2826 花生收獲機的設計,花生,收獲,收成,設計 花生收獲機的設計與仿真開題報告一、課題研究的意義中國花生種植面積約為433萬hm 2，是世界第二種植大國 [1]。長期以來，由于花生種植、收獲和加工大都是靠人工完成的。勞動強度大、效率低。據(jù)初步估算，整個花生生產(chǎn)過程中，花生的收獲所用工時為整個過程的三分之一以上。而這一階段的作業(yè)成本占整個花生生產(chǎn)成本的50%以上。很顯然的，對花生收獲機械過程實現(xiàn)機械化作業(yè)是降低收獲時期作業(yè)成本，保證增產(chǎn)增收的有效方法。針對我國尤其是山東、江蘇、河南、河北等省市花生收獲機械的研究現(xiàn)狀和發(fā)展的新形式要求，目前，國際經(jīng)濟趨于全球化,我國農(nóng)業(yè)機械面臨著新的機遇和嚴峻考驗研究設計花生收獲機，對提高我國花生收獲機械化水平具有重要意義。二、現(xiàn)狀及分析花生收獲作業(yè)包括挖掘花生、除土、鋪條晾曬、撿拾、摘果和清洗等。由于世界各地經(jīng)濟、生產(chǎn)力發(fā)展不平衡，國外花生聯(lián)合收獲機械的研究起步較早，收獲的全過程已全部實現(xiàn)機械化作業(yè)，而我國基本上還是以人工和畜力為主，機械化程度低。2.1 國外花生收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)達國家，特別是美國，收獲形式為典型的兩段式收獲：即先用花生挖掘機將花生挖掘出來、除土后成條鋪放于田間，待花生晾干后，再用帶撿拾器的花生收獲機撿拾摘果。發(fā)達國家（地區(qū)）的機械化花生收獲主要有兩種技術模式，一種是以美國、加拿大、歐洲等國為代表的大型全程機械化分段收獲技術集成模式，由挖掘機、撿拾機、摘果機和秧蔓處理等設備分別完成挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)；另一種是以日本、韓國和中國臺灣省為代表的小型自走式聯(lián)合收獲技術模式，由一臺設備一次性完成花生收獲中的挖掘、清土、摘果、集果和秧蔓處理等作業(yè)。日本、韓國及中國臺灣省的種植制度、生產(chǎn)規(guī)模和氣候條件等與中國大陸較為接近，其花生聯(lián)合收獲技術裝備對我們具有較大的借鑒意義。花生聯(lián)合收獲和稻麥聯(lián)合收獲一樣，同樣有半喂入和全喂入之分，全喂入花生聯(lián)合收獲存在功耗大、傷果率高、夾帶損失大等問題。JohnDeere 公司和 KelleyManufacturing公司研制生產(chǎn)的花生分段收獲機械代表了世界最先進的水平。2.2 國內(nèi)花生收獲機械的發(fā)展現(xiàn)狀我國花生收獲機械化水平無論是同其他主要糧食作物相比，還是同世界發(fā)達國家相比，均處于較低水平?；ㄉ斋@機械正處于發(fā)展期，目前以分段收獲為主，部分地區(qū)用花生挖掘犁，少部分地區(qū)采用花生收獲（挖掘）機，聯(lián)合收獲技術剛剛起步。聊城市農(nóng)機研究所與青島即墨市利源金屬制品廠聯(lián)合研制了 4BH-2小型背負式聯(lián)合收獲機，取得了突破性發(fā)展。山東雙力集團也研發(fā)了 4HD-1型花生聯(lián)合收獲機，可一次完成挖掘、分離、摘果、清洗、集果等作業(yè)。同時，萊陽農(nóng)學院等單位研制了 4H-2型花生收獲機，該機突破了以往機型挖掘鏟與分離鏈相配合的傳統(tǒng)工作方式，創(chuàng)建擺動挖掘原理，將挖掘與除土分離兩個機構融為一體：收獲部件利用反平行四邊形機構傳動，實現(xiàn)了兩工作部件的等角度、反方向擺動，使機架承受的側向力相互平行，機組工作平穩(wěn)；：收獲部件擺動前進，工作阻力小。4H2 型花生收獲機是目前應用推廣較好的機械。該機械適應當前的種植體制,選用農(nóng)村普遍應用的8.8～13 kW小四輪拖拉機為配套動力,可與多功能花生播種覆膜機配套使用,是唯一可以將殘膜同花生一起收起,減少地膜殘余量的有效機械。但該收獲機的主要參數(shù)未進行系統(tǒng)的優(yōu)化設計與理論分析,，特別是重要的傳動部件沒有進行最佳結構與運動參數(shù)的確定。工作時,，有關參數(shù)需要逐步調試,，影響花生收獲機的性能與作業(yè)質量。為此,，進一步從理論上研究 4H2型花生收獲機,，對其主要參數(shù)進行優(yōu)化分析,對推動花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。2.3 傳動系統(tǒng)的運動機理分析4H2型花生收獲機主要由限深輪、傳動軸、偏心傳動輪、連桿、長擺桿、立軸、收獲部件、長連桿、擺桿、懸掛裝置、機架等零部件組成。工作過程中,，花生收獲機在拖拉機的牽引下一方面前進,，一方面動力通過拖拉機的動力輸出軸、萬向節(jié)、傳動軸,，帶動偏心傳動輪以一定的速度轉動;：偏心膠帶輪則通過連桿帶動長擺桿運動,，隨之帶動長連桿、擺桿運動。由于長擺桿、擺桿分別通過立軸、收獲部件。由于挖掘鏟后部連接的縱向分離柵條在不停地作扇形擺動,，使得被挖起的土壤和花生的混合體松碎。密度大的土壤在運動中從柵條間隙中落下;：而密度小的花生莢果,，在運動中上浮,，實現(xiàn)了花生與土壤良好分離。隨后花生植株繼續(xù)向后歸攏輸送,，最后整齊地平鋪在挖掘后的地面。2.4 國內(nèi)外研究存在問題（1）結構復雜，安裝、拆卸不方便，操作不便；（2）采用機械振動的方式采收花生，其偏心振動頻率高、振幅小，按要求正確操作；（3）生產(chǎn)率較低，采凈率低，范圍不廣。2.5 研究的內(nèi)容與方法根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的花生收獲機研究現(xiàn)狀與萊陽農(nóng)學院等單位研制了 4H-2型花生收獲機密植模式的特點急需開發(fā)適于結構簡單，收獲效果好，對花生損傷少的收獲裝置。該課題的主要研究內(nèi)容有：依據(jù)花生收獲裝置的特點，設計出花生收獲機，并利用Autodesk、Solidworks 等軟件進行繪圖與實體繪制設計出花生收獲機整體結構主要由設備主要包括底盤、傳動系統(tǒng)和作業(yè)組件，整體采用側向配置式，底盤采用 450型半喂入稻麥聯(lián)合收割機底盤等組成；：動力設備提供動力，使整個收獲裝置向前行走；除雜與收集裝置負責收集與除雜工作；：傳動系統(tǒng)采用分路傳動，并配有液壓無級變速系統(tǒng)；作業(yè)組件包括扶禾裝置、挖掘裝置、夾持輸送裝置、清土裝置、摘果裝置、清選系統(tǒng)和集果系統(tǒng)等。試驗考核和示范應用表明，該機性能穩(wěn)定，作業(yè)順暢，主要指標為：果實損失率 2.3%，摘果破損率 0.45%，果實清潔度 99%，設備可靠性系數(shù) 96.2%，各項檢測指標均達到或超過該機的設計技術指標。討論分析了收獲機的基礎參數(shù)，參考動力設備參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小功率消耗。根據(jù)選定的有關參數(shù)，由經(jīng)驗公式計算出收獲機移動所需的功率，根據(jù)該功率選擇合適的動力設備。該課題應用的研究方法：理論設計、繪制模擬樣機圖并進行仿真模擬。既要保證工作要求，又要盡量使其結構簡單。2.6 預期目標（1）整機結構簡單，質量輕，尺寸小，機動性好。 ；（2）電動機為動力源，造價低、可靠性高、使用簡便，而且可以避免土壤壓實，對溫室環(huán)境的污染小。 ；（3）適于溫室土壤耕作，有利于減輕勞動強度，提高工作效率和生產(chǎn)率，對提高溫室機械化作業(yè)的水平有一定的價值。三、重點研究的關鍵問題及解決思路根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的花生收獲機設計適用于山東、江蘇、河南、河北等省市密植模式的花生收獲裝置，要求結構簡單，采摘效果好，對花生損傷少。1.選擇合適配套動力，設計工作裝置、收集除土裝置和行走裝置。2.運用 Autodesk繪制二維裝配圖和零件圖。3.利用 Solidworks繪制三維圖。四、工作條件及解決方法塔里木大學位于南疆中心位置，花生有一定的種植面積，為項目開展提供了便利的原材料基地。這是本項目順利實施應具備的良好外部科研環(huán)境。塔里木大學機械電氣化工程學院擁有先進的實驗室和加工設備，校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境和雄厚的師資力量，這些都為課題的實施提供了保障。4.1 工作條件指導教師一名，電腦一臺（必須有 windows 辦公軟件，CAD 制圖軟件，proe 三維制圖軟件）設計地點（如實驗室） ，機械原理，機械設計等各種相關專業(yè)書籍及機械設計手冊等工具書。4.2 解決方法指導教師由學院分配，電腦自備能滿足要求，設計地點由學院提供，各種書籍可自備或者到圖書館借。五、工作方案及進度第 1～2 周 查閱相關文獻，撰寫開題報告。第 3～4 周 根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的花生收獲機確定花生收獲裝置的總體設計方案，繪制總體結構簡圖。第 5～6 周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關手冊，選擇和設計各零部件。第 7～9 周 運用 AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 10～11 周 運用三維設計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。第 12周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。第 13周 完成設計說明書。第 14周 整理材料，準備答辯。六 參考文獻[1] 尚書旗,王延耀,周亞龍.花生收獲機的應用現(xiàn)狀與推廣[J].農(nóng)機科技推廣. 2004(08) [2] 郭紅利,張李嫻,盧軍. 最小傳動角在曲柄滑塊機構優(yōu)化設計中的應用[J].農(nóng)機化研究. 2004(03) [3] 楊然兵,尚書旗,王方艷,徐玉鳳,李國瑩,孫同珍等. 花生收獲機械的應用現(xiàn)狀與進展[J]. 農(nóng)業(yè)機械. 2008(02) [4] 孫同珍,尚書旗,李國瑩,王方艷,楊然兵等. 4HQL-2型花生聯(lián)合收獲機摘果及清選部件的研制[J]. 農(nóng)機化研究. 2009(06) [5] 尚書旗,王方艷,劉曙光,趙忠海,王建春.花生收獲機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2004(01) [6] 尚書旗,劉曙光,王方艷,李忠國,華偉等.花生生產(chǎn)機械的應用現(xiàn)狀與進展分析[J]. 花生學報. 2003(S1) [7] 金攀. 花生收獲機性能分析及推廣難點[J].農(nóng)機科技推廣. 2010(11) [8] 張日紅,,朱立學. 花生聯(lián)合收獲機清選系統(tǒng)振動篩運動仿真分析[J].仲愷農(nóng)業(yè)工程學院學報. 2010(04)把參考文獻的頁碼加上！