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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計 中期檢查記錄表 2016 年 4 月 18 日 學(xué)生姓名 付東輝 班級 農(nóng)機 16 2 課題名稱 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 課題完成進度 學(xué)生自述 第 1 周 第 2 周 查找相關(guān)資料 了解國內(nèi)馬鈴薯收獲機現(xiàn)狀 第 3 周 第 5 周 根據(jù)參考文獻中收獲機的工作原理及特點 構(gòu)思設(shè)計 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 計算選擇主要零件 第 9 周 第 10 周 撰寫設(shè)計說明書 對部分問題修改 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 由于時間較短及自身精力投入不足 做設(shè)計時不夠仔細 認真 致 使三維圖 二維圖 說明書等過于粗糙 不夠精確 改進措施 之后 在有時間的時候多關(guān)注畢業(yè)設(shè)計 進一步優(yōu)化和改進 在工 作時仔細 認真 指導(dǎo)教師意見 課題進展情況 優(yōu)缺點 整改措施等 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計 任務(wù)書 學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 農(nóng)機 16 2 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué)號 8031212213 課題名稱 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 起止時間 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 馬鈴薯的營養(yǎng)價值非常高 市場潛力巨大 在國外 大約占 40 的馬 鈴薯加工成食品后進入消費市場 中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在日前召 開的中國馬鈴薯學(xué)術(shù)年會上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng)性強 經(jīng) 濟價值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧基地 享受與水 稻 小麥等商品糧基地同樣的財稅待遇 這將是保證我國糧食安全的有效 手段馬鈴薯收獲機是當(dāng)代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 擬定工作進度 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 寫作開題報告 制定論文大綱 第 20 30 周 完成畢業(yè)論文的初稿 設(shè)計振動式馬鈴薯收獲機裝置的 三維實體模型圖 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 對振動式馬鈴 薯收獲機試驗裝置進行傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計 第 41 周 編寫答辯提綱 準(zhǔn)備答辯 第 42 周 答辯 要參考文獻 1 王公仆 蔣金琳 田艷清 等 馬鈴薯機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J 中國農(nóng)機化學(xué)報 2014 01 11 15 2 夏振遠 陳學(xué)永 振動挖掘機的研究綜述 J 機電技術(shù) 2014 03 133 137 3 谷茂 薛世明 中國馬鈴薯栽培史考略 J 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 1997 01 77 81 4 王博煒 4VM 550A 型馬鈴薯挖掘收獲機 J 農(nóng)業(yè)科技與信息 1998 06 37 5 孫蕓 我國馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)機械 2000 07 26 28 6 孫恒 機械原理 M 西安高等教育出版社 2006 04 7 9 任務(wù)下達人 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)下達人為指導(dǎo)教師 2 此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(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 號號題題 名名頁頁 碼碼備備注注1畢業(yè)論文（設(shè)計）定稿2畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書3畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告4中期檢查記錄表5指導(dǎo)教師（評閱）打分表6答辯情況記錄表7綜合成績評定表200 年 月 第 期 0 振 動 式 馬 鈴 薯 收 獲 機 的 設(shè) 計 付東輝 吳明清 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘 要 本文設(shè)計的振動式馬鈴薯收獲機是一種常用機械設(shè)備 能夠高效的進行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè) 計能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時也節(jié)省時間 本課題設(shè)計的主要內(nèi)容是振動式馬鈴 薯收獲機的設(shè)計 主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機的總體設(shè)計 振動 原理的設(shè)計 分離裝置的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容 在此基礎(chǔ)上對馬鈴薯收獲機機體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動比等進行了詳細的計算和說明 關(guān)鍵詞 振動式 馬鈴薯 設(shè)計 收獲機 中圖分類號 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 引言 馬鈴薯的營養(yǎng)價值非常高 市場潛力巨大 在國外 大約占 40 的馬鈴薯加工成食品后進入消費市場 在國 內(nèi) 一向被國人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突 然間在市場上風(fēng)靡起來 在北京 上海 廣州及西安等 全國大中城市 以馬鈴薯條 馬鈴薯泥為基本原料的麥 當(dāng)勞 肯德基食品已占據(jù)我國快餐市場的半壁江山 而 從各種渠道進口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而 來 i 中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在日前召開的中國 馬鈴薯學(xué)術(shù)年會上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng) 性強 經(jīng)濟價值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國家 糧食商品糧基地 享受與水稻 小麥等商品糧基地同樣 的財稅待遇 這將是保證我國糧食安全的有效手段馬鈴 薯收獲機是當(dāng)代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 在進行田 間馬鈴薯收獲時 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進行揀 拾 ii 市場上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費時費力 因為傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進行挖掘收獲 需要大量人力進行收獲 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行收獲 因此根據(jù)這一情 況 研制出了一種小型家用振動式馬鈴薯收獲機 該振 動式馬鈴薯收獲機因其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 所 以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖 拉機進行牽引帶動 就可以很好地進行馬鈴薯挖掘收獲 iii 本文設(shè)計的振動式馬鈴薯收獲機是一種常用機械設(shè) 備 能夠高效的進行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè)計能夠 大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時也節(jié)省 時間 本課題設(shè)計的主要內(nèi)容是振動式馬鈴薯收獲機的 設(shè)計 主要通過對數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機的總體設(shè)計 振動原理的設(shè)計 分離裝置 的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容 iv 在此基礎(chǔ)上對馬 鈴薯收獲機機體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動比等進行了詳細的計 算和說明 1 設(shè)計原理及機構(gòu) 1 1 設(shè)計原理 根據(jù)我國馬鈴薯收獲機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題以及 未來馬鈴薯收獲機的發(fā)展要求 我選擇的是振動式馬鈴 薯收獲機的設(shè)計 家用振動式馬鈴薯收獲機主要由動力 輸入裝置 傳動裝置 挖掘裝置 振動裝置組成 其中 動力裝置是通過人操作小型拖拉機進行牽引收獲機提供 動力 只需把馬鈴薯收獲機通過三點懸掛連接在拖拉機 上進行田間作業(yè) 先確定我國已有馬鈴薯收獲機的類型 根據(jù)已有馬 鈴薯收獲機的原理及結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計振動式馬鈴薯收獲 機 使收獲效率能滿足家庭及小型企業(yè)生產(chǎn)的要求 也 就是馬鈴薯收獲機要能工作穩(wěn)定 操作簡便 成本低 保證挖掘率高 馬鈴薯完整率高 果實和土壤分離效果 好等優(yōu)點 挖掘機通過家用小型拖拉機的三點懸掛方式進行馬 鈴薯挖掘作業(yè) 挖掘鏟和分離篩的振動動力由拖拉機動 力輸出軸提供動力輸出 通過萬向傳動軸 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架的約束 將動力傳遞給振動架 7 振動架 7 的上下運動通過連接 板帶動挖掘鏟 9 和振動分離篩 5 產(chǎn)生在機架內(nèi)的上下往 復(fù)運動 最終實現(xiàn)挖掘鏟與分離篩同時的振動 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 振動式馬鈴薯收獲機結(jié)構(gòu)示意 如圖 1 所示 1 軸承 2 正牽引架 3 萬向傳動軸 4 機架 5 振動篩 6 地輪 7 振動架 8 偏心輪 9 挖掘鏟 圖 1 振動式馬鈴薯收獲機主視側(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 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 拉機作業(yè)時壓壟或挖掘機不能正對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 配套動力 kW h 1 20kW 以上的拖拉機 2 關(guān)鍵部件設(shè)計 2 1 牽引架設(shè)計 馬鈴薯挖掘機不能正對壟進行挖掘作業(yè) 可以選 擇三點懸掛的牽引方式 這種牽引方式的設(shè)計使該機器 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 萬向傳動軸 圖 2 1 牽引架 Fig 2 1Traction frame 200 年 月 第 期 2 2 2 振動分離篩設(shè)計 振動分離篩主要完成土薯分離工作 不同長度的桿 條焊接在 U 型支架上 桿條間距 40 mm 振動分離篩 通過彎板支架與搖臂相連接 在振動架的驅(qū)動下振動 篩面對挖掘的土薯混合物有拋起的作用 有較強的整機 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 2 3 其它部件 挖掘鏟主要完成土薯挖掘工作 挖掘機振動架 帶動挖 掘鏟斜拉桿使挖掘鏟前后擺動 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)漏出被機器擠壓和 被土壤覆蓋 3 田間試驗與結(jié)果 3 1 試驗基本條件 2014 年 9 月末在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊農(nóng)場試驗基地 作業(yè)面積 2 5 hm2 黑黏土 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試 驗基地 作業(yè)面積 4 hm2 黑黏土 進行了田間收獲試 驗 試驗地為旱地壟播 試驗區(qū)的壟長長度大于 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 馬鈴薯挖掘機配 套動力為約翰迪爾 280 型拖拉機 功率為 20 6 kW 3 2 試驗結(jié)果 本收獲機試驗結(jié)果 如表 1 所示 表 3 試驗方案及試驗結(jié)果 Table 3 Test plan and experimental data 試驗因素試驗號 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 因素 A 水平根據(jù)振動篩 傾 角極限范圍 0 10 選定 因素 B 水平根據(jù)機器實 際作 業(yè)速度選定 4U1Z 型振動式馬鈴薯挖掘機設(shè)計要求 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 此時挖掘機作業(yè)速度約為 4 km h 該因素范 圍的 選定恰好滿足設(shè)計要求的作業(yè)速度 因素 C 水平根 據(jù)拖 拉機動力輸出軸轉(zhuǎn)速選定 拖拉機動力輸出軸轉(zhuǎn)速有 540 4 結(jié)論 1 整機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 本振動式馬鈴薯收獲機首次提出了鉸臂連接機 構(gòu) 可以實現(xiàn)各個指標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié) 本收獲機機動土量 在 25 30 左右 土壤擾動性較小 3 挖掘后的果實裸露在地表 完整度高 整個工 作過程簡單 抗干擾能力強 由于是單行收獲 所以效 率稍微低一些 參考文獻 1 王公仆 保護性耕作技術(shù)與機具 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 中國特色保護性耕作技術(shù) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2003 19 3 14 3 賈延明 尚長青 張振國 振動式馬鈴薯收獲機設(shè)計研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2002 18 1 78 82 4 李洪文 陳君達 鄧 健 等 旱地馬鈴薯收獲機械化保護 性耕作技術(shù)及機具研究 J 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2000 5 4 68 72 5 孫福輝 封 俊 宋衛(wèi)堂 等 中國馬鈴薯栽培史考略 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 1998 8 29 31 34 6 徐迪娟 李問盈 王慶杰 4UM 640 型振動式馬鈴薯 挖掘機的設(shè)計與試驗 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 J 中 國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2006 11 3 75 78 7 姚宗路 王曉燕 李洪文 等 影響振動式馬鈴薯挖掘機作 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)代收獲機械工程 M 北京 機械工業(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 綜合成績評定表 學(xué)生姓名 付東輝 班級 16 2 論文 設(shè)計 題目 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 評定項目 指導(dǎo)教師評分 20 評閱教師評分 20 答辯小組評分 60 原始得分 百分制 按評分比例 折合得分 總分 等級 評定 根據(jù)指導(dǎo)教師 評閱教師 答辯專家組評審意見 經(jīng) 綜合評定 該生畢業(yè)論文 設(shè)計 的等級為 學(xué)院答辯委員會負責(zé)人 簽字 年 月 日 2016 屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文 設(shè)計 資料 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué) 號 8031212213 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 2 機械電氣化工程學(xué)院制 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 學(xué)生姓名 付東輝 學(xué) 號 8031212213 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 2 指導(dǎo)老師 吳明清 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計 前 言 馬鈴薯的營養(yǎng)價值非常高 市場潛力巨大 在國外 大約占40 的馬鈴薯加工成食品后進入 消費市場 在國內(nèi) 一向被國人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突然間在市場上風(fēng)靡起來 在北京 上海 廣州及西安等全國大中城市 以馬鈴薯條 馬鈴薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞 肯德 基食品已占據(jù)我國快餐市場的半壁江山 而從各種渠道進口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾 而來 中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在日前召開的中國馬鈴薯學(xué)術(shù)年會上指出 馬鈴薯是一種 產(chǎn)量高 適應(yīng)性強 經(jīng)濟價值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧基地 享受與水 稻 小麥等商品糧基地同樣的財稅待遇 這將是保證我國糧食安全的有效手段馬鈴薯收獲機是當(dāng) 代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備 在進行田間馬鈴薯收獲時 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進行揀 拾 市場上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費時費力 因為傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進 行挖掘收獲 需要大量人力進行收獲 而且工作后的土地成塊狀 馬鈴薯的揀拾還需要破碎土壤 進行收獲 因此根據(jù)這一情況 研制出了一種小型家用振動式馬鈴薯收獲機 該振動式馬鈴薯收 獲機因其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 所以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖 拉機進行牽引帶動 就可以很好地進行馬鈴薯挖掘收獲 本文設(shè)計的振動式馬鈴薯收獲機是一種常用機械設(shè)備 能夠高效的進行馬鈴薯的挖掘工作 本次設(shè)計能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時也節(jié)省時間 本課題設(shè)計的主要內(nèi) 容是振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了 收獲機的總體設(shè)計 振動原理的設(shè)計 分離裝置的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容 在此基礎(chǔ)上 對馬鈴薯收獲機機體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動比等進行了詳細的計算和說明 關(guān)鍵詞 振動式 挖掘 馬鈴薯 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 國內(nèi)外葵花籽去殼機發(fā)展?fàn)顩r 1 1 3 國內(nèi)外馬鈴薯收獲機存在的問題 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 振動式馬鈴薯收獲機總體設(shè)計 4 2 1 收獲機的典型方法和方案選擇 4 2 2 振動式馬鈴薯收獲機的振動工作原理 5 2 3 整機主要的技術(shù)參數(shù) 6 3 整機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 6 3 1 牽引架設(shè)計 6 3 3 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 4 整機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 8 4 1 挖掘鏟 振動分離篩機構(gòu)運動學(xué)分析 8 5 動力裝置的設(shè)計與選用 12 5 1 傳動系統(tǒng)的確定 12 5 2 軸的校核 12 總 結(jié) 14 致 謝 15 參考文獻 16 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 0 1 緒論 1 1 課題研究的意義 馬鈴薯的營養(yǎng)價值非常高 市場潛力巨大 在國外 大約占 40 的馬鈴薯加工成食品后進入消 費市場 在國內(nèi) 一向被國人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突然間在市場上風(fēng)靡起來 在北 京 上海 廣州及西安等全國大中城市 以馬鈴薯條 馬鈴薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞 肯德基食品 已占據(jù)我國快餐市場的半壁江山 而從各種渠道進口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來 1 中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在日前召開的中國馬鈴薯學(xué)術(shù)年會上指出 馬鈴薯是一種產(chǎn)量高 適應(yīng)性強 經(jīng)濟價值大的作物 應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧基地 享受與水稻 小麥等 商品糧基地同樣的財稅待遇 這將是保證我國糧食安全的有效手段馬鈴薯收獲機是當(dāng)代馬鈴薯收獲 不可或缺的設(shè)備 在進行田間馬鈴薯收獲時 必須將土層里的馬鈴薯翻出再進行揀拾 2 市場上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低 費時費力 因為傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進行 挖掘收獲 需要大量人力進行收獲 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行 收獲 因此根據(jù)這一情況 研制出了一種小型家用振動式馬鈴薯收獲機 該振動式馬鈴薯收獲機因 其體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 所以制造成本低 而且馬鈴薯挖掘效率高 只需要小型拖拉機進行 牽引帶動 就可以很好地進行馬鈴薯挖掘收獲 3 本文設(shè)計的振動式馬鈴薯收獲機是一種常用機械設(shè)備 能夠高效的進行馬鈴薯的挖掘工作 本 次設(shè)計能夠大大的提高收獲效率 可以減少人力物力 同時也節(jié)省時間 本課題設(shè)計的主要內(nèi)容是 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 主要通過對數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較與選擇 完成了收獲機的總 體設(shè)計 振動原理的設(shè)計 分離裝置的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容 4 在此基礎(chǔ)上對馬鈴薯收 獲機機體的結(jié)構(gòu)尺寸 傳動比等進行了詳細的計算和說明 1 2 國內(nèi)外葵花籽去殼機發(fā)展?fàn)顩r 1 2 1 國外馬鈴薯收獲機發(fā)展現(xiàn)狀 國外很早就研制馬鈴薯收獲裝置了 從農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展過程來看 馬鈴薯收獲機發(fā)展較遲緩 只是近 50 年才發(fā)展到較高水平 國外馬鈴薯機械化收獲起步早 發(fā)展快 技術(shù)水平高 在 20 世紀 40 年代初前蘇聯(lián) 美國就開始研制推廣應(yīng)用馬鈴薯收獲機了 50 年代末期全面實現(xiàn)了生產(chǎn)機械化 70 80 年代 德 英 法 意大利 瑞士 波蘭 匈牙利 日本和韓國亦相繼實現(xiàn)了馬鈴薯生產(chǎn) 機械化 國外馬鈴薯收獲機械的技術(shù)水平相當(dāng)高 不但生產(chǎn)率高而且高新技術(shù)已融于機具之中 如 采用振動 液壓技術(shù)進行挖掘 采用傳感技術(shù)控制土壤喂人量 馬鈴薯傳運量以及分級裝載 采用 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 氣壓 氣流 光電技術(shù)進行碎土和分離及利用微機進行監(jiān)控操作等 5 原蘇聯(lián)是生產(chǎn)收獲機最早 的國家 1960 年 馬鈴薯聯(lián)合收獲機保有量是 3 萬臺 1976 年 保有量是 6 萬臺 1979 年 馬鈴 薯收獲機械工業(yè)化程度達到 77 其中國營農(nóng)場為 84 集體農(nóng)莊為 73 到 20 世紀 90 年代除 馬鈴薯收獲機共有 16 種機型 其中 10 種是聯(lián)合收獲機 其中勞動生產(chǎn)率比其他 2 行收獲機提高 1 2 倍 美國在 1948 年以前用收獲機來收獲馬鈴薯 然后人工撿拾 直到 1967 年 開始使用聯(lián)合 收獲機 勞動生產(chǎn)率達到 100kg h 人 20 世紀 80 年代初期 聯(lián)合收獲機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)達到 50 以上 20 世紀到 90 年代 美國已經(jīng)基本實現(xiàn)了 馬鈴薯收獲機械化 6 德國 20 世紀在 40 年代主要生產(chǎn)和使用拋擲式收獲機 50 年代主要生產(chǎn)和使用升運鏈?zhǔn)绞斋@ 機和撿拾裝載機 進行分段收獲 到 1970 年保有量達到 6205 臺 70 年代開始生產(chǎn)聯(lián)合收獲機 機型有 20 多種 均是原聯(lián)合收獲機的變型 其保有量達到 6 萬臺 90 年代開始生產(chǎn)收獲 撿拾裝載 機和具有自動分選裝置的聯(lián)合收獲機 日本在 1955 年以前使用畜力挖掘機 1955 年到 1965 年生 產(chǎn)懸掛式的拋擲式和升運鏈?zhǔn)绞斋@機 70 年代開始引進英國 美國等發(fā)達國家的聯(lián)合收獲機 并 研制適合日本國情的聯(lián)合收獲機 7 目前 國外馬鈴薯收獲機械大多采用升運鏈條式聯(lián)合作業(yè) 技 術(shù)上已達到相當(dāng)高的水平 由于國外馬鈴薯采用機械化壟作種植形式 適應(yīng)這種特點而設(shè)計的收獲 機械在中國難以適應(yīng)平作收獲 8 以內(nèi)蒙百事食品 中國 有限公司種薯基地進口機為例 其全部實 現(xiàn)機械化作業(yè) 種植方式采用壟作 行距為 900mm 收獲機械為牽引式雙行聯(lián)合作業(yè) 多級鏈輸 送 配套動力在 59 7kW 以上 一次完成挖掘 土 石 薯 秧分離 并可實現(xiàn)薯塊大小自動分撿 自行裝車等功能該機為全液壓操縱 各機構(gòu)可實現(xiàn)自動折疊運輸 傷薯率極低 機體與薯塊可能接 觸部位均用橡膠件保護 又如 芬蘭康克公司生產(chǎn)的雙行馬鈴薯收獲機為牽引式 配套動力為 33 6kW 以上 在拖拉機右側(cè)實現(xiàn)挖掘 土 薯 莖葉分離 薯塊直接裝袋裝箱 同時 該機可作 為撿拾機使用 后部工作臺為液壓升降式 薯塊或石頭可直接運至田地頭 日本生產(chǎn)的主要為單行 履帶自走式聯(lián)合作業(yè)機 行走與輸送鏈 HST 無級變速 發(fā)動機為水冷 4 沖程 3 缸柴油機 9 1 2 2 國內(nèi)馬鈴薯收獲機發(fā)展現(xiàn)狀 新中國成立初期 我國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 60 年代中 期 馬鈴薯收獲機具的研制工作才逐步發(fā)展起來 研究人員在研究原西德 原蘇聯(lián) 日本 瑞士等 國外機具的基礎(chǔ)上 研制成功了升運鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機 但是由于受當(dāng)時歷史條件的限制 沒能實 現(xiàn)大面積推廣和使用 20 世紀 70 年代中期 由于手扶拖拉機的大量推廣應(yīng)用 國內(nèi)又掀起了為手 扶拖拉機配套的馬鈴薯收獲機的研制高潮 成功研制了鼠籠式馬鈴薯收獲機 但受當(dāng)時的配套動力 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 限制 未能生產(chǎn)和推廣 1979 年 12 國農(nóng)機展覽會后 國家將全部馬鈴薯收獲機樣機都投放在黑 龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院 從而為馬鈴薯收獲機的研究工作創(chuàng)造了良好的條件 10 到 20 世紀 90 年代中期 由于國產(chǎn)小四輪拖拉機的大量推廣和應(yīng)用 研制馬鈴薯收獲機已被列 入重要日程 而此后 其市場需求旺盛 先后有小型升運鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機和振動式馬鈴薯收獲機 投放市場 并占據(jù)了很大的市場份額 11 1 3 國內(nèi)外馬鈴薯收獲機存在的問題 我國研究馬鈴薯收獲機起步較晚發(fā)展緩慢 和發(fā)達國家相比只能望其項背 目前市場上流行的 一些機具中 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 馬鈴薯挖掘不完全 有許多果實還在土層里 機器入土較淺 所以挖掘效率低是推廣使用馬鈴薯收獲機機具的最大障礙 2 損失率高 因為設(shè)計時參數(shù)選擇不合理 造成挖掘不完全現(xiàn)象比較嚴重 果實在許多大的土 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)計的收獲機具 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 造成很多果實破碎 從而降低了產(chǎn)品的商品價值 4 機具性能不穩(wěn)定 適應(yīng)性不高 當(dāng)土壤的含水率 硬度 果實形狀 大小 品種等因素發(fā)生 變化時 專門為某類馬鈴薯研究開發(fā)的專用機型馬鈴薯收獲機性能也會變的不理想 從而國內(nèi)能夠完成挖掘 振動分離的馬鈴薯收獲機設(shè)備由于實用性 技術(shù)性等原因 還未在全 國范圍內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模使用 12 國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展歷史已經(jīng)有上百年了 其特點主要是能夠根據(jù)用戶的不同需求 在收 獲機上配備多種工作裝置 國外馬鈴薯收獲機的使用比較廣范 且以簡單 高效的振動式收獲機為 主的馬鈴薯收獲機搶占著全球很大市場 13 1 4 研究的內(nèi)容和方法 根據(jù)我國馬鈴薯收獲機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題以及未來馬鈴薯收獲機的發(fā)展要求 我選擇的是 振動式馬鈴薯收獲機的設(shè)計 家用振動式馬鈴薯收獲機主要由動力輸入裝置 傳動裝置 挖掘裝置 振動裝置組成 其中 動力裝置是通過人操作小型拖拉機進行牽引收獲機提供動力 只需把馬鈴薯 收獲機通過三點懸掛連接在拖拉機上進行田間作業(yè) 先確定我國已有馬鈴薯收獲機的類型 根據(jù)已有馬鈴薯收獲機的原理及結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計振動式 馬鈴薯收獲機 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要能工作穩(wěn)定 操作簡便 成本低 保證挖掘率高 馬鈴薯完整率高 果實和土壤分離效果好等優(yōu)點 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 1 5 預(yù)期目標(biāo) 1 收獲機操作方便 結(jié)構(gòu)簡單 通用性好 成本低 使用壽命長 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 人工勞動量少 同時動力上要消耗少 4 制造價格便宜 容易普及 能滿足家庭使用的要求 1 6 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 該機動力源于拖拉機提供牽引動力和動力輸出的回轉(zhuǎn)力實現(xiàn)動力的傳輸 再經(jīng)偏心輪把回轉(zhuǎn)力 變化成上下振動 該振動為挖掘的碎土和果實進行振動分離 1 選擇合適動力傳遞方式 設(shè)計工作裝置和傳動裝置 2 運用Auto CAD軟件 繪制二維零件圖和裝配圖 3 利用Solidworks進行虛擬樣機設(shè)計 完成整機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)有實習(xí)工廠 微機室 土槽實驗室 農(nóng)業(yè)工程重點實驗室 等 設(shè)計條件良好 為項目開展提供了場地和基本條件 校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境 機械電氣化工 程學(xué)院擁有先進的實驗設(shè)備和機械加工制造設(shè)備 并且?guī)熧Y力量雄厚 可以滿足對振動式馬鈴薯收 獲機設(shè)計的工作條件 2 振動式馬鈴薯收獲機總體設(shè)計 2 1 收獲機的典型方法和方案選擇 振動式馬鈴薯挖掘機主要由機架 正牽引 架 偏牽引架 振動篩 振動挖掘鏟 萬向傳動軸 地輪 振動篩傾角調(diào)整機構(gòu)等組成 挖掘機整體結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 1 軸承 2 正牽引架 3 萬向傳動軸 4 機架 5 振動篩 6 地輪 7 振動架 8 偏心輪 9 挖掘鏟 圖2 1 振動式馬鈴薯收獲機主視側(cè)視的整體結(jié)構(gòu)示意圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 2 2 振動式馬鈴薯收獲機的振動工作原理 挖掘機通過家用小型拖拉機的三點懸掛方式進行馬鈴薯挖掘作業(yè) 挖掘鏟和分離篩的振動動力 由拖拉機動力輸出軸提供動力輸出 通過萬向傳動軸 3 經(jīng)偏心輪 8 一端輸入 偏心輪與另一端通過 鉸接臂與振動架的約束將動力傳遞給振動架 7 振動架 7 的上下運動通過連接板帶動挖掘鏟 9 和振 動分離篩 5 產(chǎn)生在機架內(nèi)的上下往復(fù)運動 最終實現(xiàn)挖掘鏟與分離篩同時的振動 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 整機主要的技術(shù)參數(shù) 馬鈴薯挖掘機主要應(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) 避免拖拉機作業(yè)時壓壟或挖掘機不能正對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 該機主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 表 2 3 整機主要的技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 整機外形 1550 866 1050 mm 動力 18 21 KW 整機質(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 整機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 3 1 牽引架設(shè)計 馬鈴薯挖掘機不能正對壟進行挖掘作業(yè) 可以選擇三點懸掛的牽引方式 這種牽 引方式的設(shè)計使該機器有更好的通用性 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 6 A B 1 上懸掛 2 下懸掛 3 萬向傳動軸 圖 3 1 牽引架 3 2 振動分離篩設(shè)計 振動分離篩主要完成土薯分離工作 不同長度的桿條焊接在 U 型支架上 桿條間距 40 mm 振動分離篩通過彎板支架與搖臂相連接 在振動架的驅(qū)動下振動 篩面對挖掘的土薯混合物有拋起 的作用 有較強的整機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 如下圖所示 圖 3 3 振動篩 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 3 3 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計 挖掘鏟主要完成土薯挖掘工作 挖掘機振動架帶動挖掘鏟斜拉桿使挖掘鏟前后擺動 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)漏出被機器擠 壓和被土壤覆蓋 4 整機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析 4 1 挖掘鏟 振動分離篩機構(gòu)運動學(xué)分析 圖 4 1 挖掘鏟 振動分離篩機構(gòu)運動分析 為構(gòu)件 i 鉸鏈點連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 為構(gòu)件 3 質(zhì)心到鉸鏈點 C 連線與兩鉸鏈點1a C3a 連線的角度 逆時針為正 為構(gòu)件 4 質(zhì)心到鉸鏈點 D 連線與兩鉸鏈點連線的角度 逆時針為D4a 正 為 O D 兩點連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆時針為正 為 OA 桿轉(zhuǎn)動的角速度 a rad s 1 根據(jù)挖掘鏟 振動分離篩的三維模型 設(shè)置相應(yīng)的材料屬性 確定各自質(zhì)心坐標(biāo) 進而確定質(zhì)心位 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 置 由于挖掘鏟與振動分離篩有質(zhì)量對稱平面 且平行于此平面運動 可將挖掘鏟與振動分離篩機 構(gòu)轉(zhuǎn)化為對稱平面上的平面連桿機構(gòu) 挖掘鏟 振動分離篩機構(gòu)簡圖如圖 4 1 所示 以 O 為原點建 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 j 鉸鏈點或任意點 A B C 的坐標(biāo) Li 為構(gòu)件 i 1 2 3 的兩xjy 鉸鏈點間的距離 為構(gòu)件 i 鉸鏈點 6 連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆 時針方向為正 1a 對于整機連桿機構(gòu)本文只對挖掘鏟 振動分離篩機 構(gòu)進行運動學(xué)分析 目的是分析 2 個構(gòu)件 工作時質(zhì)心加速度的變化規(guī)律 進而分析 2 個構(gòu)件慣性力的抵消情況 如圖 3c 所示 起始位置 OAD 逆時針擺動 角位移為 角速度為 角加速度為 參數(shù)為與時間 t 有關(guān)的變量 將方程組 3 中的第一式對時間求導(dǎo) 得 4 5 33221sinsisinaLaLOA 式中 LOA 為構(gòu)件上點 A 鉸鏈點或任一點 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 點逆時針旋轉(zhuǎn) 3 由式 4 5 得 xy 3212sinaLaOA 將 坐標(biāo)系繞 O 點逆時針旋轉(zhuǎn) 2 由式 4 5 得 xy 3213sinaLaOA 將式 5 對時間求導(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 9 將 坐標(biāo)系繞 O 點逆時針旋轉(zhuǎn) 2 由式 4 6 得 XY 23 232311sincoscosinaLaLaaLOAA 將方程組 4 4 中的第一式對時間求導(dǎo) 得 4 7 5544sinsisiaOD 式中 為 O D 兩點連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 逆 時針方向為正 LOD 構(gòu)件上a 點 D 鉸鏈點或任一 點 與 O 的距離 mm 將 坐標(biāo)系繞 O 點逆時針旋轉(zhuǎn) 5 由式 4 7 XY 得 544sinaLaOD 將 坐標(biāo)系繞 O 點逆時針旋轉(zhuǎn) 4 由式 4 7 得 xy 54545sinaLaOD 將式 4 7 對時間求導(dǎo) 得 4 8 525542442 cossincossicossin aaLaLODODOD 將 坐標(biāo)系繞 O 點逆時針旋轉(zhuǎn) 由式 4 8 得 XY 5 54 54 2452254 sincscsi aLa ODODD D 點的位移方程 4 9 ODDayxsinco 挖掘鏟 BC 位移方程 4 10 CCaLyx333sinco 式中 為質(zhì)心到鉸鏈點 C 連線與梁鉸鏈點連線的角度 逆時針方向為正 為構(gòu)件 3 ica CL3 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 質(zhì)心與鉸鏈點 C 的 距離 mm 振動分離篩 DE 質(zhì)心位移方程為 4 11 DDaLyx444sinco D 點的加速度方程為 4 12 ODODODaayxsincoscoi 2 式中 為 D 點在 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 D 的距離 mm 以圖 3c 所示 OA 所在位置開始逆時針 擺動時的振動位置為起點 分析挖掘鏟 振動分離篩質(zhì)心加速度變化規(guī)律 根據(jù)桿件設(shè)計尺 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 角度以逆時針方向為正 根據(jù)構(gòu)件 在兩個極限位置的各個參數(shù)值及運動學(xué)方程分析挖掘鏟 BC 和振動分離篩 DE 質(zhì)心在 x y 方向 的加速度變化規(guī)律 挖掘鏟 BC 質(zhì)心加速度在整個運動行程的兩個極限 位置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 x 正向 到達極限位置之前逐漸增加 x 負方向 回程運動逐漸減小 x 負方向 到達初始極 限位置之前逐漸增大 x 正方向 振動分離篩 DE 質(zhì)心加速度在整個運動行程的 2 個極限位 置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 x 負方向 到達極限位置之前逐漸增加 x 正方向 回程 運動逐漸減小 x 正方向 到達初始極限位置之前逐漸增加 x 負方向 挖掘鏟 BC 質(zhì)心加 速度在整個運動行程的 2 個極限位置變化規(guī)律為 初始位置逐漸減小 y 正方向 到達極限位 置之前逐漸增大 y 負方向 回程運動逐漸減小 y 負方向 到達極限位置之前逐漸增大 y 正方向 振動分離篩 DE 質(zhì)心加速度在整個運動行程的兩個極限位置變化規(guī)律為 初始位置逐 漸減小 y 正方向 到達極限位置之前逐漸增加 y 負方向 回程運動逐漸減小 y 負方向 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 到達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 理論分析得出一個行程 周期內(nèi) 挖掘鏟 振動分離 篩 x 方向質(zhì)心加速度在 2 個極限位置附近時方向相反 y 方 向質(zhì)心 加速度在 2 個極限位置附近時加速度方向相同 5 動力裝置的設(shè)計與選用 5 1 傳動系統(tǒng)的確定 本機械所適用的作業(yè)田的壟長長度大于 200m 壟距為 800mm 壟高 250mm 結(jié)薯深度為 150 200 mm 馬鈴薯挖掘機可配套動力為約翰迪爾 280 型拖拉機 功率為 20 6kW 動力輸出軸的 轉(zhuǎn)速為 540r min 拖拉機提供牽引 如圖 5 1 2 所示萬向傳動軸機構(gòu) 通過萬向傳動軸對機器進行 動力傳輸 經(jīng)過萬向傳動軸傳給振動式馬鈴薯收獲機振動所需的力 該機器前進的動力是由拖拉機 三點懸掛所提供的牽引力 使其在田間作業(yè) 14 圖 5 1 2 萬向傳動軸 5 2 軸的校核 在機器工作過程中 軸的工作需要克服機架施加的摩擦和撞擊 要計算其可靠性 所以可以先 計算出軸的最小直徑 經(jīng)過查閱機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版可得知計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 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 由于此軸是用來實現(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 拉強度 屈服強度 MPa60 a3 因此經(jīng)過計算和查閱相關(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 13 總 結(jié) 此次設(shè)計經(jīng)過了一年左右的時間 大致經(jīng)過了以下階段 1 查閱研究國內(nèi)外馬鈴薯的發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)資料 2 設(shè)計選擇振動式馬鈴薯收獲機的主要動力輸入裝置 傳動裝置 挖掘裝置 振動裝置組成 3 根據(jù)要求制作機器三維模型 及分析主要零件受力情況 4 對相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算 選擇合適材料 最終設(shè)計出能滿足工作要求的機械 最終設(shè)計完成的模型 我在市場上原有的產(chǎn)品進行了改進 在振動篩后面加了一個可以調(diào)節(jié)刀具和 地面夾角的軸 使他的適用性更強 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 致 謝 經(jīng)過一個學(xué)期的辛勤與忙碌 本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲 由于經(jīng)驗的匱乏 在設(shè)計過程中難 免有許多問題會考慮不周 如果沒有吳明清老師的悉心指導(dǎo)與督促 以及設(shè)計小組的同學(xué)們的幫助 與支持 也許畢業(yè)設(shè)計不會這么順利的完成 畢業(yè)設(shè)計過程中 吳明清老師耐心的指導(dǎo)使我們受益匪淺 他扎實的理論知識與豐富的實踐經(jīng) 驗給我留下了深刻的印象 也正是老師認真負責(zé)的教學(xué)態(tài)度使我們從畢業(yè)設(shè)計中真正的學(xué)會了學(xué)以 致用 將課本知識與實際設(shè)計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 同時提高 了我們發(fā)現(xiàn)問題 解決問題的能力 從機械設(shè)計開始到最后的設(shè)計完成 吳老師對于專業(yè)知識嚴謹 的學(xué)習(xí)精神以及對于設(shè)計過程嚴格的要求態(tài)度成為我們在今后學(xué)習(xí)以及工作中良好的榜樣 在此謹 向為我們畢業(yè)設(shè)計小組辛苦了一學(xué)期的老師致以最真誠的謝意 回望這一學(xué)期 似乎忙碌與緊張充滿了整個設(shè)計過程 但是因為有了小組成員們的關(guān)懷與幫助 使得設(shè)計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)計不僅是對 我們學(xué)習(xí)的檢驗 同時也是鍛煉我們與他人協(xié)同工作的好機會 在最后我要感謝學(xué)校 學(xué)院對我們的培養(yǎng) 為我們的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計創(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值體現(xiàn)出來 回報父母 回報學(xué)校 為社會做自己力所能及的貢獻 再一次感謝在畢業(yè)設(shè)計中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們 感謝母校給我的一切學(xué)習(xí)機會 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 15 參考文獻 1 王公仆 蔣金琳 田艷清 等 馬鈴薯機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J 中國農(nóng)機化學(xué)報 2014 01 11 15 2 夏振遠 陳學(xué)永 振動挖掘機的研究綜述 J 機電技術(shù) 2014 03 133 137 3 谷茂 薛世明 中國馬鈴薯栽培史考略 J 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 1997 01 77 81 4 王博煒 4VM 550A 型馬鈴薯挖掘收獲機 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 我國馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)機械 2000 07 26 28 7 孫恒 機械原理 M 西安高等教育出版社 2006 04 7 9 8 張會芳 沈慧平 楊延力 并聯(lián)運動振動篩主機構(gòu)四桿機構(gòu)慣性力和驅(qū)動力距的優(yōu)化平衡 J 常州工學(xué)院學(xué)報 2008 02 17 22 9 文學(xué)洙 廉哲滿 影響振動式馬鈴薯挖掘機作業(yè)性能的主要參數(shù) J 延邊大學(xué)學(xué)報 2007 03 199 202 10 張華 吳建民 孫偉 等 4UM 640 型振動式馬鈴薯挖掘機的設(shè)計與試驗 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研 究 2014 02 264 268 11 呂冰 振動式花生收獲機的設(shè)計與仿真 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 小型番薯收獲機設(shè)計與田間試驗 J 農(nóng)機化研究 2012 10 114 116 13 呂金慶 田忠恩 楊穎 等 4U2A 型雙行馬鈴薯挖掘機的設(shè)計與試驗 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2015 06 17 24 14 楊莉 馬鈴薯挖掘機擺動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)機械學(xué) M 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 2003 199 201 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16