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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 中期檢查記錄表 2016 年 4 月 18 日 學(xué)生姓名 付東輝 班級(jí) 農(nóng)機(jī) 16 2 課題名稱 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 課題完成進(jìn)度 學(xué)生自述 第 1 周 第 2 周 查找相關(guān)資料 了解國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)現(xiàn)狀 第 3 周 第 5 周 根據(jù)參考文獻(xiàn)中收獲機(jī)的工作原理及特點(diǎn) 構(gòu)思設(shè)計(jì) 方案 并決定采用何種方案 第 6 周 第 8 周 根據(jù)工作要求 查閱相關(guān)手冊(cè) 計(jì)算選擇主要零件 第 9 周 第 10 周 撰寫設(shè)計(jì)說明書 對(duì)部分問題修改 調(diào)整 第 11 周 第 14 周 整理資料準(zhǔn)備答辯 存在的問題及整改措施 學(xué)生自述 存在問題 由于時(shí)間較短及自身精力投入不足 做設(shè)計(jì)時(shí)不夠仔細(xì) 認(rèn)真 致 使三維圖 二維圖 說明書等過于粗糙 不夠精確 改進(jìn)措施 之后 在有時(shí)間的時(shí)候多關(guān)注畢業(yè)設(shè)計(jì) 進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn) 在工 作時(shí)仔細(xì) 認(rèn)真 指導(dǎo)教師意見 課題進(jìn)展情況 優(yōu)缺點(diǎn) 整改措施等 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 班級(jí) 農(nóng)機(jī) 16 2 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué)號(hào) 8031212213 課題名稱 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 起止時(shí)間 2015 年 10 月 15 日 2016 年 5 月 27 日 共 12 周 指導(dǎo)教師 吳明清 職稱 講師 課題內(nèi)容 馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高 市場(chǎng)潛力巨大 在國(guó)外 大約占 40 的馬 鈴薯加工成食品后進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng) 中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在日前召 開的中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng)性強(qiáng) 經(jīng) 濟(jì)價(jià)值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國(guó)家糧食商品糧基地 享受與水 稻 小麥等商品糧基地同樣的財(cái)稅待遇 這將是保證我國(guó)糧食安全的有效 手段馬鈴薯收獲機(jī)是當(dāng)代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 擬定工作進(jìn)度 以周為單位 第 1 9 周 根據(jù)學(xué)校有關(guān)畢業(yè)論文的文件與要求 確定論文題目 的 搜集和整理工作 查找相關(guān)資料 熟悉課題內(nèi)容 第 10 20 周 寫作開題報(bào)告 制定論文大綱 第 20 30 周 完成畢業(yè)論文的初稿 設(shè)計(jì)振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)裝置的 三維實(shí)體模型圖 并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖 第 30 40 周 在老師的指導(dǎo)下 修改畢業(yè)論文至定稿 對(duì)振動(dòng)式馬鈴 薯收獲機(jī)試驗(yàn)裝置進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 41 周 編寫答辯提綱 準(zhǔn)備答辯 第 42 周 答辯 要參考文獻(xiàn) 1 王公仆 蔣金琳 田艷清 等 馬鈴薯機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) J 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 2014 01 11 15 2 夏振遠(yuǎn) 陳學(xué)永 振動(dòng)挖掘機(jī)的研究綜述 J 機(jī)電技術(shù) 2014 03 133 137 3 谷茂 薛世明 中國(guó)馬鈴薯栽培史考略 J 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1997 01 77 81 4 王博煒 4VM 550A 型馬鈴薯挖掘收獲機(jī) J 農(nóng)業(yè)科技與信息 1998 06 37 5 孫蕓 我國(guó)馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2000 07 26 28 6 孫恒 機(jī)械原理 M 西安高等教育出版社 2006 04 7 9 任務(wù)下達(dá)人 簽字 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注 1 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師 2 此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人 3 此任務(wù)書一式三份 一份留學(xué)院存檔 一份學(xué)生本人留存 一份 指導(dǎo)教師留存 卷卷內(nèi)內(nèi)資資料料一一覽覽表表序序 號(hào)號(hào)題題 名名頁(yè)頁(yè) 碼碼備備注注1畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）定稿2畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書3畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告4中期檢查記錄表5指導(dǎo)教師（評(píng)閱）打分表6答辯情況記錄表7綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表200 年 月 第 期 0 振 動(dòng) 式 馬 鈴 薯 收 獲 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 付東輝 吳明清 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘 要 本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè)備 能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè) 計(jì)能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時(shí)也節(jié)省時(shí)間 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是振動(dòng)式馬鈴 薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 主要通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì) 振動(dòng) 原理的設(shè)計(jì) 分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容 在此基礎(chǔ)上對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說明 關(guān)鍵詞 振動(dòng)式 馬鈴薯 設(shè)計(jì) 收獲機(jī) 中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 引言 馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高 市場(chǎng)潛力巨大 在國(guó)外 大約占 40 的馬鈴薯加工成食品后進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng) 在國(guó) 內(nèi) 一向被國(guó)人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突 然間在市場(chǎng)上風(fēng)靡起來(lái) 在北京 上海 廣州及西安等 全國(guó)大中城市 以馬鈴薯?xiàng)l 馬鈴薯泥為基本原料的麥 當(dāng)勞 肯德基食品已占據(jù)我國(guó)快餐市場(chǎng)的半壁江山 而 從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而 來(lái) i 中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在日前召開的中國(guó) 馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng) 性強(qiáng) 經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國(guó)家 糧食商品糧基地 享受與水稻 小麥等商品糧基地同樣 的財(cái)稅待遇 這將是保證我國(guó)糧食安全的有效手段馬鈴 薯收獲機(jī)是當(dāng)代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 在進(jìn)行田 間馬鈴薯收獲時(shí) 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進(jìn)行揀 拾 ii 市場(chǎng)上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費(fèi)時(shí)費(fèi)力 因?yàn)閭鹘y(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進(jìn)行挖掘收獲 需要大量人力進(jìn)行收獲 而且工作后的土地成塊狀 馬 鈴薯的揀拾還需要破碎土壤進(jìn)行收獲 因此根據(jù)這一情 況 研制出了一種小型家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī) 該振 動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)因其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 所 以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖 拉機(jī)進(jìn)行牽引帶動(dòng) 就可以很好地進(jìn)行馬鈴薯挖掘收獲 iii 本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè) 備 能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè)計(jì)能夠 大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時(shí)也節(jié)省 時(shí)間 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的 設(shè)計(jì) 主要通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì) 振動(dòng)原理的設(shè)計(jì) 分離裝置 的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容 iv 在此基礎(chǔ)上對(duì)馬 鈴薯收獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì) 算和說明 1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu) 1 1 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題以及 未來(lái)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展要求 我選擇的是振動(dòng)式馬鈴 薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主要由動(dòng)力 輸入裝置 傳動(dòng)裝置 挖掘裝置 振動(dòng)裝置組成 其中 動(dòng)力裝置是通過人操作小型拖拉機(jī)進(jìn)行牽引收獲機(jī)提供 動(dòng)力 只需把馬鈴薯收獲機(jī)通過三點(diǎn)懸掛連接在拖拉機(jī) 上進(jìn)行田間作業(yè) 先確定我國(guó)已有馬鈴薯收獲機(jī)的類型 根據(jù)已有馬 鈴薯收獲機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)振動(dòng)式馬鈴薯收獲 機(jī) 使收獲效率能滿足家庭及小型企業(yè)生產(chǎn)的要求 也 就是馬鈴薯收獲機(jī)要能工作穩(wěn)定 操作簡(jiǎn)便 成本低 保證挖掘率高 馬鈴薯完整率高 果實(shí)和土壤分離效果 好等優(yōu)點(diǎn) 挖掘機(jī)通過家用小型拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛方式進(jìn)行馬 鈴薯挖掘作業(yè) 挖掘鏟和分離篩的振動(dòng)動(dòng)力由拖拉機(jī)動(dòng) 力輸出軸提供動(dòng)力輸出 通過萬(wàn)向傳動(dòng)軸 3 經(jīng)偏心輪 8 一端輸入 偏心輪與另一端通過鉸接臂與振動(dòng)架的約束 將動(dòng)力傳遞給振動(dòng)架 7 振動(dòng)架 7 的上下運(yùn)動(dòng)通過連接 板帶動(dòng)挖掘鏟 9 和振動(dòng)分離篩 5 產(chǎn)生在機(jī)架內(nèi)的上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng) 最終實(shí)現(xiàn)挖掘鏟與分離篩同時(shí)的振動(dòng) 完成馬 鈴薯挖掘和分離 鋪放于地面工作 從而完成馬鈴薯的 分段收獲作業(yè) 200 年 月 第 期 1 1 2 總體設(shè)計(jì) 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意 如圖 1 所示 1 軸承 2 正牽引架 3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 4 機(jī)架 5 振動(dòng)篩 6 地輪 7 振動(dòng)架 8 偏心輪 9 挖掘鏟 圖 1 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主視側(cè)視的整體結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 1 Vibration type potato harvester 馬鈴薯挖掘機(jī)主要應(yīng)用于西南山區(qū) 小地塊 坡度 大 多石塊等條件地塊 其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合西南地區(qū) 小 地塊區(qū)域 小區(qū)育種等馬鈴薯種植的農(nóng)藝要求 該機(jī) 采用偏牽引結(jié)構(gòu) 以適應(yīng)小壟馬鈴薯挖掘作業(yè) 避免拖 拉機(jī)作業(yè)時(shí)壓壟或挖掘機(jī)不能正對(duì)壟挖掘等問題的出現(xiàn) 提高馬鈴薯收獲的效率和收獲質(zhì)量 該機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 如下列所示 其主要技術(shù)參數(shù)如下 外形尺寸 mm 1550 866 1050 播種幅寬 mm 460 播種行距 mm 800 可調(diào) 開溝深度 mm 100 200 理論 開溝寬度 mm 60 70 理論 轉(zhuǎn)速 r min 1 540 配套動(dòng)力 kW h 1 20kW 以上的拖拉機(jī) 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2 1 牽引架設(shè)計(jì) 馬鈴薯挖掘機(jī)不能正對(duì)壟進(jìn)行挖掘作業(yè) 可以選 擇三點(diǎn)懸掛的牽引方式 這種牽引方式的設(shè)計(jì)使該機(jī)器 有更好的通用性 可以滿足多地區(qū)小地塊的馬鈴薯挖掘 作業(yè) 牽引架結(jié)構(gòu)如圖所示 1 上懸掛 2 下懸掛 3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 圖 2 1 牽引架 Fig 2 1Traction frame 200 年 月 第 期 2 2 2 振動(dòng)分離篩設(shè)計(jì) 振動(dòng)分離篩主要完成土薯分離工作 不同長(zhǎng)度的桿 條焊接在 U 型支架上 桿條間距 40 mm 振動(dòng)分離篩 通過彎板支架與搖臂相連接 在振動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)下振動(dòng) 篩面對(duì)挖掘的土薯混合物有拋起的作用 有較強(qiáng)的整機(jī) 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 2 3 其它部件 挖掘鏟主要完成土薯挖掘工作 挖掘機(jī)振動(dòng)架 帶動(dòng)挖 掘鏟斜拉桿使挖掘鏟前后擺動(dòng) 挖掘鏟尾部焊接 桿條 桿 條間距 37 5 mm 桿條的主要作用是分離土薯避免挖掘鏟 與振動(dòng)分離篩之間由于間隙過大使薯塊掉落 采用一體 式挖掘鏟 三角鏟韌 切土效果更好 挖掘鏟兩側(cè)向上 折起 可以避免薯塊從挖掘鏟的兩側(cè)漏出被機(jī)器擠壓和 被土壤覆蓋 3 田間試驗(yàn)與結(jié)果 3 1 試驗(yàn)基本條件 2014 年 9 月末在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地 作業(yè)面積 2 5 hm2 黑黏土 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試 驗(yàn)基地 作業(yè)面積 4 hm2 黑黏土 進(jìn)行了田間收獲試 驗(yàn) 試驗(yàn)地為旱地壟播 試驗(yàn)區(qū)的壟長(zhǎng)長(zhǎng)度大于 200 m 壟距為 800 mm 壟高 250 mm 品種為 東農(nóng) 303 東農(nóng) 304 克新 9 荷蘭 15 大西洋 壟播株距約為 200 mm 結(jié)薯深度為 150 200 mm 馬鈴薯挖掘機(jī)配 套動(dòng)力為約翰迪爾 280 型拖拉機(jī) 功率為 20 6 kW 3 2 試驗(yàn)結(jié)果 本收獲機(jī)試驗(yàn)結(jié)果 如表 1 所示 表 3 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果 Table 3 Test plan and experimental data 試驗(yàn)因素試驗(yàn)號(hào) 空列 明薯率 可靠性 傷薯率 Test Experimental factors Vacant Obvious Reliability Injury number A B C column rate rate 1 1 2 1 0 6 1 9 1 90 76 95 52 0 7 2 1 2 0 8 2 10 2 92 21 93 21 1 2 3 1 3 1 1 3 12 3 94 37 85 52 1 6 4 2 5 1 2 3 96 43 94 35 1 5 5 2 2 3 1 97 68 88 92 1 8 6 2 3 1 2 91 87 92 45 0 2 7 3 8 1 3 2 95 31 89 70 1 9 8 3 2 1 3 87 46 94 53 0 4 9 3 3 2 1 90 36 91 12 1 0 選取 L9 34 正交表安排試驗(yàn) 因素 A 水平根據(jù)振動(dòng)篩 傾 角極限范圍 0 10 選定 因素 B 水平根據(jù)機(jī)器實(shí) 際作 業(yè)速度選定 4U1Z 型振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)設(shè)計(jì)要求 作業(yè) 速度在 2 4 km h 之間 B1 選定為 0 6 m s B3 選定 為 1 1 m s 此時(shí)挖掘機(jī)作業(yè)速度約為 4 km h 該因素范 圍的 選定恰好滿足設(shè)計(jì)要求的作業(yè)速度 因素 C 水平根 據(jù)拖 拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速選定 拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速有 540 4 結(jié)論 1 整機(jī)能夠滿足多種壟作地形工作 不受地表平 整度所影響 入土深度大概在 20mm 左右 2 本振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)首次提出了鉸臂連接機(jī) 構(gòu) 可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)指標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié) 本收獲機(jī)機(jī)動(dòng)土量 在 25 30 左右 土壤擾動(dòng)性較小 3 挖掘后的果實(shí)裸露在地表 完整度高 整個(gè)工 作過程簡(jiǎn)單 抗干擾能力強(qiáng) 由于是單行收獲 所以效 率稍微低一些 參考文獻(xiàn) 1 王公仆 保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版 社 2004 119 141 2 高煥文 李問盈 李洪文 中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2003 19 3 14 3 賈延明 尚長(zhǎng)青 張振國(guó) 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2002 18 1 78 82 4 李洪文 陳君達(dá) 鄧 健 等 旱地馬鈴薯收獲機(jī)械化保護(hù) 性耕作技術(shù)及機(jī)具研究 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2000 5 4 68 72 5 孫福輝 封 俊 宋衛(wèi)堂 等 中國(guó)馬鈴薯栽培史考略 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 1998 8 29 31 34 6 徐迪娟 李問盈 王慶杰 4UM 640 型振動(dòng)式馬鈴薯 挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 J 中 國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2006 11 3 75 78 7 姚宗路 王曉燕 李洪文 等 影響振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)作 業(yè)性能的主要參數(shù) J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2005 23 5 46 51 8 張波屏 現(xiàn)代收獲機(jī)械工程 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 190 203 Design of the Divided No till Wheat Planter Li Haijian Li Hongwen Li Wenying Yao Zonglu 200 年 月 第 期 3 College of Mechanical and Electrical Engineering Tarim University Alar 843300 China Abstract A new design of the divided no till wheat planter has been accomplished by China agricultural University aimed to solve the extremely important problem of the double cropping area in North China where the planter can easily be walled up by standing maize stubble when sowing the winter wheat The combine anti blocking mechanism composed of strip rotary tillage and the planting unit of single disc opener The machine can finish the operation of stubble chopping furrow opening seeds and fertilizer placement in one pass The main structures include fertilizer application system connecting rod system and planting system Field test shows that the machine works well when plant in standing maize stubble field and the soil disturbance is about 25 to 30 The working quality satisfies the requirement of agronomy and the design of structure is completely in reason which provides technology support for direct planting in standing maize stubble field in double cropping area in North China Key words agricultural engineering no till planter design divide strip rotary tillage conservation tillage double cropping 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)生姓名 付東輝 班級(jí) 16 2 論文 設(shè)計(jì) 題目 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 評(píng)定項(xiàng)目 指導(dǎo)教師評(píng)分 20 評(píng)閱教師評(píng)分 20 答辯小組評(píng)分 60 原始得分 百分制 按評(píng)分比例 折合得分 總分 等級(jí) 評(píng)定 根據(jù)指導(dǎo)教師 評(píng)閱教師 答辯專家組評(píng)審意見 經(jīng) 綜合評(píng)定 該生畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 的等級(jí)為 學(xué)院答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人 簽字 年 月 日 2016 屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 資料 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué) 號(hào) 8031212213 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16 2 機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué) 號(hào) 8031212213 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16 2 指導(dǎo)老師 吳明清 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高 市場(chǎng)潛力巨大 在國(guó)外 大約占40 的馬鈴薯加工成食品后進(jìn)入 消費(fèi)市場(chǎng) 在國(guó)內(nèi) 一向被國(guó)人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突然間在市場(chǎng)上風(fēng)靡起來(lái) 在北京 上海 廣州及西安等全國(guó)大中城市 以馬鈴薯?xiàng)l 馬鈴薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞 肯德 基食品已占據(jù)我國(guó)快餐市場(chǎng)的半壁江山 而從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾 而來(lái) 中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在日前召開的中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出 馬鈴薯是一種 產(chǎn)量高 適應(yīng)性強(qiáng) 經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國(guó)家糧食商品糧基地 享受與水 稻 小麥等商品糧基地同樣的財(cái)稅待遇 這將是保證我國(guó)糧食安全的有效手段馬鈴薯收獲機(jī)是當(dāng) 代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 在進(jìn)行田間馬鈴薯收獲時(shí) 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進(jìn)行揀 拾 市場(chǎng)上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費(fèi)時(shí)費(fèi)力 因?yàn)閭鹘y(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進(jìn) 行挖掘收獲 需要大量人力進(jìn)行收獲 而且工作后的土地成塊狀 馬鈴薯的揀拾還需要破碎土壤 進(jìn)行收獲 因此根據(jù)這一情況 研制出了一種小型家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī) 該振動(dòng)式馬鈴薯收 獲機(jī)因其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 所以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖 拉機(jī)進(jìn)行牽引帶動(dòng) 就可以很好地進(jìn)行馬鈴薯挖掘收獲 本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè)備 能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè)計(jì)能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時(shí)也節(jié)省時(shí)間 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi) 容是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 主要通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了 收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì) 振動(dòng)原理的設(shè)計(jì) 分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容 在此基礎(chǔ)上 對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說明 關(guān)鍵詞 振動(dòng)式 挖掘 馬鈴薯 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 國(guó)內(nèi)外葵花籽去殼機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 1 1 3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)存在的問題 3 1 4 研究的內(nèi)容和方法 3 1 5 預(yù)期目標(biāo) 4 1 6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 4 1 7 工作條件及解決方法 4 2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)總體設(shè)計(jì) 4 2 1 收獲機(jī)的典型方法和方案選擇 4 2 2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的振動(dòng)工作原理 5 2 3 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù) 6 3 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 6 3 1 牽引架設(shè)計(jì) 6 3 3 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 4 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 8 4 1 挖掘鏟 振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 8 5 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)與選用 12 5 1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 12 5 2 軸的校核 12 總 結(jié) 14 致 謝 15 參考文獻(xiàn) 16 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 1 緒論 1 1 課題研究的意義 馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高 市場(chǎng)潛力巨大 在國(guó)外 大約占 40 的馬鈴薯加工成食品后進(jìn)入消 費(fèi)市場(chǎng) 在國(guó)內(nèi) 一向被國(guó)人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突然間在市場(chǎng)上風(fēng)靡起來(lái) 在北 京 上海 廣州及西安等全國(guó)大中城市 以馬鈴薯?xiàng)l 馬鈴薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞 肯德基食品 已占據(jù)我國(guó)快餐市場(chǎng)的半壁江山 而從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來(lái) 1 中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在日前召開的中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng)性強(qiáng) 經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國(guó)家糧食商品糧基地 享受與水稻 小麥等 商品糧基地同樣的財(cái)稅待遇 這將是保證我國(guó)糧食安全的有效手段馬鈴薯收獲機(jī)是當(dāng)代馬鈴薯收獲 不可或缺的設(shè)備 在進(jìn)行田間馬鈴薯收獲時(shí) 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進(jìn)行揀拾 2 市場(chǎng)上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費(fèi)時(shí)費(fèi)力 因?yàn)閭鹘y(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進(jìn)行 挖掘收獲 需要大量人力進(jìn)行收獲 而且工作后的土地成塊狀 馬鈴薯的揀拾還需要破碎土壤進(jìn)行 收獲 因此根據(jù)這一情況 研制出了一種小型家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī) 該振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)因 其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 所以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖拉機(jī)進(jìn)行 牽引帶動(dòng) 就可以很好地進(jìn)行馬鈴薯挖掘收獲 3 本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè)備 能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作 本 次設(shè)計(jì)能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時(shí)也節(jié)省時(shí)間 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 主要通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機(jī)的總 體設(shè)計(jì) 振動(dòng)原理的設(shè)計(jì) 分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容 4 在此基礎(chǔ)上對(duì)馬鈴薯收 獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說明 1 2 國(guó)內(nèi)外葵花籽去殼機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 1 2 1 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外很早就研制馬鈴薯收獲裝置了 從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程來(lái)看 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展較遲緩 只是近 50 年才發(fā)展到較高水平 國(guó)外馬鈴薯機(jī)械化收獲起步早 發(fā)展快 技術(shù)水平高 在 20 世紀(jì) 40 年代初前蘇聯(lián) 美國(guó)就開始研制推廣應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)了 50 年代末期全面實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)機(jī)械化 70 80 年代 德 英 法 意大利 瑞士 波蘭 匈牙利 日本和韓國(guó)亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯生產(chǎn) 機(jī)械化 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械的技術(shù)水平相當(dāng)高 不但生產(chǎn)率高而且高新技術(shù)已融于機(jī)具之中 如 采用振動(dòng) 液壓技術(shù)進(jìn)行挖掘 采用傳感技術(shù)控制土壤喂人量 馬鈴薯傳運(yùn)量以及分級(jí)裝載 采用 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 氣壓 氣流 光電技術(shù)進(jìn)行碎土和分離及利用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控操作等 5 原蘇聯(lián)是生產(chǎn)收獲機(jī)最早 的國(guó)家 1960 年 馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)保有量是 3 萬(wàn)臺(tái) 1976 年 保有量是 6 萬(wàn)臺(tái) 1979 年 馬鈴 薯收獲機(jī)械工業(yè)化程度達(dá)到 77 其中國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)為 84 集體農(nóng)莊為 73 到 20 世紀(jì) 90 年代除 馬鈴薯收獲機(jī)共有 16 種機(jī)型 其中 10 種是聯(lián)合收獲機(jī) 其中勞動(dòng)生產(chǎn)率比其他 2 行收獲機(jī)提高 1 2 倍 美國(guó)在 1948 年以前用收獲機(jī)來(lái)收獲馬鈴薯 然后人工撿拾 直到 1967 年 開始使用聯(lián)合 收獲機(jī) 勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到 100kg h 人 20 世紀(jì) 80 年代初期 聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬 鈴薯種植面積的 85 其中聯(lián)合收獲已經(jīng)達(dá)到 50 以上 20 世紀(jì)到 90 年代 美國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了 馬鈴薯收獲機(jī)械化 6 德國(guó) 20 世紀(jì)在 40 年代主要生產(chǎn)和使用拋擲式收獲機(jī) 50 年代主要生產(chǎn)和使用升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@ 機(jī)和撿拾裝載機(jī) 進(jìn)行分段收獲 到 1970 年保有量達(dá)到 6205 臺(tái) 70 年代開始生產(chǎn)聯(lián)合收獲機(jī) 機(jī)型有 20 多種 均是原聯(lián)合收獲機(jī)的變型 其保有量達(dá)到 6 萬(wàn)臺(tái) 90 年代開始生產(chǎn)收獲 撿拾裝載 機(jī)和具有自動(dòng)分選裝置的聯(lián)合收獲機(jī) 日本在 1955 年以前使用畜力挖掘機(jī) 1955 年到 1965 年生 產(chǎn)懸掛式的拋擲式和升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī) 70 年代開始引進(jìn)英國(guó) 美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的聯(lián)合收獲機(jī) 并 研制適合日本國(guó)情的聯(lián)合收獲機(jī) 7 目前 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械大多采用升運(yùn)鏈條式聯(lián)合作業(yè) 技 術(shù)上已達(dá)到相當(dāng)高的水平 由于國(guó)外馬鈴薯采用機(jī)械化壟作種植形式 適應(yīng)這種特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的收獲 機(jī)械在中國(guó)難以適應(yīng)平作收獲 8 以內(nèi)蒙百事食品 中國(guó) 有限公司種薯基地進(jìn)口機(jī)為例 其全部實(shí) 現(xiàn)機(jī)械化作業(yè) 種植方式采用壟作 行距為 900mm 收獲機(jī)械為牽引式雙行聯(lián)合作業(yè) 多級(jí)鏈輸 送 配套動(dòng)力在 59 7kW 以上 一次完成挖掘 土 石 薯 秧分離 并可實(shí)現(xiàn)薯塊大小自動(dòng)分撿 自行裝車等功能該機(jī)為全液壓操縱 各機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)折疊運(yùn)輸 傷薯率極低 機(jī)體與薯塊可能接 觸部位均用橡膠件保護(hù) 又如 芬蘭康克公司生產(chǎn)的雙行馬鈴薯收獲機(jī)為牽引式 配套動(dòng)力為 33 6kW 以上 在拖拉機(jī)右側(cè)實(shí)現(xiàn)挖掘 土 薯 莖葉分離 薯塊直接裝袋裝箱 同時(shí) 該機(jī)可作 為撿拾機(jī)使用 后部工作臺(tái)為液壓升降式 薯塊或石頭可直接運(yùn)至田地頭 日本生產(chǎn)的主要為單行 履帶自走式聯(lián)合作業(yè)機(jī) 行走與輸送鏈 HST 無(wú)級(jí)變速 發(fā)動(dòng)機(jī)為水冷 4 沖程 3 缸柴油機(jī) 9 1 2 2 國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 新中國(guó)成立初期 我國(guó)收獲馬鈴薯采用人工刨或舊犁挖掘的落后方式 直到 20 世紀(jì) 60 年代中 期 馬鈴薯收獲機(jī)具的研制工作才逐步發(fā)展起來(lái) 研究人員在研究原西德 原蘇聯(lián) 日本 瑞士等 國(guó)外機(jī)具的基礎(chǔ)上 研制成功了升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī) 但是由于受當(dāng)時(shí)歷史條件的限制 沒能實(shí) 現(xiàn)大面積推廣和使用 20 世紀(jì) 70 年代中期 由于手扶拖拉機(jī)的大量推廣應(yīng)用 國(guó)內(nèi)又掀起了為手 扶拖拉機(jī)配套的馬鈴薯收獲機(jī)的研制高潮 成功研制了鼠籠式馬鈴薯收獲機(jī) 但受當(dāng)時(shí)的配套動(dòng)力 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 限制 未能生產(chǎn)和推廣 1979 年 12 國(guó)農(nóng)機(jī)展覽會(huì)后 國(guó)家將全部馬鈴薯收獲機(jī)樣機(jī)都投放在黑 龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 從而為馬鈴薯收獲機(jī)的研究工作創(chuàng)造了良好的條件 10 到 20 世紀(jì) 90 年代中期 由于國(guó)產(chǎn)小四輪拖拉機(jī)的大量推廣和應(yīng)用 研制馬鈴薯收獲機(jī)已被列 入重要日程 而此后 其市場(chǎng)需求旺盛 先后有小型升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī) 投放市場(chǎng) 并占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額 11 1 3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)存在的問題 我國(guó)研究馬鈴薯收獲機(jī)起步較晚發(fā)展緩慢 和發(fā)達(dá)國(guó)家相比只能望其項(xiàng)背 目前市場(chǎng)上流行的 一些機(jī)具中 存在如下問題 因此 難以大范圍推廣應(yīng)用 1 挖掘效率低 有些田間作業(yè)時(shí) 馬鈴薯挖掘不完全 有許多果實(shí)還在土層里 機(jī)器入土較淺 所以挖掘效率低是推廣使用馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)具的最大障礙 2 損失率高 因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)選擇不合理 造成挖掘不完全現(xiàn)象比較嚴(yán)重 果實(shí)在許多大的土 塊里 不能直接呈現(xiàn)在人們眼前 需要二次收獲 3 果仁完整性差 有些廠家設(shè)計(jì)的收獲機(jī)具 為了改善漏剝或田間挖掘不完全現(xiàn)象 一味追求 挖掘率的提高 造成很多果實(shí)破碎 從而降低了產(chǎn)品的商品價(jià)值 4 機(jī)具性能不穩(wěn)定 適應(yīng)性不高 當(dāng)土壤的含水率 硬度 果實(shí)形狀 大小 品種等因素發(fā)生 變化時(shí) 專門為某類馬鈴薯研究開發(fā)的專用機(jī)型馬鈴薯收獲機(jī)性能也會(huì)變的不理想 從而國(guó)內(nèi)能夠完成挖掘 振動(dòng)分離的馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)備由于實(shí)用性 技術(shù)性等原因 還未在全 國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模使用 12 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展歷史已經(jīng)有上百年了 其特點(diǎn)主要是能夠根據(jù)用戶的不同需求 在收 獲機(jī)上配備多種工作裝置 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的使用比較廣范 且以簡(jiǎn)單 高效的振動(dòng)式收獲機(jī)為 主的馬鈴薯收獲機(jī)搶占著全球很大市場(chǎng) 13 1 4 研究的內(nèi)容和方法 根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題以及未來(lái)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展要求 我選擇的是 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主要由動(dòng)力輸入裝置 傳動(dòng)裝置 挖掘裝置 振動(dòng)裝置組成 其中 動(dòng)力裝置是通過人操作小型拖拉機(jī)進(jìn)行牽引收獲機(jī)提供動(dòng)力 只需把馬鈴薯 收獲機(jī)通過三點(diǎn)懸掛連接在拖拉機(jī)上進(jìn)行田間作業(yè) 先確定我國(guó)已有馬鈴薯收獲機(jī)的類型 根據(jù)已有馬鈴薯收獲機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)振動(dòng)式 馬鈴薯收獲機(jī) 使收獲效率能滿足家庭及小型企業(yè)生產(chǎn)的要求 也就是馬鈴薯收獲機(jī)要能工作穩(wěn)定 操作簡(jiǎn)便 成本低 保證挖掘率高 馬鈴薯完整率高 果實(shí)和土壤分離效果好等優(yōu)點(diǎn) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1 5 預(yù)期目標(biāo) 1 收獲機(jī)操作方便 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 成本低 使用壽命長(zhǎng) 2 馬鈴薯完整率高 馬鈴薯和土壤分離效果好 3 可以在各種田間作業(yè) 安裝靈活 挖掘效率高 人工勞動(dòng)量少 同時(shí)動(dòng)力上要消耗少 4 制造價(jià)格便宜 容易普及 能滿足家庭使用的要求 1 6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 該機(jī)動(dòng)力源于拖拉機(jī)提供牽引動(dòng)力和動(dòng)力輸出的回轉(zhuǎn)力實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳輸 再經(jīng)偏心輪把回轉(zhuǎn)力 變化成上下振動(dòng) 該振動(dòng)為挖掘的碎土和果實(shí)進(jìn)行振動(dòng)分離 1 選擇合適動(dòng)力傳遞方式 設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置 2 運(yùn)用Auto CAD軟件 繪制二維零件圖和裝配圖 3 利用Solidworks進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì) 完成整機(jī)各零部件的三維建模 1 7 工作條件及解決方法 塔里木大學(xué)位于南疆中心位置 校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠 微機(jī)室 土槽實(shí)驗(yàn)室 農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 等 設(shè)計(jì)條件良好 為項(xiàng)目開展提供了場(chǎng)地和基本條件 校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境 機(jī)械電氣化工 程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和機(jī)械加工制造設(shè)備 并且?guī)熧Y力量雄厚 可以滿足對(duì)振動(dòng)式馬鈴薯收 獲機(jī)設(shè)計(jì)的工作條件 2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)總體設(shè)計(jì) 2 1 收獲機(jī)的典型方法和方案選擇 振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)主要由機(jī)架 正牽引 架 偏牽引架 振動(dòng)篩 振動(dòng)挖掘鏟 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 地輪 振動(dòng)篩傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成 挖掘機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 1 軸承 2 正牽引架 3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 4 機(jī)架 5 振動(dòng)篩 6 地輪 7 振動(dòng)架 8 偏心輪 9 挖掘鏟 圖2 1 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主視側(cè)視的整體結(jié)構(gòu)示意圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的振動(dòng)工作原理 挖掘機(jī)通過家用小型拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛方式進(jìn)行馬鈴薯挖掘作業(yè) 挖掘鏟和分離篩的振動(dòng)動(dòng)力 由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力輸出 通過萬(wàn)向傳動(dòng)軸 3 經(jīng)偏心輪 8 一端輸入 偏心輪與另一端通過 鉸接臂與振動(dòng)架的約束將動(dòng)力傳遞給振動(dòng)架 7 振動(dòng)架 7 的上下運(yùn)動(dòng)通過連接板帶動(dòng)挖掘鏟 9 和振 動(dòng)分離篩 5 產(chǎn)生在機(jī)架內(nèi)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 最終實(shí)現(xiàn)挖掘鏟與分離篩同時(shí)的振動(dòng) 完成馬鈴薯挖掘 和分離 鋪放于地面工作 從而完成馬鈴薯的分段收獲作業(yè) 2 3 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù) 馬鈴薯挖掘機(jī)主要應(yīng)用于西南山區(qū) 小地塊 坡度大 多石塊等條件地塊 其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合西 南地區(qū) 小地塊區(qū)域 小區(qū)育種等馬鈴薯種植的農(nóng)藝要求 該機(jī)采用偏牽引結(jié)構(gòu) 以適應(yīng)小壟馬 鈴薯挖掘作業(yè) 避免拖拉機(jī)作業(yè)時(shí)壓壟或挖掘機(jī)不能正對(duì)壟挖掘等問題的出現(xiàn) 提高馬鈴薯收獲的 效率和收獲質(zhì)量 該機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 表 2 3 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 整機(jī)外形 1550 866 1050 mm 動(dòng)力 18 21 KW 整機(jī)質(zhì)量 110 左右 kg 作業(yè)行數(shù) 1 作業(yè)幅寬 460 左右 mm 挖掘深度 100 200 mm 挖掘鏟與地面傾角 20 左右 適應(yīng)行距 700 900 mm 3 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 3 1 牽引架設(shè)計(jì) 馬鈴薯挖掘機(jī)不能正對(duì)壟進(jìn)行挖掘作業(yè) 可以選擇三點(diǎn)懸掛的牽引方式 這種牽 引方式的設(shè)計(jì)使該機(jī)器有更好的通用性 可以滿足多地區(qū)小地塊的馬鈴薯挖掘作業(yè) 牽引架結(jié)構(gòu)如圖所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 A B 1 上懸掛 2 下懸掛 3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 圖 3 1 牽引架 3 2 振動(dòng)分離篩設(shè)計(jì) 振動(dòng)分離篩主要完成土薯分離工作 不同長(zhǎng)度的桿條焊接在 U 型支架上 桿條間距 40 mm 振動(dòng)分離篩通過彎板支架與搖臂相連接 在振動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)下振動(dòng) 篩面對(duì)挖掘的土薯混合物有拋起 的作用 有較強(qiáng)的整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 如下圖所示 圖 3 3 振動(dòng)篩 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 3 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 挖掘鏟主要完成土薯挖掘工作 挖掘機(jī)振動(dòng)架帶動(dòng)挖掘鏟斜拉桿使挖掘鏟前后擺動(dòng) 挖掘鏟尾 部焊接桿條 桿條的主要作用是分離土薯 避免挖掘鏟與振動(dòng)分離篩之間由于間隙過大使薯塊掉落 采用一體式挖掘鏟 切土效果更好 挖掘鏟平滑鋒利 可以避免薯塊從挖掘鏟的兩側(cè)漏出被機(jī)器擠 壓和被土壤覆蓋 4 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 4 1 挖掘鏟 振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 圖 4 1 挖掘鏟 振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 為構(gòu)件 i 鉸鏈點(diǎn)連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 為構(gòu)件 3 質(zhì)心到鉸鏈點(diǎn) C 連線與兩鉸鏈點(diǎn)1a C3a 連線的角度 逆時(shí)針為正 為構(gòu)件 4 質(zhì)心到鉸鏈點(diǎn) D 連線與兩鉸鏈點(diǎn)連線的角度 逆時(shí)針為D4a 正 為 O D 兩點(diǎn)連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆時(shí)針為正 為 OA 桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 a rad s 1 根據(jù)挖掘鏟 振動(dòng)分離篩的三維模型 設(shè)置相應(yīng)的材料屬性 確定各自質(zhì)心坐標(biāo) 進(jìn)而確定質(zhì)心位 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 置 由于挖掘鏟與振動(dòng)分離篩有質(zhì)量對(duì)稱平面 且平行于此平面運(yùn)動(dòng) 可將挖掘鏟與振動(dòng)分離篩機(jī) 構(gòu)轉(zhuǎn)化為對(duì)稱平面上的平面連桿機(jī)構(gòu) 挖掘鏟 振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 4 1 所示 以 O 為原點(diǎn)建 立 直角坐標(biāo)系 作封閉矢量多邊型 建立矢量方程如下xyO OA AB OC CB 4 1 OD DE OF FE 4 2 由矢量方程建立位移方程有 5432sinsincoco iissaLyaLyxxFDAc 式中 為構(gòu)件上某點(diǎn) j 鉸鏈點(diǎn)或任意點(diǎn) A B C 的坐標(biāo) Li 為構(gòu)件 i 1 2 3 的兩xjy 鉸鏈點(diǎn)間的距離 為構(gòu)件 i 鉸鏈點(diǎn) 6 連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆 時(shí)針方向?yàn)檎?1a 對(duì)于整機(jī)連桿機(jī)構(gòu)本文只對(duì)挖掘鏟 振動(dòng)分離篩機(jī) 構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 目的是分析 2 個(gè)構(gòu)件 工作時(shí)質(zhì)心加速度的變化規(guī)律 進(jìn)而分析 2 個(gè)構(gòu)件慣性力的抵消情況 如圖 3c 所示 起始位置 OAD 逆時(shí)針擺動(dòng) 角位移為 角速度為 角加速度為 參數(shù)為與時(shí)間 t 有關(guān)的變量 將方程組 3 中的第一式對(duì)時(shí)間求導(dǎo) 得 4 5 33221sinsisinaLaLOA 式中 LOA 為構(gòu)件上點(diǎn) A 鉸鏈點(diǎn)或任一點(diǎn) 與 O 的距離 mm 為 i 構(gòu)件的角速度 rad s 1 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 3 由式 4 5 得 xy 3212sinaLaOA 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 2 由式 4 5 得 xy 3213sinaLaOA 將式 5 對(duì)時(shí)間求導(dǎo) 得 4 6 3233222121 cossincossicossin aaaaLOA 式中 為 i 構(gòu)件的角加速度 rad s2 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 2 由式 4 6 得 XY 23 232311sincoscosinaLaLaaLOAA 將方程組 4 4 中的第一式對(duì)時(shí)間求導(dǎo) 得 4 7 5544sinsisiaOD 式中 為 O D 兩點(diǎn)連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆 時(shí)針方向?yàn)檎?LOD 構(gòu)件上a 點(diǎn) D 鉸鏈點(diǎn)或任一 點(diǎn) 與 O 的距離 mm 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 5 由式 4 7 XY 得 544sinaLaOD 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 4 由式 4 7 得 xy 54545sinaLaOD 將式 4 7 對(duì)時(shí)間求導(dǎo) 得 4 8 525542442 cossincossicossin aaLaLODODOD 將 坐標(biāo)系繞 O 點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 由式 4 8 得 XY 5 54 54 2452254 sincscsi aLa ODODD D 點(diǎn)的位移方程 4 9 ODDayxsinco 挖掘鏟 BC 位移方程 4 10 CCaLyx333sinco 式中 為質(zhì)心到鉸鏈點(diǎn) C 連線與梁鉸鏈點(diǎn)連線的角度 逆時(shí)針方向?yàn)檎?為構(gòu)件 3 ica CL3 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 質(zhì)心與鉸鏈點(diǎn) C 的 距離 mm 振動(dòng)分離篩 DE 質(zhì)心位移方程為 4 11 DDaLyx444sinco D 點(diǎn)的加速度方程為 4 12 ODODODaayxsincoscoi 2 式中 為 D 點(diǎn)在 x y 方向上的加速度 mm s2 挖掘鏟 BC 質(zhì)心加速度方程為 xy 4 13 CCC aLaL323333 sincoscoin 式中 xi 為 i 構(gòu)件質(zhì)心在 x y 方向上的加速度 mm s2 振動(dòng)分離篩 DE 質(zhì)心加速度為 y 4 14 DDD aLaL424444 sincoscoin 式中 L 4D 為構(gòu)件 4 質(zhì)心與鉸鏈點(diǎn) D 的距離 mm 以圖 3c 所示 OA 所在位置開始逆時(shí)針 擺動(dòng)時(shí)的振動(dòng)位置為起點(diǎn) 分析挖掘鏟 振動(dòng)分離篩質(zhì)心加速度變化規(guī)律 根據(jù)桿件設(shè)計(jì)尺 寸及極限狀態(tài)位置可知 L3C 166 mm L 4D 461 mm L OD 330 mm 在整個(gè)周期內(nèi) 角度變化范圍為 171 5 3 3C 175 5 20 5 4 4D 23 3C 113 5 4D 14 角度以逆時(shí)針方向?yàn)檎?根據(jù)構(gòu)件 在兩個(gè)極限位置的各個(gè)參數(shù)值及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程分析挖掘鏟 BC 和振動(dòng)分離篩 DE 質(zhì)心在 x y 方向 的加速度變化規(guī)律 挖掘鏟 BC 質(zhì)心加速度在整個(gè)運(yùn)動(dòng)行程的兩個(gè)極限 位置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 x 正向 到達(dá)極限位置之前逐漸增加 x 負(fù)方向 回程運(yùn)動(dòng)逐漸減小 x 負(fù)方向 到達(dá)初始極 限位置之前逐漸增大 x 正方向 振動(dòng)分離篩 DE 質(zhì)心加速度在整個(gè)運(yùn)動(dòng)行程的 2 個(gè)極限位 置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 x 負(fù)方向 到達(dá)極限位置之前逐漸增加 x 正方向 回程 運(yùn)動(dòng)逐漸減小 x 正方向 到達(dá)初始極限位置之前逐漸增加 x 負(fù)方向 挖掘鏟 BC 質(zhì)心加 速度在整個(gè)運(yùn)動(dòng)行程的 2 個(gè)極限位置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 y 正方向 到達(dá)極限位 置之前逐漸增大 y 負(fù)方向 回程運(yùn)動(dòng)逐漸減小 y 負(fù)方向 到達(dá)極限位置之前逐漸增大 y 正方向 振動(dòng)分離篩 DE 質(zhì)心加速度在整個(gè)運(yùn)動(dòng)行程的兩個(gè)極限位置變化規(guī)律為 初始位置逐 漸減小 y 正方向 到達(dá)極限位置之前逐漸增加 y 負(fù)方向 回程運(yùn)動(dòng)逐漸減小 y 負(fù)方向 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 到達(dá)初始極限位置之前逐漸增加 y 正方向 直到回到初始極限位置 理論分析得出一個(gè)行程 周期內(nèi) 挖掘鏟 振動(dòng)分離 篩 x 方向質(zhì)心加速度在 2 個(gè)極限位置附近時(shí)方向相反 y 方 向質(zhì)心 加速度在 2 個(gè)極限位置附近時(shí)加速度方向相同 5 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)與選用 5 1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 本機(jī)械所適用的作業(yè)田的壟長(zhǎng)長(zhǎng)度大于 200m 壟距為 800mm 壟高 250mm 結(jié)薯深度為 150 200 mm 馬鈴薯挖掘機(jī)可配套動(dòng)力為約翰迪爾 280 型拖拉機(jī) 功率為 20 6kW 動(dòng)力輸出軸的 轉(zhuǎn)速為 540r min 拖拉機(jī)提供牽引 如圖 5 1 2 所示萬(wàn)向傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu) 通過萬(wàn)向傳動(dòng)軸對(duì)機(jī)器進(jìn)行 動(dòng)力傳輸 經(jīng)過萬(wàn)向傳動(dòng)軸傳給振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)振動(dòng)所需的力 該機(jī)器前進(jìn)的動(dòng)力是由拖拉機(jī) 三點(diǎn)懸掛所提供的牽引力 使其在田間作業(yè) 14 圖 5 1 2 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 5 2 軸的校核 在機(jī)器工作過程中 軸的工作需要克服機(jī)架施加的摩擦和撞擊 要計(jì)算其可靠性 所以可以先 計(jì)算出軸的最小直徑 經(jīng)過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版可得知計(jì)算軸的最小直徑的公式 軸的最小直 徑為 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 7 1 63339 5021PpdCmn 式中 滾軸最小直徑 mm d 軸的許用扭切應(yīng)力 Ma P 傳遞到軸上的功率 kW 軸的轉(zhuǎn)速 nmin r C 軸的材料和承載情況確定的常數(shù) 根據(jù)上面算出來(lái)的已知數(shù)據(jù)可知 軸的轉(zhuǎn)速 n 540r min 軸的輸入功率 P 20 6kw 軸的扭矩 mNnPT 28 364540 2954 由于此軸是用來(lái)實(shí)現(xiàn)果秧分離工作的 因此是比較重要的軸 選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 抗 拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 MPa60 a3 因此經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)資料可得 P 0 23 n 290r min1 Ckw 將數(shù)據(jù)代入式 7 1 得 mnPC72 903 1d3 因此此軸滿足受力要求 可以滿足工作需要 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)經(jīng)過了一年左右的時(shí)間 大致經(jīng)過了以下階段 1 查閱研究國(guó)內(nèi)外馬鈴薯的發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)資料 2 設(shè)計(jì)選擇振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的主要?jiǎng)恿斎胙b置 傳動(dòng)裝置 挖掘裝置 振動(dòng)裝置組成 3 根據(jù)要求制作機(jī)器三維模型 及分析主要零件受力情況 4 對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 選擇合適材料 最終設(shè)計(jì)出能滿足工作要求的機(jī)械 最終設(shè)計(jì)完成的模型 我在市場(chǎng)上原有的產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn) 在振動(dòng)篩后面加了一個(gè)可以調(diào)節(jié)刀具和 地面夾角的軸 使他的適用性更強(qiáng) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 致 謝 經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的辛勤與忙碌 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲 由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏 在設(shè)計(jì)過程中難 免有許多問題會(huì)考慮不周 如果沒有吳明清老師的悉心指導(dǎo)與督促 以及設(shè)計(jì)小組的同學(xué)們的幫助 與支持 也許畢業(yè)設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利的完成 畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 吳明清老師耐心的指導(dǎo)使我們受益匪淺 他扎實(shí)的理論知識(shí)與豐富的實(shí)踐經(jīng) 驗(yàn)給我留下了深刻的印象 也正是老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的教學(xué)態(tài)度使我們從畢業(yè)設(shè)計(jì)中真正的學(xué)會(huì)了學(xué)以 致用 將課本知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)中所遇到的問題相聯(lián)系 整合了自己在校所學(xué)的專業(yè)知識(shí) 同時(shí)提高 了我們發(fā)現(xiàn)問題 解決問題的能力 從機(jī)械設(shè)計(jì)開始到最后的設(shè)計(jì)完成 吳老師對(duì)于專業(yè)知識(shí)嚴(yán)謹(jǐn) 的學(xué)習(xí)精神以及對(duì)于設(shè)計(jì)過程嚴(yán)格的要求態(tài)度成為我們?cè)诮窈髮W(xué)習(xí)以及工作中良好的榜樣 在此謹(jǐn) 向?yàn)槲覀儺厴I(yè)設(shè)計(jì)小組辛苦了一學(xué)期的老師致以最真誠(chéng)的謝意 回望這一學(xué)期 似乎忙碌與緊張充滿了整個(gè)設(shè)計(jì)過程 但是因?yàn)橛辛诵〗M成員們的關(guān)懷與幫助 使得設(shè)計(jì)的過程也充滿了歡樂 我們共同研究 相互討論 遇到問題一起解決 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì) 我們學(xué)習(xí)的檢驗(yàn) 同時(shí)也是鍛煉我們與他人協(xié)同工作的好機(jī)會(huì) 在最后我要感謝學(xué)校 學(xué)院對(duì)我們的培養(yǎng) 為我們的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造良好環(huán)境 提供優(yōu) 質(zhì)的學(xué)習(xí)研究條件 伴隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束 我們也將離開校園 有過少耕耘就有多少收獲 相信 我們走出校園后能將自己的價(jià)值體現(xiàn)出來(lái) 回報(bào)父母 回報(bào)學(xué)校 為社會(huì)做自己力所能及的貢獻(xiàn) 再一次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們 感謝母校給我的一切學(xué)習(xí)機(jī)會(huì) 最后祝大家 在今后的工作和生活中一切順利 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 參考文獻(xiàn) 1 王公仆 蔣金琳 田艷清 等 馬鈴薯機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) J 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 2014 01 11 15 2 夏振遠(yuǎn) 陳學(xué)永 振動(dòng)挖掘機(jī)的研究綜述 J 機(jī)電技術(shù) 2014 03 133 137 3 谷茂 薛世明 中國(guó)馬鈴薯栽培史考略 J 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1997 01 77 81 4 王博煒 4VM 550A 型馬鈴薯挖掘收獲機(jī) J 農(nóng)業(yè)科技與信息 1998 06 37 5 安思明 白淑霞 馮學(xué)贊 試論我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路 J 馬鈴薯雜志 2000 4 46 47 6 孫蕓 我國(guó)馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2000 07 26 28 7 孫恒 機(jī)械原理 M 西安高等教育出版社 2006 04 7 9 8 張會(huì)芳 沈慧平 楊延力 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩主機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)慣性力和驅(qū)動(dòng)力距的優(yōu)化平衡 J 常州工學(xué)院學(xué)報(bào) 2008 02 17 22 9 文學(xué)洙 廉哲滿 影響振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)作業(yè)性能的主要參數(shù) J 延邊大學(xué)學(xué)報(bào) 2007 03 199 202 10 張華 吳建民 孫偉 等 4UM 640 型振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研 究 2014 02 264 268 11 呂冰 振動(dòng)式花生收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 D 泰安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013 08 20 12 尹兆剛 蔣金琳 王東偉 等 小型番薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)與田間試驗(yàn) J 農(nóng)機(jī)化研究 2012 10 114 116 13 呂金慶 田忠恩 楊穎 等 4U2A 型雙行馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2015 06 17 24 14 楊莉 馬鈴薯挖掘機(jī)擺動(dòng)分離篩的仿真與參數(shù)優(yōu)化 D 呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009 15 李寶筏 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) M 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 2003 199 201 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16