購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 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 指導(dǎo)老師 吳明清 日 期 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(kāi)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(guò)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(shuō)明。 關(guān)鍵詞 ： 振動(dòng)式；挖掘；馬鈴薯 目 錄 . 1 . 1 . 1 存在的問(wèn)題 . 3 . 3 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 6 . 6 . 6 . 6 . 8 . 8 動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 . 8 . 12 . 12 . 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) 1 1緒論 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(kāi)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(guò)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(shuō)明。 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(guò)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(kāi)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；采用氣塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 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 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(kāi)始使用聯(lián)合收獲機(jī)，勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到 100h·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(kāi)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(kāi)始生產(chǎn)收獲 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(kāi)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 900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 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(chē)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 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 動(dòng)機(jī)為水冷 4沖程 3缸柴油機(jī) 9。 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(méi)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)力限制 , 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 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。 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(wèn)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)?設(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(mén)為某類(lèi)馬鈴薯研究開(kāi)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。 根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)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(guò)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(guò)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(lèi)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) 4 （ 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。 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 制二維零件圖和裝配圖。 （ 3）利用 設(shè)計(jì)，完成整機(jī)各零部件的三維建模。 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(kāi)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) 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示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 2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) 6 挖掘機(jī)通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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)。 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(wèn)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（ 動(dòng)力 18 整機(jī)質(zhì)量 110左右（ 作業(yè)行數(shù) 1 作業(yè)幅寬 460左右（ 挖掘深度 100 挖掘鏟與地面傾角 20°左右 適應(yīng)行距 700 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 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) 7 A B 圖 3引架 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 動(dòng)分離篩通過(guò)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動(dòng)篩 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 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(guò)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。 動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 圖 4掘鏟、振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 1a 為構(gòu)件 i 鉸鏈點(diǎn)連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度 ;質(zhì)心到鉸鏈點(diǎn) 時(shí)針為正）； 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)針為正；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 轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度， 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) 9 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示。以 O 為原點(diǎn)建立封閉矢量多邊型，建立矢量方程如下 B=B (4E=E (4由矢量方程建立位移方程有： 5544554433223322s o sc o ss o sc o 構(gòu)件上某點(diǎn) j(鉸鏈點(diǎn)或任意點(diǎn) A、 B、 C ) 的坐標(biāo)； 構(gòu)件 i (1、 2、 3 )的兩鉸鏈點(diǎn)間的距離； 1a 為構(gòu)件 連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度（逆 時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?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 3始位置 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： 33322211 s in A （ 4 式中： 構(gòu)件上點(diǎn) A（鉸鏈點(diǎn)或任一點(diǎn)）與 1a 為 s。 將點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 3， 由式 （ 4得 ： 322 3112 s in s in A 將點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 2，由式（ 4： 3222113 s in s in A 將式 (5)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得： 32333322222212111 c o ss i nc o ss i nc o ss i n A (4 式中： 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 將 標(biāo)系繞 ，由式（ 4 : 233232332222121211 s i n c i n 將方程組 (4的第一式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得： 555444 s in （ 4式中：O、 D 兩點(diǎn)連線在平面內(nèi)與 x 軸的角度（逆 時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?(° )； 件上點(diǎn) D（鉸鏈點(diǎn)或任一 點(diǎn)）與 標(biāo)系繞 ，由式（ 4： 54454 s in s in 將點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 4， 由式 （ 4得 ： 54545 s in s in 將式 (4時(shí)間求導(dǎo)，得： 5255554244442 c o ss i nc o ss i nc o ss i n (4將 標(biāo)系繞 式（ 4： 544 542445252554 s i n c i n s o s （ 4 挖掘鏟 s （ 4 式中：C 連線與梁鉸鏈點(diǎn)連線的角度 (逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?)， (° )；3 質(zhì)心與鉸鏈點(diǎn) C 的 距離， 動(dòng)分離篩 心位移方程為： 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 s o s(4 o sc o ss (4式中： ， D 點(diǎn)在 x， y 方向上的加速度， mm/ 挖掘鏟 i nc o sc o ss i n (4式中： 為 x， mm/動(dòng)分離篩 i nc o sc o ss i n (4式中 ： 4質(zhì)心與鉸鏈點(diǎn) D 的距離 ， 圖 3c 所示 在位置開(kāi)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： 66 61 30 在整個(gè)周期內(nèi) 角度變化范圍為 ： 3+3C<4+4D< 23°， 3C= 4D=14°（ 角度以逆時(shí)針?lè)较驗(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 振動(dòng)分離篩 心在 x， y 方向的加速度變化規(guī)律。 挖掘鏟 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?。?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 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?。?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 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?。?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?。?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 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?。?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），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)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 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 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 800高 250薯深度為 150200 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 力輸出軸的轉(zhuǎn)速為540r/拉機(jī)提供牽引，如圖 ，通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸對(duì)機(jī)器進(jìn)行動(dòng)力傳輸，經(jīng)過(guò)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 向傳動(dòng)軸 在機(jī)器工作過(guò)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(guò)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： 6 333 9 . 5 50 . 2 10 m （ 7 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 式中： d 滾軸最小直徑（ 軸的許用扭切應(yīng)力（ ； P 傳遞到軸上的 功率（ ； n 軸的轉(zhuǎn)速（ 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/的輸入功率 : P=的扭矩 : 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 。 因此經(jīng)過(guò)計(jì)算和查閱相關(guān)資料可得： 110C P=n=290r/數(shù)據(jù)代入式 7 d 33 1 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) 14 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了一年左右的時(shí)間，大致經(jīng)過(guò)了以下階段 究國(guó)內(nèi)外馬鈴薯的發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)資料。 動(dòng)裝置、挖掘裝置、振動(dòng)裝置組成。 分析主要零件受力情況。 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) 15 致 謝 經(jīng)過(guò)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(guò)程中難免有許多問(wèn)題會(huì)考慮不周，如果沒(méi)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(guò)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(wèn)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。從機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)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)?shù)膶W(xué)習(xí)精神以及對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(guò)程也充滿了歡樂(lè)。我們共同研究，相互討論，遇到問(wèn)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(kāi)校園，有過(guò)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) 16 參考文獻(xiàn) 1 王公仆，蔣金琳，田艷清，等 J 12 夏振遠(yuǎn)，陳學(xué)永 J2014.（ 03） :1333 谷茂，薛世明 J74 王博煒 J7. 5 安思明，白淑霞，馮學(xué)贊 J66 孫蕓 J2000.（ 07） :267 孫恒 M8 張會(huì)芳，沈慧平，楊延力 J. 常州工學(xué)院學(xué)報(bào) 2:17 9 文學(xué)洙，廉哲滿 J3: 19910 張華，吳建民，孫偉，等 J究 2:26411 呂冰 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 J. 農(nóng)機(jī)化研究 ,2012,10:114 116. 13 呂金慶，田忠恩，楊穎，等 J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ,2015,06 ： 1714 楊莉 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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17