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200 年 月 第 期 0 山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 楊佳佳 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘 要 長(zhǎng)期以來(lái) 山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲 山藥的根莖較長(zhǎng) 深入地下 難以采收 如果收獲技術(shù)不夠成熟 根莖破 損率就會(huì)很高 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展 虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn) 從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期 降低生產(chǎn) 成本 提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性 本設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件 對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)了一種山藥收獲裝置 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理 能夠完成山藥的機(jī)械化收獲作業(yè) 不僅極大地提高山藥收獲效率 而且對(duì)深 土農(nóng)作物的規(guī)?；N植起到了推廣作用 本次的設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)山藥收獲機(jī)進(jìn)行了改進(jìn) 著重設(shè)計(jì)了山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)方式 工作方式 論述了裝置在收獲過(guò) 程中的的工作原理 在完成設(shè)計(jì)構(gòu)想之后 基于 SolidWorks 進(jìn)行了三維模型建立 整個(gè)過(guò)程包括各零件圖三維設(shè)計(jì) 裝配體三維 圖 關(guān)鍵詞 三維設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方式 動(dòng)態(tài)仿真 中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0 引言 山藥對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán) 但喜溫暖濕潤(rùn) 忌積水 怕干旱 宜種植于肥沃疏松 土層深厚 排水良好的砂 質(zhì)壤土上種植 原產(chǎn)地位于河南焦作 現(xiàn)在分布于中國(guó) 西北 華北 和長(zhǎng)江流域的湖南江西等地 由于其營(yíng)養(yǎng) 比較豐富 一直以來(lái)都被視為比較理想的補(bǔ)虛佳品 不 僅可作為主糧 又可作為蔬菜食用 有很高的藥用價(jià)值 和食用價(jià)值 隨著現(xiàn)代社會(huì)人們更加注重養(yǎng)生和健康 而山藥的藥用價(jià)值和使用價(jià)值使得其成為很多人的選擇 特別是近幾年 山藥的種植面積和種植規(guī)模不斷上升 因此 山藥生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化越來(lái)越得到行業(yè)的重視 1 長(zhǎng)期以來(lái) 山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式 山藥的根莖較長(zhǎng) 難以采收 如果收獲技術(shù)不夠成熟 根莖破損率就會(huì)很高 我國(guó)大部分地區(qū)收獲山藥的方法 是 從山藥種植壟的一端開(kāi)始 先挖出 60 70cm 左右的 土坑來(lái) 人坐在坑的邊上 然后用特制的山藥鏟 沿著 地面上山藥生長(zhǎng)的 20cm 處的兩邊開(kāi)始挖 將根兩邊泥 土鏟出 一直挖到山藥溝下見(jiàn)到根莖的尖端為止 最后 輕輕鏟斷剩下的細(xì)根 手握著根莖的中上部分 小心拔 出山藥的根莖 一定要小心精細(xì)鏟土 避免山藥根莖的 損傷和折斷 采收山藥時(shí) 一定要按著山藥種植的順序 一株一株地挨著挖 這樣才能有效減少破損率 又能避 免漏收 由于山藥一般在下層土壤延伸 最深可延伸到 地下 70 100cm 處 靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力 最重要的是 人力收獲的過(guò)程中容易挖到山藥塊莖 影響山藥的品質(zhì) 和市場(chǎng) 而且勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 為此 山藥收 獲的機(jī)械化問(wèn)題就亟待解決 山藥收獲技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化 將有力地推動(dòng) 山藥生產(chǎn)的規(guī)?；?顯著降低山藥生產(chǎn)成本 節(jié)省勞動(dòng) 力和農(nóng)活作業(yè)量 使山藥種植戶增加更多的收入 提高 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益 本課題研究了我國(guó)山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀 山 藥收獲機(jī)的未來(lái)研究方向 為山藥收獲方式以及推廣山 藥收獲機(jī)械化 促進(jìn)山藥生產(chǎn)效率提供了理論依據(jù) 1 設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu) 1 1 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化分析及確定 通過(guò)對(duì)山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀研究 對(duì)市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi) 發(fā)成功的山藥收獲機(jī)的分析 總結(jié)山藥收獲機(jī)需要滿足 的條件 分析現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 最終確定山藥 收獲機(jī)的最佳優(yōu)化方案 首先總結(jié)設(shè)計(jì)山藥收獲機(jī)要完成的任務(wù) 1 通過(guò) 山藥收獲機(jī)能實(shí)現(xiàn)山藥收獲的簡(jiǎn)易化 提高山藥收獲的 效率 2 此裝置在收獲山藥的時(shí)候不能損壞山藥的塊 莖 3 山藥收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)易 方案要符合實(shí) 際情況 設(shè)計(jì)方案可以投入生產(chǎn) 并且可以推廣 其次通過(guò)對(duì)上述現(xiàn)有山藥收獲機(jī)的研究與考察 發(fā) 現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題 1 裝置 在開(kāi)溝后仍然需要大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收 2 在后續(xù)人力采收的工程中 比較容易損壞山藥的塊 莖 想要克服這些問(wèn)題 必須盡量使山藥收獲機(jī)開(kāi)溝后 山藥所在土塊要有所松動(dòng) 使山藥與土壤的結(jié)合不在緊 密 在裝置作業(yè)之后 人工收山藥的過(guò)程中 能夠更直 接 這樣就能提高山藥的完整性 盡量少的破壞山藥的 塊莖 1 2 整體結(jié)構(gòu) 200 年 月 第 期 1 山藥收獲機(jī)的組成部分大致可由支撐部分 動(dòng)力部 分 工作部分和傳動(dòng)部分 支撐部分 主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲 機(jī)與拖拉機(jī)連接部分 用于支撐整個(gè)山藥收獲機(jī)能夠順 利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作 動(dòng)力部分 用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)力 把動(dòng)力提 供給山藥收獲機(jī)的傳動(dòng)部分 傳動(dòng)部分 傳輸動(dòng)力 并起到減速作用 工作部分 這部分入土 用螺旋鉆桿開(kāi)溝 達(dá)到收 獲山藥的目的 裝置選擇在山藥的兩側(cè)同時(shí)開(kāi)溝 并且在開(kāi)溝后利 用一個(gè)簡(jiǎn)易的裝置 來(lái)松動(dòng)山藥種植行的土塊 這樣山 藥采收的后續(xù)過(guò)程就能很大程度上減少人力 而且如果 山藥所在土塊松動(dòng)之后 人們后續(xù)收山藥的方式就不僅 僅是從溝下一點(diǎn)一點(diǎn)挖掘 而是可以更直觀的 更簡(jiǎn)易 的收獲山藥 這樣一來(lái) 就減少了山藥塊莖的破壞 這 個(gè)簡(jiǎn)易的裝置不能給收獲機(jī)帶來(lái)太大的阻力 在此裝置 之前的開(kāi)溝裝置 能夠很好地提供前進(jìn)的空間 利用送 土器 在開(kāi)溝后之后 將提升到地面的泥土放置到溝的 兩側(cè) 機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝 這樣 人就 可以下去把山藥撿拾出來(lái) 設(shè)計(jì)構(gòu)想簡(jiǎn)圖如下圖 1 圖 1 山藥收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu) 1 2 總體設(shè)計(jì) 山藥挖掘收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意 如圖 2 所示 圖 2 山藥收獲機(jī)結(jié)構(gòu) 1 花鍵軸 2 差速箱 3 絲杠 4 傳動(dòng)軸 5 滑套 6 齒輪 7 齒輪 8 軸承座 9 齒輪 10 螺栓 11 架子 12 機(jī)架 13 送土器 14 螺旋鉆桿 15 帶輪 16 軸承座 17 螺帽 2 1 2 山藥收獲機(jī)的工作原理 以拖拉機(jī)為動(dòng)力源 在拖拉機(jī)的尾部安裝一個(gè)螺旋 鉆桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆土 前面的兩個(gè)螺旋鉆桿開(kāi)溝 起到收 獲機(jī)的開(kāi)溝作用 在開(kāi)溝之后利用安裝在機(jī)架后面的送 土器將土放置到溝的兩側(cè) 起到提升山藥種植行土塊的 作用 機(jī)器走過(guò)的地方就開(kāi)出了一道深溝 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2 1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要就是 根據(jù)拖拉機(jī)的輸出功率 和輸出軸所需輸出功率 經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳輸達(dá)到一個(gè) 整機(jī)和諧工作的設(shè)計(jì)過(guò)程 即傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸的合理 選擇 200 年 月 第 期 2 2 2 送土器的設(shè)計(jì) 送土器的設(shè)計(jì) 可以更好的將螺旋鉆桿松動(dòng)的土塊 提升到溝的兩側(cè) 大大提升了山藥收獲裝置的優(yōu)越性 送土器要橫跨山藥種植行 與機(jī)架連接 起到固定的作 用 送土器通過(guò)皮帶輪與拖拉機(jī)的皮帶輪相連 這樣拖 拉機(jī)就能帶動(dòng)送土器工作了 如下圖 3 2 所示 圖 3 送土器 2 3 軸的初步設(shè)計(jì) 根據(jù)山藥收獲過(guò)程中 開(kāi)溝軸的實(shí)際工作情況 工作過(guò) 程中 軸的轉(zhuǎn)速為 200 300r h 左右 3 山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有 1 山藥收獲裝置的整體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 開(kāi)溝螺旋鉆桿工作部分的設(shè)計(jì) 使收獲 裝置更有效采收山藥 3 齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 符合 拖拉機(jī)功率傳輸 使開(kāi)溝軸得到適合的輸出功率 3 1 箱體機(jī)架的設(shè)計(jì) 根據(jù)山藥收獲作業(yè)的要求 需要確定符合采收山藥 裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)出特殊而且簡(jiǎn)單的機(jī)架 機(jī) 架不僅要起到對(duì)螺旋鉆桿和送土器的支撐作用 而且還 對(duì)螺旋鉆桿起到提升和下降作用 如下圖 4 3 2 傳動(dòng)方案的確定 傳動(dòng)方案確定不僅要考慮輸入功率和輸出功率的轉(zhuǎn) 換 還要考慮山藥收獲時(shí)的具體情況 比如山藥種植行 之間的距離基本能確定工作周之間的距離 然結(jié)合減速 器的校核 一起確定工作軸傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑 裝置選擇配備 24 匹 17 7 千瓦的拖拉機(jī) 裝置作 業(yè)時(shí) 拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 2000r min 拖拉機(jī)與收獲裝置 采用錐齒輪傳動(dòng) 拖拉機(jī)傳動(dòng)軸通過(guò)兩個(gè)錐齒輪將動(dòng)力 傳送到山藥收獲裝置的傳動(dòng)軸上 傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪將動(dòng) 力傳送到螺旋鉆桿上 兩個(gè)螺旋鉆桿同速轉(zhuǎn)動(dòng) 通過(guò)考 察 確定山藥收獲裝置的開(kāi)溝深度為 1000mm 開(kāi)溝寬度 為 400mm 開(kāi)溝速度為 400 500m h 6 4 結(jié)論 1 此次此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是山藥挖掘收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 長(zhǎng)期以來(lái) 山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲 山藥的根莖較 長(zhǎng) 深入地下 難以采收 如果收獲技術(shù)不夠成熟 根 莖破損率就會(huì)很高 通過(guò)這次設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段山藥收獲 機(jī)有兩個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題 1 裝置在開(kāi)溝后仍然需要 大量的人力勞動(dòng)來(lái)完成后續(xù)的采收 2 在后續(xù)人力采 收的工程中 比較容易損壞山藥的塊莖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單而且特殊的機(jī)架 在機(jī)架上安裝螺旋鉆桿進(jìn) 行開(kāi)溝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是作為我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié) 是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用 是一種 綜合的再學(xué)習(xí) 再提高的過(guò)程 這一過(guò)程對(duì)我的學(xué)習(xí)能 力和獨(dú)立工作能力也是一個(gè)培養(yǎng) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作 總體來(lái)說(shuō) 時(shí)間較長(zhǎng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容也較充實(shí) 每個(gè)同 學(xué)都有各自重點(diǎn)深入的部分 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)山藥收獲機(jī)有了進(jìn)一步的了 解 也對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 可以熟練地進(jìn)行軟 件的操作 更重要的是學(xué)會(huì)了利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè) 計(jì)的方法和過(guò)程 在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題 但通過(guò)查閱相 關(guān)的書籍 手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo) 都得到了解決 設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成 圖 4 收獲裝置機(jī)架 參考文獻(xiàn) 1 繆明 山藥機(jī)械化種植技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā) J 江蘇 農(nóng)機(jī)化 2002 2 40 42 2 李壘 李善文 多功能山藥收獲機(jī) P 中國(guó)專利 201310650116 5 2013 12 06 3 倪凡喜 山藥收獲機(jī) P 中國(guó)專利 201220165331 7 2012 04 18 4 王茂成 山藥收獲種植兩用機(jī) P 中國(guó)專利 201110034816 2 2011 01 25 5 李善文 山藥收獲機(jī) P 中國(guó)專利 200510038969 9 2005 04 18 200 年 月 第 期 3 6 劉百合 劉保義 超低速拖拉機(jī)與開(kāi)溝機(jī) J 農(nóng)業(yè) 機(jī)械 2010 12 59 60