的校核 13
4.6 鍵的校核 14
4.7 軸承的校核 15
第五章 主要部件的設(shè)計(jì) 17
5.1 挖掘部件的設(shè)計(jì) 17
5.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 17
5.3挖掘裝置的設(shè)計(jì) 18
5.3.1挖掘鏟的構(gòu)成 18
5.3.2挖掘鏟的設(shè)計(jì) 18
5.4 分離部件的設(shè)計(jì) 19
5.5 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì) 20
5.5.1 地輪的設(shè)計(jì) 20
5.5.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 20
第六章 三維圖的設(shè)計(jì) 21
結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
第一章 緒論
本課題研究的意義、 內(nèi)容及方法：
1.1 課題研究意義
1)隨著人力成本的提高、大量農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移、我國(guó)城市化進(jìn)程的8加快、勞動(dòng)力的的減少經(jīng)以及成本的提高等，因此紅薯種植區(qū)急需機(jī)械化作業(yè)代替人工作業(yè)。甘肅是全國(guó)紅薯的主要產(chǎn)區(qū)，但98%以上的紅薯種植和收獲仍然采用人工挖掘或牧畜犁翻開溝點(diǎn)種和收獲等原始的生產(chǎn)方式進(jìn)行作業(yè)，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，損失率高，不便貯藏等缺點(diǎn)[5]，甘肅定西為國(guó)家級(jí)紅薯之鄉(xiāng)，但其機(jī)械化水平僅為1%，大部分收獲完全靠人工作業(yè)方式，作業(yè)手段落后，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，有時(shí)在冬季封凍之前不能完成收獲作業(yè)，給紅薯種植戶造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，紅薯種植區(qū)急切需求能夠適應(yīng)種植區(qū)氣候、土壤、環(huán)境、作物等特點(diǎn)的紅薯聯(lián)合收獲機(jī)械。
2)紅薯機(jī)械化收獲是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。要發(fā)展紅薯產(chǎn)業(yè)，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)紅薯種植及收獲機(jī)械化，紅薯種植及收獲機(jī)械化離不開性能優(yōu)良的收獲機(jī)械，因此研發(fā)適合我國(guó)農(nóng)藝種植要求的新機(jī)具，尤其是紅薯聯(lián)合收獲機(jī)械，顯得尤為重要[6]。2005年8月省人民政府和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院簽訂了紅薯產(chǎn)業(yè)科技合作協(xié)議，這標(biāo)志著甘肅省紅薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁上新臺(tái)階。但甘肅紅薯種植、中耕作業(yè)以及收獲機(jī)械化落后，機(jī)械化水平達(dá)不到1%的水平，嚴(yán)重制約著甘肅紅薯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。解決這些問題，把這一特色產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，就必須依靠科技，把先進(jìn)的科學(xué)實(shí)用技術(shù)運(yùn)用到紅薯的育種、種植、加工等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、提高產(chǎn)品附加值，真正使科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)民增收得實(shí)惠、農(nóng)業(yè)發(fā)展有后勁。
3)當(dāng)前，紅薯收獲多采用犁翻人撿，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，漏薯和傷薯現(xiàn)象嚴(yán)重，制約了農(nóng)民種植的積極性。紅薯收獲的難題是紅薯的掘出、集中、分撿(需回收2遍)，為了擴(kuò)大紅薯生產(chǎn)的規(guī)模，需走機(jī)械化發(fā)展的道路。我國(guó)雖然有十幾家紅薯收獲機(jī)的科研、生產(chǎn)單位，研制生產(chǎn)出了不同類型的紅薯收獲機(jī)械，但其明薯率低、傷薯率較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，輸送系統(tǒng)的工作性能直接影響著這些重要指標(biāo)，因此，對(duì)輸送系統(tǒng)等部件進(jìn)行機(jī)理研究具有現(xiàn)實(shí)意義。
4)提高分離率，降低傷薯率以及勞動(dòng)強(qiáng)度的重點(diǎn)是輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸送工作諸機(jī)理的研究，包括輸送性能與運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，在現(xiàn)有機(jī)型基礎(chǔ)上不斷攻關(guān)完善，對(duì)輸送系統(tǒng)的工作機(jī)理進(jìn)行分析研究，對(duì)影響工作性能的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高分離率，減少傷薯率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義。
5）我國(guó)紅薯種植面積大幅攀升，這對(duì)我國(guó)紅薯收獲機(jī)械生產(chǎn)無疑是一個(gè)非常好的機(jī)遇，近幾年各個(gè)行業(yè)對(duì)紅薯的需求不斷增加，隨著全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化步伐的加快，紅薯機(jī)械化生產(chǎn)的程度要求進(jìn)一步提高，由此可以看出，紅薯收獲機(jī)械還存在巨大的發(fā)展空間。
6)紅薯收獲是時(shí)間緊，耗工多的一項(xiàng)作業(yè)。由于紅薯生長(zhǎng)期僅80～90天，集中種植區(qū)多在我國(guó)北部，氣候寒冷，無霜期短，如收獲過早，生長(zhǎng)期不夠，干物質(zhì)積累少，影響產(chǎn)量和質(zhì)量，如收獲過晚，易遇霜凍，造成更大損失。而目前紅薯收獲主要靠人畜力，效率低，使收獲期拖長(zhǎng)，造成減產(chǎn)，嚴(yán)重制約紅薯生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展和效益的發(fā)揮。因此，穩(wěn)定、擴(kuò)大紅薯種植而積，提高單位面積產(chǎn)量，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，必須采用機(jī)械化收獲。
1.2 研究?jī)?nèi)容
針對(duì)國(guó)內(nèi)外紅薯收獲機(jī)械的主要問題，研制出一種挖掘、分離、輸送、集裝等為一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，該機(jī)采用了新型的分離裝置進(jìn)行土薯分離，完成分離后可將薯塊通過輸送裝置輸送到機(jī)械尾部，然后是薯塊覆蓋在土壤的表面。本文主要對(duì)4TU-2型紅薯聯(lián)合收獲機(jī)的起獲與分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)該機(jī)挖掘與旋齒的主要部件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)計(jì)算和理論探討。國(guó)內(nèi)外關(guān)于谷物聯(lián)合收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的研究比較成熟，但是關(guān)于紅薯聯(lián)合收獲機(jī)械中的分離系統(tǒng)的精確理論分析和計(jì)算還比較欠缺。因此，針對(duì)以上問題，必須在薯塊挖掘與分離工作性能方面有所突破，使其達(dá)到功耗小，適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、耐用性強(qiáng)，在滿足損傷率和丟失率等農(nóng)業(yè)要求的前提下，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到機(jī)械化收獲的目的。其主要內(nèi)容概括如下：
1)在滿足紅薯收獲農(nóng)藝條件的前提下，研究并確定該機(jī)挖掘與分離系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)。
2)研究并確定挖掘與分離各組成部分的結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行理論分析，使其結(jié)構(gòu)、性能達(dá)到最佳。
3)紅薯柔性輸送系統(tǒng)的研究。薯塊在輸送過程中極易傷害表皮，對(duì)儲(chǔ)存極為不利，因此需在輸送過程中研究應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新材料，避免在薯塊輸送過程中損傷紅薯。
4) 用AUTO-CAD畫出各個(gè)組成部分的零件圖紙。
1.3 研究方法
1)通過到我省紅薯種植地進(jìn)行實(shí)地考察，查閱大量的文獻(xiàn)資料，吸收并借鑒國(guó)內(nèi)外紅薯收獲機(jī)械及其它收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的成功之處，研究并確定紅薯聯(lián)合收獲機(jī)起獲與分離輸送系統(tǒng)的主要參數(shù)。
2) 對(duì)起獲與分離主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析確定主要參數(shù)。
3）運(yùn)用CAD軟件對(duì)主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行二維繪圖
4）主要技術(shù)路線如下：
文獻(xiàn)檢索 調(diào)研 綜合分析 提出預(yù)設(shè)計(jì)方案 確定主要參數(shù) 繪制圖樣 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 改進(jìn) 完善設(shè)計(jì)
29
第二章 紅薯收獲機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)
拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的紅薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得紅薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)紅薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后紅薯落入收集箱中。
2.1整體布局的設(shè)計(jì)
本任務(wù)設(shè)計(jì)的紅薯挖掘機(jī)與80-100馬力的拖拉機(jī)配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時(shí)需對(duì)行。該機(jī)主要由懸掛機(jī)架、轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土圓盤刀、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)篩等機(jī)構(gòu)組成。鏟架通過螺栓安裝在懸掛機(jī)架的側(cè)板上，在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機(jī)架上焊有2點(diǎn)懸掛的地方，與拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)相連。在機(jī)架中部安裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由傳動(dòng)箱、一對(duì)錐齒輪和傳動(dòng)軸組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)軸與拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接，拖拉機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩和擺動(dòng)分離篩上，使轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩轉(zhuǎn)動(dòng)，將挖掘出的紅薯輸送到擺動(dòng)篩上達(dá)到分離效果。轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)作用由鏈條帶動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)篩達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端上有一偏心輪，偏心輪使與其相連的連桿一端作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在連桿另一端帶動(dòng)擺動(dòng)篩使其擺動(dòng)，使紅薯和土壤達(dá)到分離的效果。
其傳動(dòng)圖如圖4：
圖4 傳動(dòng)圖
1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪 3、減速器
4、動(dòng)力輸出軸 5、輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸 6、抖動(dòng)輪軸
2.2工作原理
拖拉機(jī)通過懸掛機(jī)構(gòu)牽引紅薯收獲機(jī)前進(jìn)，拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸與收獲機(jī)的機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)軸相連接，在拖拉機(jī)啟動(dòng)后，結(jié)合動(dòng)力輸出軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送動(dòng)力，使轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)篩轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)；在拖拉機(jī)前進(jìn)過程中，挖掘鏟挖出土垡，土垡沿挖掘鏟傳到轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩上進(jìn)行初次分離，然后由傳動(dòng)篩輸送到擺動(dòng)分離篩上再次分離，在擺動(dòng)篩的擺動(dòng)作用下薯塊和泥土分離，并將薯塊成條狀鋪放在挖掘機(jī)的后面，以便撿拾。
本機(jī)主要由V帶、減速器、抖動(dòng)輪、機(jī)架、挖掘鏟、傳動(dòng)鏈、地輪構(gòu)成。拖拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的紅薯向機(jī)器后方運(yùn)送，同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得紅薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)紅薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。最后紅薯落入收集箱中。
2.3主要性能參數(shù)
紅薯主要性能參數(shù)見表1所示：
表1 紅薯主要性能參數(shù)
作業(yè)寬度
1700 mm
作業(yè)行數(shù)
2 行
作業(yè)深度
150 mm
配套動(dòng)力（拖拉機(jī)）
80-100 馬力
第三章 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇
3.1傳動(dòng)比的確定
該多功能紅薯收獲機(jī)的配套動(dòng)力為80-100馬力的拖拉機(jī)，
80-100馬力=59-73.5KKW
拖拉機(jī)其輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/min，通過一級(jí)減速器和鏈條傳動(dòng)，
設(shè)其總的傳動(dòng)比
減速器的傳動(dòng)比。鏈條的傳動(dòng)比
3.2減速器的選擇
由于其傳動(dòng)比為2，所以可以從市場(chǎng)上選擇傳動(dòng)比為2的減速器，其型號(hào)為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。
第四章 機(jī)械傳動(dòng)部分計(jì)算
4.1功率的計(jì)算
1、輸入功率的計(jì)算
選擇拖拉機(jī)型選擇功率80馬力（功率為59KW）的柴油機(jī)。
2、 傳動(dòng)效率
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
減速器的損失：=0.97
鏈傳動(dòng)的損失：=0.96
滾動(dòng)軸承：=
軸系效率：=0.98
由以上算出的總的傳動(dòng)效率：
==0.83
所以鏈輪的輸出功率為
4.2傳動(dòng)比
根據(jù)傳動(dòng)比的一般分配原則，我們應(yīng)該使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力接近相等，考慮到在騎乘紅薯收獲機(jī)時(shí)一般分配的傳動(dòng)比為2.5左右，為了適應(yīng)和習(xí)慣在陸地上的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣及降低生產(chǎn)成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動(dòng)比為2.5的傳動(dòng)比。
4.3鏈輪之間的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4.3.1 設(shè)計(jì)要求
確定鏈條型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)、鏈輪齒數(shù)、、鏈輪結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、潤(rùn)滑方式、張緊裝置
已知設(shè)計(jì)條件：低速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)2.5。
鏈輪材料的選擇
鏈輪的材料應(yīng)當(dāng)能夠滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求。在低速、輕載、平穩(wěn)傳動(dòng)中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時(shí)，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;高速、重載、連續(xù)工作時(shí)的傳動(dòng)，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火（如用15、20Cr、12CrNi3等鋼淬硬至55HRC～60HRC）或中碳鋼、中碳合金鋼表面淬火。
本多功能紅薯收獲機(jī)為中速、中載，所以采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC。
4.3.2 設(shè)計(jì)過程
（1）選擇鏈輪齒數(shù)、
在17-114之間選取齒數(shù)。
（2）計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率
根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動(dòng)的功率修正為當(dāng)量的單排計(jì)算功率
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-6得
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-13得
，由于是單排鏈，所以
故
（3）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距
鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-11得到。然后由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-1確定鏈條節(jié)距p 。
確定鏈條型號(hào)為：08A
確定鏈條節(jié)距為：12.7
（4）計(jì)算鏈節(jié)距和中心距
初選中心距，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)
將圓整為偶數(shù)
鏈傳動(dòng)的最大中心距為：
式中，為中心距計(jì)算系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-7得=0.24907
（5）計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式
根據(jù)鏈速V，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-14得，潤(rùn)滑方式為定期人工潤(rùn)滑
（6）計(jì)算鏈傳動(dòng)在軸上的壓軸力
有效圓周力N
壓軸力==1.10x59.49=65.439 N
（7）設(shè)計(jì)總結(jié)
鏈輪
大鏈輪
小鏈輪
齒數(shù)
45
18
分度圓直徑()
181.43
73.41
齒頂圓直徑()
186
80.00
齒根圓直徑()
173.51
65.49
分度圓弦齒高()
3.00
4.00
齒側(cè)凸緣直徑()
<164.25
<58.71
節(jié)距()
12.7
軸間距()
623.148
鏈長(zhǎng)()
1270
鏈節(jié)數(shù)()
130
鏈速()
0.57
鏈號(hào)
08A
4.4 軸的設(shè)計(jì)
4.4.1鏈輪上力的計(jì)算
轉(zhuǎn)矩=9550000=9550000x48.15/150=1950110N.mm
4.4.2材料
可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
4.4.3計(jì)算軸的最小直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3可取=120，
由于軸的直徑小于100mm，且由3個(gè)鍵槽，故將軸徑增加15%，即
d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm
將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取d=10 mm
4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、軸的外形結(jié)構(gòu)
2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（1）、根據(jù)內(nèi)徑可得d67=30 mm，根據(jù)的寬度可得出L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。
（2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。
（3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L56=L89=383 mm 。
（4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計(jì)算得L23=L910=33 mm。
（5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預(yù)緊，故取L12=L1213=19 mm。
（6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計(jì)算得出，L34=L1011=40 mm。
至此已經(jīng)確定了軸的各段長(zhǎng)度和直徑。
4.5軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.
當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
：通過受力分析，
最大撓度：
查【1】表3-12許用撓度；
。
4.6 鍵的校核
鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得
可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：
4.7 軸承的校核
⑴、軸軸承的校核
Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。
②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
∴
受力
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:
在水平面：
在水平面：
∴
④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有：
⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命
故該軸承6206能滿足要求。
⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。
第五章 主要部件的設(shè)計(jì)
5.1 挖掘部件的設(shè)計(jì)
挖掘部分的作用是把薯塊和土壤一起挖起，并把薯塊和土壤輸送到分離篩上。對(duì)挖掘部件的要求如下：
a 在盡量少挖取土壤的情況下挖凈薯塊；
b 挖掘深度穩(wěn)定不損傷薯塊，并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；
c 挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，對(duì)粘重土壤保證土垡能順利通過，以便為分離薯塊中的土壤提供有利條件；
d 要求挖掘部件的牽引阻力小，刃口的耐磨性好。
為滿足上述要求，采用了組合式挖掘部件。這種挖掘部件由三角平面多鏟、鏟架和切土圓盤刀組成。挖掘鏟與鏟架通過螺釘連接，鏟架固定在機(jī)架上。切土圓盤刀安裝高度可調(diào)節(jié)。
5.2 挖掘鏟的設(shè)計(jì)
挖掘鏟是挖掘機(jī)的主要部件，而挖掘鏟的參數(shù)的選擇是紅薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
主要依據(jù)是薯塊的分布寬度、結(jié)薯深度和薯塊成簇性等生長(zhǎng)狀況（圖1）, 以及土壤土質(zhì)和根系的抓土程度。
按收獲農(nóng)藝相關(guān)指標(biāo)——挖凈率、傷薯率、明薯率等, 對(duì)挖掘鏟的設(shè)計(jì)要求是:
a 將所有薯塊掘起, 保證挖凈且不鏟薯。
b 能流暢地將掘起物送往分離裝置。
c 盡早漏土, 減小挖掘阻力, 避免機(jī)前壅土,且減小篩分部件負(fù)荷, 提高整機(jī)收獲的明薯率。
固定式三角平面多鏟是挖掘機(jī)的主要工作部件之一，結(jié)構(gòu)比振動(dòng)式挖掘鏟和主動(dòng)圓盤挖掘部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，不需要?jiǎng)恿鲃?dòng)。其缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生壅土現(xiàn)象。
壅土現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：
a 土壤板結(jié)，有大土塊、大石塊和雜草纏繞；
b 懸掛連接尺寸不正確，挖掘鏟工作傾角過大或過??；
c 挖掘深度和前進(jìn)速度超過設(shè)計(jì)值。
但在土壤條件好的情況下，正確使用挖掘機(jī)是可以避免和減少壅土現(xiàn)象發(fā)生的。因此，固定式三角平面多鏟在國(guó)內(nèi)外仍得到廣泛應(yīng)用。
5.3挖掘裝置的設(shè)計(jì)
5.3.1挖掘鏟的構(gòu)成
挖掘鏟由獨(dú)立鏟片、鏟片固定板和角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。鏟尖角度設(shè)計(jì)為鈍角，這樣可以減小鏟前的入土深度，從而降低無效挖掘深度的動(dòng)力消耗。挖掘鏟鏟尖的形狀采用“w”型，前進(jìn)阻力較小，入土性能好。
5.3.2挖掘鏟的設(shè)計(jì)
挖掘鏟的鏟片是多片鏟的變形，鏟片與鏟片之間留有間隙，這帶來很多優(yōu)點(diǎn)。
（1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達(dá)到減少阻力的目的。
（2）另一方面是減輕了機(jī)器前部的重量，防止鏟尖下陷。
多片鏟在工作時(shí)發(fā)生局部磨損時(shí)，更換方便維修成本低。一般單株塊莖在土壤中的分布寬度為400mm，塊莖分布的深度一般為在地表下120-200mm之間。
為了保證鏟刃的自動(dòng)清理功能，鏟刃的傾斜角度可由受力確定，使土壤在鏟刃上的滑切力能克服摩擦力，即：
式中： 為作用于鏟刃上的阻力。
為鏟刃上的正壓力。
為鏟刃上的滑切力。
為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。
代入得：
一般土壤對(duì)鋼的摩擦角為，取，所以。
若鏟片數(shù)量為5個(gè)，單個(gè)鏟片寬度為100mm，長(zhǎng)度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。
為了保證挖掘鏟挖進(jìn)的土壤和塊莖不會(huì)從兩側(cè)滑落，因此需要在挖掘鏟的兩側(cè)加設(shè)擋板，擋板為平行四邊形，焊接在機(jī)架上。
其結(jié)構(gòu)如圖
圖14 挖掘鏟
挖掘鏟主要參數(shù)見表2：
表2 挖掘鏟主要參數(shù)
鏟的傾角α
23°
鏟的寬度B
130 mm
邊鏟寬度B
165 mm
總鏟寬度B
1800 mm
三角平面鏟個(gè)數(shù)
11個(gè)（包括邊鏟2個(gè)）
鏟間隙
27 mm
鏟的長(zhǎng)度L
340 mm
鏟刃斜角γ
55°
挖掘阻力受土壤類型、挖掘深度、鏟的形狀和鏟的傾角等影響很大，因此該機(jī)采用三角平面多鏟，由11個(gè)三角平面鏟組成，各單鏟之間留有27mm的間隙，間隙過大，易漏掉紅薯，間隙過小會(huì)增大挖掘阻力。
5.4 分離部件的設(shè)計(jì)
配置在挖掘鏟后面的分離部件在工作時(shí)承受的負(fù)荷大，其單位寬度的喂入量達(dá)100～150kg/s.m，且要求分離掉的土壤達(dá)70%～80%。該部件工作可靠，對(duì)薯塊的損傷小，并在分離的同時(shí)把剩余部分向后輸送，以便進(jìn)行下一步的清選和分離。
作業(yè)時(shí)為了防止石塊卡在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩之間，避免轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩喂入口堵塞，在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩之間設(shè)計(jì)了防石裝置。被分離物料的成份主要有土壤、薯塊、莖秧、雜草等。根系土壤交織粘合在一起，要想在較小的結(jié)構(gòu)尺寸下提高分離明薯率，亦是設(shè)計(jì)難題之一。
本設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩和擺動(dòng)篩組合式分離裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩為有效分離面積較大的桿式鏈組成，它相當(dāng)于柵格式閉合回轉(zhuǎn)篩。在輸送篩上輸送邊的中部設(shè)有偏心抖動(dòng)輪，起到邊輸送邊抖動(dòng)掉土壤的效果。擺動(dòng)篩連接在輸送鏈的后部, 垂直機(jī)器前進(jìn)方向振擺, 完成二次篩分和向機(jī)后鋪放薯塊的作用。
轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩分離裝置（運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見圖7）具有較強(qiáng)的分離性能，并且在傾角達(dá)30°時(shí)仍有良好的輸送能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是金屬用量較大，金屬鏈磨損較快。
輸送篩是由桿條和連接這些桿條的平膠帶、被動(dòng)式抖動(dòng)輪、側(cè)壁、架子等部分組成。桿條是由直徑為10mm的圓鋼，按一定間距固定在兩條帶子上組成。在輸送篩上工作面的桿條下，設(shè)置有隨動(dòng)型的抖動(dòng)輪，抖動(dòng)輪直接與輸送篩的升運(yùn)鏈工作面的桿條相接，由升運(yùn)鏈桿條帶動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周速度與輸送篩的工作速度相同，橢圓形抖動(dòng)器的長(zhǎng)半徑和短半徑之差使輸送篩工作面的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生瞬時(shí)的周期性變化，從而抖動(dòng)輸送篩上的掘起物。
5.5 地輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)
5.5.1 地輪的設(shè)計(jì)
地輪的作用主要是在機(jī)器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機(jī)收獲時(shí)挖掘鏟前部較大的阻力，設(shè)計(jì)的地輪應(yīng)當(dāng)有較好的通過性，且能夠保證在凹凸不平的地表情況下準(zhǔn)確控制挖掘深度。地輪材料可以選擇鑄鐵，結(jié)構(gòu)采用腹板式。在機(jī)架上設(shè)置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調(diào)節(jié)深度。
5.5.2 機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
收獲機(jī)組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機(jī)組牽引性能、運(yùn)輸通過性能及對(duì)地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都收多功能紅薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和收獲機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)成一個(gè)空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時(shí)，在各種作用力及相對(duì)瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個(gè)瞬心的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持平衡。懸掛架及機(jī)架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質(zhì)量、降低成本，而且還能夠滿足結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的要求。
第六章 三維圖的設(shè)計(jì)
本次三維圖是由PROE5.0版本制圖。以下是部分零件圖和總裝配圖效果：
圖6-1 支架
圖6-2 螺栓
圖6-3軸承座
圖6-4 三角板
圖6-5 壓板
圖6-6 鏈條
圖6-7 撥動(dòng)盤
圖6-8 連桿
圖6-9 叉形支架
圖6-10 側(cè)板
圖6-11 圓形壓板
圖6-12 支撐桿
圖6-13 支撐架
圖6-13 鏈輪
圖6-14 減速箱
圖6-15 總裝配圖
結(jié)論
經(jīng)過幾個(gè)月的努力，并且在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下完成了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料到確定總體方案，機(jī)械傳動(dòng)部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，更是一個(gè)實(shí)踐的過程。在大學(xué)四年當(dāng)中，我接觸和吸收了大量機(jī)械知識(shí)，通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，讓我能有機(jī)會(huì)把學(xué)到的理論知識(shí)用到實(shí)踐中。在今后的學(xué)習(xí)生活中，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷將起到重要幫助作用，通過設(shè)計(jì)使我更加接近生產(chǎn)實(shí)際，鍛煉了將理論運(yùn)用于實(shí)際的分析和解決實(shí)際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定有了一定的認(rèn)識(shí)，機(jī)械傳動(dòng)部件的選用原則，機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)計(jì)算方案的原理等方面都有了一定的認(rèn)識(shí)。此次設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學(xué)習(xí)，時(shí)刻學(xué)習(xí)；做事要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，細(xì)致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。
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致謝
通過本次設(shè)計(jì)我可以更加系統(tǒng)的了解方面的知識(shí)；能夠加強(qiáng)紅薯收獲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；能夠加強(qiáng)紅薯收獲機(jī)功能部件的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算；能夠加強(qiáng)紅薯收獲機(jī)的方法和理論；能夠檢驗(yàn)自己能否將三年學(xué)習(xí)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用；能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和與人合作的能力。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的全部?jī)?nèi)容是在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。