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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） (優(yōu)秀論文 ) 題 目： 馬鈴薯分段收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性

2、聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的 地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為 獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作者 簽名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī) 定，即：按照學(xué)校要求提交

3、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 2 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)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)

4、容外，本論文不包含任何其他 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標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由 本人承擔(dān)。 作者簽名： 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) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(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。

5、 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 3 注意事項(xiàng) 1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝

6、 9）附錄（對論文支持必要時(shí)） 2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論 文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬字。 3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文

7、50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 5.裝訂順序 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 4 目 錄 摘 要 ..............................................................................................

8、....................................................... I Abstract ................................................................................................................................................... I 1 緒 論 .......................................................................

9、....................................................................... 1 1.1 馬鈴薯分段收獲機(jī)研究的目的和意義................................................................................... 1 1.2 國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀..........................................................................................

10、1 1.3 我國馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢.............................................................................................. 3 2 馬鈴薯收獲機(jī)的種類以及技術(shù)要求.................................................................................................. 4 2.1 馬鈴薯收獲機(jī)的類型 ......................................

11、....................................................................... 4 2.2 馬鈴薯收獲機(jī)的技術(shù)要求 ..................................................................................................... 5 3 總體方案設(shè)計(jì) .....................................................................................

12、.............................................. 7 3.1 整體布局設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 7 3.2 工作原理 ................................................................................................

13、............................... 7 4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................... 8 4.1 傳動(dòng)比的確定 ........................................................................................................

14、................ 8 4.2 減速器的選擇 ........................................................................................................................ 8 4.3 帶的選擇和帶輪的設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 8 4.4 系數(shù)

15、選擇和計(jì)算結(jié)果 ........................................................................................................... 11 5 挖掘鏟的設(shè)計(jì) ................................................................................................................................. 14 5.1 設(shè)計(jì)依據(jù) ..................

16、........................................................................................................... 14 5.2 馬鈴薯收獲機(jī)挖掘鏟結(jié)構(gòu)的選則........................................................................................ 14 5.3 平面一體鏟主要參數(shù)的確定 ..................................................

17、.............................................. 14 6 分離裝置的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 19 6.1 分離輸送器的機(jī)構(gòu)及工作過程....................................................................................

18、........ 19 6.2 柵條數(shù)量的確定 .................................................................................................................. 19 6.3 分離器輸送線速度的確定 ................................................................................................... 20 6.4 從動(dòng)軸直徑的確定 ....

19、.......................................................................................................... 21 7 機(jī)架部分的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 22 8 結(jié) 論 ....................................

20、........................................................................................................ 23 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................... 24 致 謝 ..............................

21、..................................................................................................................... 25 5 馬鈴薯分段收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要 馬鈴薯也叫土豆，是一種根莖類作物，最近幾年來，我國每一年的土豆種植面積都接近 500 萬公頃， 年產(chǎn)量在 7500 萬噸左右，位居世界第一位。馬鈴薯生產(chǎn)的季節(jié)性強(qiáng)，適合于機(jī)械化生產(chǎn)，機(jī)械化播種技術(shù)在發(fā)

22、達(dá)國家得到了很好的發(fā)展。但是在我國，特別是比較貧困的地區(qū)，仍然使用人力來收獲土豆， 而且比例相當(dāng)大，人力收土豆的強(qiáng)度巨大，而且效率低下更是不言而喻。為了普及土豆收獲機(jī)的使用， 提高生產(chǎn)效率和降低成本，本文針對國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)的原理進(jìn)行了研究和分析，結(jié)合我國的實(shí)際國情設(shè)計(jì)出了小型的簡單并且實(shí)用且惠及平民的馬鈴薯分段收獲機(jī)，同時(shí)對主要零部件進(jìn)行了參數(shù)選 擇和理論計(jì)算。最終產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)挖掘完整、輸運(yùn)流暢，分離效果明顯。生產(chǎn)率為 3 畝 of the Partitioned Potato Harvester Abstract Potato

23、 is a kind of rhizome plant, in recent years, the cultivated areas of potato in our country is about number 1. Potato production depends strongly to season, and fitted to mechanized production, Mechanization planting technology is developing well in the developed country. The percent

24、age of manual production in our country is larger yet, also the labor strength and efficiency. In order to popularize the use of potato a small simple and practical potato partitioned for the main components and theoretical calculation. The potato digging, smoothly in transporting and separatin

25、g. Its productivity is 3 acres per 98%, and damage rate is less than 1%, all of this meeting the technical requirements. Keywords: potato ; transportation device 1 緒 論 1.1 馬鈴薯分段收獲機(jī)研究的目的和意義 馬鈴薯是一種根莖類植物，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值。馬鈴薯對于中國來講是不可缺少的 一類作物，它的種植面積占到了全球的 25% 左右，對于種植區(qū)

26、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有深遠(yuǎn)的 意義 [1]。2008 年，我國土豆的種植面積接近  9000 萬畝，我國中西部的土豆種植區(qū)域占到 總種植面積的  60% 左右，對于解決糧食短缺和農(nóng)民真正富裕的難題做出了重大的貢獻(xiàn)。  就 在同一年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織也發(fā)布相關(guān)利好消息， 在未來的時(shí)代， 由于全球糧食供應(yīng)緊張， 但馬鈴薯可以幫助解決這一難題，我們會(huì)漸漸看到馬鈴薯發(fā)揮的巨大作用。另外馬鈴薯的 環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，耐旱，耐貧瘠，所以在惡劣的環(huán)境中也會(huì)有一定的產(chǎn)量的，種植馬鈴薯 是一種很好的選擇。 我國馬鈴薯的種植面積的確很大，但是馬鈴薯收獲

27、機(jī)的使用率并不高，有些地區(qū)的農(nóng) 民依然用最原始的收獲方式，如人工割秧、人工撿拾、人工刨薯等 [2]。但是國外像一些比 較發(fā)達(dá)的國家，比如美國、德國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化如自動(dòng)化的結(jié)合，將液壓技術(shù)、電子技 術(shù)等高科技技術(shù)融入到了土豆收獲機(jī)械中，提高了效率，從而也降低了工作強(qiáng)度。在我國 每到收獲的季節(jié)，特別是在一些偏僻，小地塊的地區(qū)，馬鈴薯還是靠老人和婦女進(jìn)行人力 收獲，人力進(jìn)行馬鈴薯的收獲不僅效率極其低，而且丟失、損傷嚴(yán)重，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，生 產(chǎn)成本高 [3]。因此馬鈴薯分段收獲機(jī)的發(fā)展空間比較大，對于如何制造更加廉價(jià)，生產(chǎn)效 率更高，更實(shí)用的收獲機(jī)具有重大意義

28、，所以發(fā)展農(nóng)民喜歡用和用得起的小型馬鈴薯收獲 機(jī)才是硬道理。 1.2 國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展情況 國外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展可以概括為三個(gè)字， 早、快、高。早是由于工業(yè)革命的影響，歐美國家的機(jī)械化技術(shù)成熟早 [4]，20 世紀(jì)初，西方國家就已經(jīng)用畜力作為動(dòng)力的收獲機(jī)械， 從而代替了部分手工勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械化的收獲方式，提高了馬鈴薯的收獲效率。再后 來就有了拖拉機(jī)作為牽引力的動(dòng)力的馬鈴薯收獲機(jī)?？焓邱R鈴薯收獲機(jī)的更新速度很快， 由簡單的畜力牽引到拖拉機(jī)牽引，最后到全自動(dòng)化收獲

29、機(jī)的時(shí)間短。高代表了國外馬鈴薯收獲機(jī)的高科技含量越來越高，實(shí)現(xiàn)了更多工序，越來越先進(jìn)。 像美國最早是在 1948 年之前就開始使用土豆收獲機(jī)來收獲土豆，大約在 1967 年，他們擁有了土豆聯(lián)合收獲機(jī)。 對于整個(gè)國際來說， 出現(xiàn)了一個(gè)收獲的新時(shí)代有關(guān)報(bào)道稱在 20 世紀(jì) 80 年代初，美國利用聯(lián)合收獲機(jī)和小型分段收獲機(jī)的收獲土豆面積就可以達(dá)到總種 植面積的 85% 以上，其中用聯(lián)合土豆收獲機(jī)的收獲面積大約是 51% ，到了 90 年代，美國幾乎是全部機(jī)械化作業(yè)。 德國在 20 世紀(jì) 40 年代開始使用較簡單的拋擲式土豆收獲機(jī)； 50 年代后期誕生了升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和撿拾裝載

30、機(jī)；在 1970 年德國擁有土豆收獲機(jī)的數(shù)量是 6205 臺(tái)；大約 是 70 年代以后，開始生產(chǎn)使用土豆聯(lián)合收獲機(jī)，擁有數(shù)十種機(jī)型，數(shù)量超過 6 萬臺(tái)；到了 90 年代以后，開始制造土豆撿拾裝載機(jī)和具有自動(dòng)篩選裝置的土豆收獲機(jī)。 俄羅斯即原蘇聯(lián)是最早的擁有收獲機(jī)的國家。 1960 年就擁有了 3 萬臺(tái)土豆收獲機(jī)； 1976 年，數(shù)量達(dá)到 6 萬臺(tái)； 20 世紀(jì) 90 年代初，擁有 16 種機(jī)型的土豆收獲機(jī)，其中，十 多種是較先進(jìn)的土豆聯(lián)合收獲機(jī)；到了 90 年代中后期，自走式聯(lián)合收獲機(jī)開始了大量的生產(chǎn)和應(yīng)用。 日本在 1955 年以前使用畜力收獲土豆，在 1

31、955 年到 1965 年期間進(jìn)入拋投式式和帶有升運(yùn)裝置收獲機(jī)的生產(chǎn)和使用。 70 年代開始引進(jìn)英美等發(fā)達(dá)國家的土豆收獲機(jī)， 并以其國情來生產(chǎn)制造聯(lián)合收獲機(jī)。 東洋公司出品的自走式土豆收獲機(jī)裝帶有液壓運(yùn)輸裝置和二級分離裝置，在水池地和旱地中均可得到良好的運(yùn)用。 我國馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展情況 在建國初期，我國收獲馬鈴薯的方式依舊是落后原始的方式，比如人工刨和犁挖。但 是到了 20 世紀(jì) 60 年代中期，收獲機(jī)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，研究人員通過研究和學(xué)習(xí)歐美發(fā) 達(dá)國家的農(nóng)機(jī)具，進(jìn)而研制出了升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)，但由于客觀條件的影響，沒有廣泛的推廣和使用 [5]。

32、在 20 世紀(jì) 70 年代中期，國內(nèi)拖拉機(jī)開始盛行，這正好填補(bǔ)了國內(nèi)動(dòng)力不足的現(xiàn)狀， 從而促進(jìn)了收獲機(jī)發(fā)展的高潮，進(jìn)而出現(xiàn)了像鼠籠式收獲機(jī)等機(jī)型。1979 年，舉行了 12 國家農(nóng)機(jī)展覽會(huì)之后，我們有了很多樣機(jī)，可供研究人員研究和學(xué)習(xí)，最終為土豆收獲機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件 [6]。 到了 90 年代中期，由于新機(jī)型拖拉機(jī)的發(fā)展和使用，又再次促進(jìn)了土豆收獲機(jī)的發(fā) 展，從此以后，土豆收獲機(jī)的市場需求旺盛，先后有了很多各式各樣的土豆收獲機(jī)大量的 進(jìn)入到市場當(dāng)中去，并占有了比較大的市場。 1.3 我國馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢

33、 馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬鈴薯的原產(chǎn)地不在中國而在南美， 17 世紀(jì)時(shí)由歐洲人引進(jìn)了寶島臺(tái)灣， 并在臺(tái)灣得 到了廣泛的推廣。土豆是一種重要的作物，可以作為糧食又可以作為工業(yè)的加工原料，幾 乎各種環(huán)境都可以適應(yīng)土豆的種植，通過拉長土豆的產(chǎn)業(yè)鏈可以創(chuàng)造巨大的收益，所以土 豆的種植受到了廣泛的關(guān)注 [7]。就目前來說，種植土豆的國家不下 150 個(gè)，種植的總面積 接近 1838 萬公頃，總產(chǎn)量約為 3 億噸，但對于解決糧食供應(yīng)的難題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，近些年 來，土豆在我國推廣范圍較大，被視為一種重要的產(chǎn)業(yè)。跟隨農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和商品 薯市場的推進(jìn)和發(fā)

34、展，我國土豆種植面積差不多有 8000 萬畝，凈產(chǎn)量可達(dá) 8000 萬噸，接 近世界總產(chǎn)量的 26% 。 馬鈴薯背后蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)，借助高科技技術(shù)，土豆可以衍生出很多產(chǎn)品，可以用 在化工和造紙方面，也可以用以生產(chǎn)酵母、霉和人造血液等 [8]，在食品領(lǐng)域其發(fā)揮的作用更是不言而喻。如果借助歐美的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土豆標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)進(jìn)一步推廣，加快加大土豆的規(guī)?；a(chǎn)，提高土豆的附加值，所以說前景是巨大的。 馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢 （1）在我國馬鈴薯收獲機(jī)向著大型集成化發(fā)展，自動(dòng)化程度大大提高，生產(chǎn)率有了很大提高，收到了不錯(cuò)的效益 [9]。 （2）我國土豆收

35、獲機(jī)向著聯(lián)合作業(yè)的方向迅速前進(jìn)，技術(shù)不斷向發(fā)達(dá)國家靠攏，實(shí) 現(xiàn)了多功能收獲，降低了很多方面的成本。 （3）我國土豆收獲機(jī)向著自走式方向前進(jìn)，裝帶有分級裝置，效率極高，從而大大降低了勞動(dòng)成本 [10]。 （4）更加注重產(chǎn)品的可靠性和性價(jià)比，互換性有了很大提高。 2 馬鈴薯收獲機(jī)的種類以及技術(shù)要求 2.1 馬鈴薯收獲機(jī)的類型 馬鈴薯收獲過程相對于其他作物來說并不復(fù)雜，主要包括殺秧、挖掘、薯土分離、收 集和裝運(yùn)等步驟 [11]。根據(jù)作業(yè)過程的分配和工作量的大小， 把收獲機(jī)分為馬鈴薯挖掘機(jī)和馬鈴薯聯(lián)合收獲

36、機(jī)兩類。 從動(dòng)力方面考慮，馬鈴薯收獲機(jī)又可以分為機(jī)械動(dòng)力和畜力兩種類型，實(shí)現(xiàn)挖掘和初步分離，最后的收集和裝運(yùn)工作由人工去完成。馬鈴薯的挖掘形式又可以分為三類，分別是拋擲式、振動(dòng)輪式和升運(yùn)鏈?zhǔn)健? （1）拋擲式收獲機(jī)的工作原理是挖掘機(jī)掘起土垡然后在拋擲輪的作用下，將其拋到 機(jī)器一側(cè)，并在地表鋪條，為了避免過于分散，在機(jī)器右側(cè)安裝擋簾 [12]。如圖 2-1 所示。此種挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，不堵塞工作部件，重量輕，適合在粘土中工作，缺點(diǎn)是對薯塊損傷大，現(xiàn)已逐步淘汰。 （2）振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的工作原理是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分離器的振動(dòng)，使 土壤更容易破碎， 分離效果十分明顯

37、。 如圖 2-3 是孟加拉國生產(chǎn)的馬鈴薯收獲機(jī)， 如圖 2-4 是意大利思培多農(nóng)業(yè)設(shè)備公司生產(chǎn)的馬鈴薯收獲機(jī)，都屬這種類型。 （3）升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)的原理是工作時(shí)土豆和土壤一起進(jìn)入到升運(yùn)裝置中，升運(yùn)器在輸送的過程中邊輸送，邊振動(dòng)，從而使破碎的土壤從桿縫隙中落下，使薯土分離開來，馬鈴薯被運(yùn)送到機(jī)器后方形成了鋪條，為了方便撿拾和裝運(yùn)，升運(yùn)篩的后側(cè)可以加一個(gè)擋板，有的機(jī)器還有橫向鋪條輸運(yùn)器。如圖 2-2 所示。 圖 2-1 智力的 

38、 LK  拋擲式馬鈴薯收獲機(jī)  圖  2-2 

39、 意大利斯培多農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備公司生產(chǎn)的小 型拖拉機(jī)用土豆挖掘機(jī) 圖 2-3 孟加拉國生產(chǎn)的馬鈴薯收獲機(jī)  圖 2-4 意大利斯培多農(nóng)業(yè)設(shè)備公司生產(chǎn)的側(cè)式土豆挖 掘機(jī)

40、2.2 馬鈴薯收獲機(jī)的技術(shù)要求 我國土豆收獲機(jī)的技術(shù)并不是很成熟，目前還在發(fā)展的開始階段，對于土豆收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要有相關(guān)的規(guī)范和符合一定的要求 [13]： （1）挖凈率 土豆的種植深度較淺，挖掘深度大約在 16～20 厘米之間，每一壟的挖掘?qū)挾仍?80～ 100 厘米之間，挖凈率不能低于 98% 。 （2）明薯率 馬鈴薯收獲機(jī)必須有較好的分離裝置，能將馬鈴薯與土壤分離，完成鋪條工作，以便于人工的撿拾和包裝，明薯率應(yīng)達(dá) 96% 以上。 （3）破損率 馬鈴薯的皮很薄很容易受傷， 所以在收獲時(shí)應(yīng)盡量減少馬鈴薯破皮率或者是切

41、傷等不必要的損失，破損率限制在 1% 以內(nèi)。 （4）生產(chǎn)率 用機(jī)械進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)就是為了降低勞動(dòng)成本，提高效率，所以收獲機(jī)要達(dá)到一定的身纏效率，確保產(chǎn)量。 （5）其他要求 馬鈴薯的動(dòng)力配置也需要有一定的要求，為了適應(yīng)更多的收獲環(huán)境，動(dòng)力儲(chǔ)備要足，分離器具有排石功能以適用各種復(fù)雜的土壤環(huán)境。 3 總體方案設(shè)計(jì) 3.1 整體布局設(shè)計(jì) 圖 3-1 整體布局 1. 萬向聯(lián)

42、軸器 2.防纏繞輪 3.減速器 4.支撐軸5.抖動(dòng)輪 6.橡膠輪 7.柵條 8.從動(dòng)帶輪 3.2 工作原理 本機(jī)器重要的部件有 V 帶、帶輪、減速器、機(jī)架、振動(dòng)輪、挖掘鏟、傳送帶 [14]。拖 拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力經(jīng)輸出軸，然后通過錐齒輪減速器，將轉(zhuǎn)速降低 1.5 倍，然后由帶輪將所需 要的動(dòng)力傳送至從動(dòng)帶輪上， 并且傳動(dòng)速度降低 2 倍把動(dòng)力傳到分離裝置和以同等速度傳 送到防纏繞裝置，柵條在動(dòng)力的作用下運(yùn)動(dòng)同時(shí)會(huì)帶動(dòng)振動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn) 馬鈴薯和土壤的分離，同時(shí)也把馬鈴薯送往后方鋪條，達(dá)到了分離的目的。

43、 4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)比的確定 該馬鈴薯收獲機(jī)需要的動(dòng)力是 18—25KW 的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為 540rmin，通 過減速器進(jìn)行一級減速，然后經(jīng)過帶輪傳動(dòng)進(jìn)行二級減速，設(shè)其總傳動(dòng)比 i=3，減速器分 配的傳動(dòng)比為 i1=1.5，帶輪分配的傳動(dòng)比為 i2=2。經(jīng)過二級傳動(dòng)后滿足分離器上的線速度 為 1.3ms的要求。 4.2 減速器的選擇 由于減速器傳動(dòng)比是 1.5，所以可以從市場上選擇傳動(dòng)比是 1.5 的減速器，減速器的型 號可以選擇 ZT170 或是 L 型換向齒輪箱。

44、 圖 4-1 4.3 帶的選擇和帶輪的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)知道的條件有：帶傳動(dòng)需要的工作條件，傳動(dòng)位置與總體尺寸的大小， 傳遞過程中所需要的額定功率 P，以及大小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 和 n2，或者是它們的傳動(dòng)比 i。 對于設(shè)計(jì)的內(nèi)容包含有選擇帶的型號，確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和 V 帶的數(shù)，帶輪的中 心距，帶輪的材質(zhì)，基準(zhǔn)直徑和其結(jié)構(gòu)尺寸大小，初拉力以及張緊裝置等。 （2）設(shè)計(jì)步驟和方法 1）確定計(jì)算功率 計(jì)算功率 Pca 是由傳遞功率

45、 P 以及帶的工作條件而定 [13] Pca=KA P 公式 (4-1) 式中： Pca— 計(jì)算的功率， kW ； K A —工作情況系數(shù)； P —所需傳遞的額定功率（名義的負(fù)載功率） ， kW. 2）選擇 V 帶的帶型 依據(jù)計(jì)算得到的功率 Pca 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 就可以從表中查到 V 帶的類型。 3）確定 V 帶的基準(zhǔn)直徑 dd 并驗(yàn)算帶速 ν ○1 初選小帶輪的直徑 dd1 依據(jù) V 帶的帶型從而可以查表得到小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 ，應(yīng)使 d d1 d min。 (d

46、 ) ○2 驗(yàn)算帶速 ν 根據(jù)公式 ；計(jì)算帶的速度。帶速不宜過高或過低，一般應(yīng)使帶的線速度 V=5～ 25ms 較合適，最大的帶速不可以超過 30ms。 ○3 計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)直徑 由 dd2=i dd1 進(jìn)行計(jì)算得出一個(gè)數(shù)值，然后查表對計(jì)算所得的數(shù)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱A整，即可求出帶輪的基準(zhǔn)直徑。 4）確定中心距 a，并選擇 V 帶的基準(zhǔn)長度 L d ○1 依據(jù)傳動(dòng)總體尺寸的大小或者是要求的中心距，再結(jié)合不等式 可以初步確定出 中心距 a0 的數(shù)值。 ○2 計(jì)算相應(yīng)的帶長 L d0 dd1

47、2 dd 2 Ld 02a0 2 dd1dd 2 4 公式 (4-2) a0 帶的基準(zhǔn)長度 L d 可以依據(jù) L d0 的數(shù)值查表即可以得到。 ○3 計(jì)算中心距 a 及其變動(dòng)范圍。 傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為 公式 (4-3) 還要考慮到帶輪帶長會(huì)有誤差，還有制造過程中的誤差，帶有較大的彈性，使用過程 中會(huì)有松弛，這就需要對帶張緊，所以需要給出帶的中心距變化區(qū)間。 ； 5）驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1 依據(jù)公式 a 180 d d d 1 57. 5 可以知道

48、，小帶輪上的包角 α 肯定比大帶輪上 1 d 2 a 1 1 1 Ffc 2 F0 ef α min 可以證明，小帶輪上的總摩擦力也 的包角 1 小。又根據(jù)公式 Fec 1 1 ef 肯定比大帶輪上的總摩擦力要小。 因此打

49、滑現(xiàn)象不可能先發(fā)生在大帶輪上只可能最先發(fā)生 在小帶輪上。為了提高傳動(dòng)的效率，應(yīng)該使 a1 180 - dd 2 d d 57. 5 90 1 a 6）確定帶的根數(shù) Z Z = Z Pca KAP 公式 (4-4) Pr P0 P0 K KL 為了讓每一根 V 帶都受到均勻的拉

50、力，帶的數(shù)量不能太多，一般來說 V 帶的數(shù)量不 得多于 10 根。否側(cè)，就應(yīng)該選取橫截面積較大的帶型，從而減少 V 帶的數(shù)量。 7）確定帶的初拉力 F0 1 1 依據(jù)公式 Fec Ffc 2 F0 ef min ，并考慮到離心力和包角等因素， 可以求出每一 1 1 ef

51、 根 V 帶所需要的最小初拉力為 F0 min 500 2. 5Ka Pca qv 2 公式 (4-5) Kazv 對于新安裝的 V 帶來說，初始的拉力要為最小拉力的 1.5 倍，對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的 V 帶要保 證初始拉力為最小拉力的 1.3 倍。 在安裝 V 帶是一定要保證初始拉力要大于求出的最小值， 但是也不要太大。 為了保證實(shí)際 F0 在合理的范圍內(nèi)，可以采用在 V 帶與兩帶輪切點(diǎn)的中間位置，加加一定大小的與帶邊垂直的力 G，讓 V

52、 帶在每 100 毫米上產(chǎn)生 1.6 毫米的撓度即可。 8）計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 Fp 為了設(shè)計(jì)帶輪的軸承， 需要知道一個(gè)重要的參數(shù)即壓軸力 Fp，有了壓軸力便可以選擇 合適的軸承。 公式 (4-6) 式中，為小帶輪的包角。 帶輪的設(shè)計(jì) （1）V 帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容 依據(jù) V 帶輪的公稱直徑以及 V 帶輪的轉(zhuǎn)速等已經(jīng)知道的條件，對帶輪的材質(zhì)進(jìn)行選 擇，確定帶輪結(jié)構(gòu)，輪槽、輪輻和輪轂的基本幾何尺寸還要確定帶輪的公差和帶輪工作表 面的粗糙度數(shù)值以滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。 （2）帶輪的材料 一般的帶輪的材

53、質(zhì)為 HT150 或 HT200 。如果帶輪的旋轉(zhuǎn)速度很高，那可以使用鑄鋼 材質(zhì)，另一種是把沖壓后的鋼板進(jìn)行焊接，同樣可以作為帶輪的選材。小功率時(shí)可以用鑄 鋁或塑料。 （3）帶輪的結(jié)構(gòu)形式 V 帶輪的結(jié)構(gòu)的選擇是有依據(jù)的，跟 V 帶輪的直徑有關(guān)。如果 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑為 dd 2.5d（ d 為安裝帶輪的軸的直徑， mm）時(shí)，可以選擇實(shí)心式結(jié)構(gòu)； 如果直徑 dd 300mm 時(shí)，可以選擇腹板式結(jié)構(gòu)；如果直徑 dd 300mm，同時(shí) D1-d1 100mm 時(shí)，可以采用孔板 式結(jié)構(gòu)；如果直徑 dd>300mm，就可以采用輪輻式結(jié)構(gòu)。 （

54、4）V 帶輪的輪槽 V 帶輪的輪槽的結(jié)構(gòu)形式取決于 V 帶的帶型，不可以混合使用。 V 帶安裝在帶輪上之后會(huì)發(fā)生彎曲變形，這就會(huì)使得 V 帶工作表面的夾角有微小的變化。 為了使 V 帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合，將 V 帶輪的輪槽的工作面夾角設(shè)計(jì) 成小于 40。 V 帶安裝到輪槽中以后，一般不會(huì)超出帶輪外圓，也不可以與輪槽底部接觸。因此規(guī) 定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度 hmain 和 hfmin。 輪槽的工作表面的粗糙度數(shù)值 1.6 或者是 3.2。 （5）V 帶輪的技術(shù)要求 鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及

55、輪轂上下不允許有砂眼、裂縫、縮孔 及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部的前提下，允許對輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn) 行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平橫，反之要做動(dòng)平衡。 4.4 系數(shù)選擇和計(jì)算結(jié)果 表 4-1V 帶設(shè)計(jì)計(jì)算列 設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算功率 Pca 工作系數(shù) K A V 帶的帶型 小帶輪的直徑 dd1 驗(yàn)算帶速 V 大帶輪的直徑 dd2 初定中心距 a0 計(jì)算帶長 L d0 帶的基準(zhǔn)長度 L d 長度系數(shù) K L 計(jì)算中心距

56、a 計(jì)算小帶輪的包角 α 確定 V 帶的根數(shù) 單根 V 帶的額定功率 Pr 帶的初拉力 F0 計(jì)算帶的壓軸力 Fp  計(jì)算結(jié)果 說明 1.69 kW 查表知 A 型 查表知 118 mm 查表知 22.23 ms < 25ms(符合要求 ) 236 mm 查表圓整后取值 224mm 684 mm 1909.05 mm 2000 mm 根據(jù) L d0 查表知 1.03 查表知 729.5 mm 變動(dòng)范圍 718mm a 751mm 171

57、 3 計(jì)算圓整后取 3 0.594 kW 68.94 N 618.95 N 表 4-2V 帶輪設(shè)計(jì) 帶輪的材料  帶輪的形式  帶輪的輪槽  直徑要求 HT150  腹板式  與選用的  V 帶相對應(yīng)  dd  300mm 5 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 挖掘鏟是土豆收獲機(jī)最重要的部件之一， 而挖掘鏟的參數(shù)如何合理的選擇 [14]，對土豆 收獲機(jī)的性能的體現(xiàn)有著密不可分的聯(lián)

58、系，也是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和必須的內(nèi)容。 5.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 鏟的設(shè)計(jì)要根據(jù)土豆在土壤中的生長寬度、土豆的結(jié)果深度和果實(shí)的多少等具體狀 況，還有種植的土壤堅(jiān)實(shí)程度以及根系對土壤的結(jié)合力，綜合考慮各種因素，進(jìn)行合理設(shè) 計(jì) [15]。 根據(jù)收獲農(nóng)藝相關(guān)指標(biāo)：挖凈率、明薯率、結(jié)果深度等，挖掘鏟的設(shè)計(jì)要符合以下要 求： （1）挖掘深度要大于土豆的生長深度，這就保證了所有的土豆都會(huì)被挖出來，另外，挖掘深度夠深還會(huì)減少土豆被鏟子切傷，降低切傷率； （2）在土豆輸送的過程中，要保證所有的掘起物全部輸送到分離裝置中去，完成土豆和土壤的分離； （3

59、）土豆和土壤進(jìn)入了分離篩中后，必須在鋪條之前完成土豆和土壤分離的工序，進(jìn)而減小了收獲過程中的阻力，降低了擁堵的可能性，同時(shí)也降低了分離篩的負(fù)擔(dān)，提高了分離效率和凈薯率。 5.2 馬鈴薯收獲機(jī)挖掘鏟結(jié)構(gòu)的選則 固定式三角平面多鏟是土豆這類的收獲機(jī)經(jīng)常使用的鏟的重要形式之一， 結(jié)構(gòu)比其它 的一些形式的結(jié)構(gòu)像振動(dòng)式和圓盤式等簡單很多 [16]，制造工藝上也不復(fù)雜， 不需要?jiǎng)恿? 動(dòng)。其缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象，收獲過程中也容易切壞馬鈴薯，造成一定的損失。 平面式一體鏟也是收獲機(jī)械中經(jīng)常使用的挖掘鏟形式，其結(jié)構(gòu)比三角鏟更簡單，制造 方便，更重

60、要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是傷薯率較小。其缺點(diǎn)碎土能力較差。但綜合方面分析，還是平 面一體鏟的優(yōu)點(diǎn)更大一些。 5.3 平面一體鏟主要參數(shù)的確定 平面一體鏟的鏟面為平面， 且采用了焊接的方式固定在馬鈴薯收獲機(jī)的機(jī)架上。 因此， 該機(jī)器采用平面一體鏟，通過焊接的方式固定在機(jī)器上，鏟的材質(zhì)選擇 50Mn 。 （ 1）挖掘鏟的主要參數(shù)如圖： α 圖 5-1 挖掘產(chǎn)參數(shù) （ 2）挖掘鏟受力分析

61、 α α 圖 5-2 挖掘鏟受力分析圖 一般來說土壤對鏟刃的摩擦角的范圍是 =25～35， 挖掘鏟的傾角 α和挖掘鏟的長 度 L 可由圖 5-2 的受力分析求得。 根據(jù)土壤在挖掘鏟上的受力分析可建立如下平衡方程式[17]： P cos F G sin 0 公式 (5-1) N G cos P sin 0 公式 (5-2) 公式 (5-3) 式中： P — 沿著挖掘鏟移動(dòng)掘起物所需的力 (N) N — 鏟對土壤反作用力 (N) G

62、 — 鏟面土壤重力 (N) F — 土壤對鏟摩擦力 (N) ?— 土壤對鏟的摩擦系數(shù) 將公式 (5-1)、(5-2) 、 (5-3)聯(lián)立解得： 公式 (5-4) 公式 (5-5) 挖掘鏟在挖掘的過程中必然會(huì)受到土壤阻力的影響， 阻力不只是由于鏟起的土壤沿挖掘鏟面移動(dòng)產(chǎn)生的 [18]，同時(shí)，由于切割和粉碎土壤的過程也會(huì)產(chǎn)生阻力，因此這部分力為 公式 (5-6) 如果不考慮土壤沿著鏟面移動(dòng)速度的影響，則鏟的總阻力為 R P P1 G tan KA 公式 (5-7) 式中： 土壤對鋼的摩擦角 K —

63、 犁溝土壤比阻（ Nm） A— 鏟面上土壤的橫斷面積（ m） 輕質(zhì)土 K =16000～20000Nm 中等輕質(zhì)土 K =20000～24000Nm 中等堅(jiān)實(shí)土 K =24000～30000Nm （3）鏟面的水平傾角 鏟面的水平傾角的理論值可由圖 5-3 中對鏟面移動(dòng)的掘起物作用力的平衡方程確定。 R V C 2 T α h h P G 圖 5-3 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖 P cos a T G s

64、in a 0 公式 (5-8) R G c o sa P s i na 0 公式 (5-9) 式中： —沿鏟面移動(dòng)掘起物所需的力 —鏟面對土壤的反作用力 —掘起物的重力 —鏟面對掘起物的摩擦力 (? 為土壤對鋼的摩擦系數(shù) ) 由此可得： 公式 (5-10) 如果選取的值比上述值大，則掘起的土壤和馬鈴薯就可能大量擁堵的鏟的前方，馬鈴 薯會(huì)從一側(cè)漏掉，無法實(shí)現(xiàn)鋪條，同時(shí)阻力也會(huì)隨之變大 [19]。實(shí)際中， α角根據(jù)挖掘鏟需 要提升掘起物的高度和對松碎土壤的要求來確定， α角增大，有利于破碎土塊，但

65、鏟的工作阻力增加； α角過小，影響入土深度 [20]。根據(jù)試驗(yàn)，取 α=18～ 25。 要求挖掘鏟的長度可以將參數(shù) h 和 α代入以下公式求得，即： 公式 (5-11) 表 5-1  土壤相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目  數(shù)值 鏟面上土壤橫斷面積  A  壟寬挖深  (1 0.2=0.2m 2) 鏟上的土壤重力  G  1000N 總阻力  R 的安全系數(shù)  5 min  tan 

66、 1000tan(23 +30 )+ 20000 0.2=5.3KN Rmin  G tan  KA  1000tan(23 +30 )+ 24000 0.2=6.1KN 所以  5 Rmin  R 總  5 Rmax  ，即總的阻力的范圍是  25KN R 總  30KN 。 鏟的左右總寬度 B 為 1000mm。由已知條件可得，挖掘深度 h =200mm 比較合理，當(dāng)挖掘深度在 20 厘米時(shí)，挖掘鏟就可以完整的將馬鈴薯從地下挖出來，并且可以保證馬鈴薯完好無損。 取挖掘鏟的傾角 α= 23， = 30 (中等輕質(zhì)土 )，則挖掘鏟的前后長度 L =90～ 150mm， 取 L =100mm；鏟的總阻力 R =25～ 30kN。 表 5-2挖掘鏟的主要參數(shù) 項(xiàng)目 數(shù)值 項(xiàng)目 數(shù)值 鏟的傾角 α 鏟的長度 L 100mm 23 鏟的總寬度 B 10