聯(lián)合花生收獲機設計與實現(xiàn)

聯(lián)合花生收獲機設計與實現(xiàn),聯(lián)合花生收獲機設計與實現(xiàn),聯(lián)合,花生,收獲,收成,設計,實現(xiàn)  任 務 書 1． 設計的背景： 花生是世界上廣泛種植的油料和經(jīng)濟作物之一，2016年我國花生的種植面積為6995萬畝，較2015年增幅為1.4%，總產(chǎn)量為1571萬噸;較2015年增幅為17.98%。花生產(chǎn)量不斷增長，而目前我國花生生產(chǎn)區(qū)仍然以人力與畜力的收獲方式為主，雖然機械化使用率不斷上升，但使用占比仍然較低，還需人工摘果和清選，不能實現(xiàn)收獲一體化。隨著人工成本的不斷上長，對生產(chǎn)效率的要求越來越高。對花生的挖掘、輸送、分離泥土、摘果、清選集果功能于一體的聯(lián)合收獲設備的需求也越來越迫切。 2． 設計 內(nèi)容和要求： 設計的主要內(nèi)容：結合花生的生長情況，參考花生聯(lián)合收獲機的工作原理，采用手扶拖拉機作為動力，采用皮帶將其和收割機連接。對輸送裝置的動力來源則采用齒輪箱變速，提高傳動效率；對分土輪采用鏈傳動。整個動力傳動系統(tǒng)結構緊湊，傳動效率充分予以保證。該機將花生的藤苗、果實和土壤三者同時起耕，將藤和果、土一次分離，一次性完成收獲。同時會應用三維CAD輔助設計。 主要性能參數(shù)： 柴油機功率：8.8kw 作業(yè)深度：80~120mm 作業(yè)寬帶：600mm左右 收獲效率：2.5畝/小時 碎土輪功率：3.4kw 鏈條速度：3~8m/s 輸送藤帶長：130cm 鏟刀長：31cm 設計要求： 1.至少兩張張A0的圖紙 2.設計說明書一份，15000字 3.譯文5000字??? 3．主要參考文獻： [1]陳樂萍，楊勝軍.新型花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術，2003-03. [2]邱宣懷，機械設計，高等教育出版社[J]，2014-03. [3]于明忠.YN-2型花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)知識，2004-06. [4] 網(wǎng)澤.華農(nóng)-1花生聯(lián)合收果機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術，2005-08. [5]耿忠申，陳西軍.雙力“果神”花生聯(lián)合收獲機[J].山東農(nóng)機，2004-08. [6]秦大同，謝里陽主編，現(xiàn)代機械設計手冊[J] 化學工業(yè)出版社,2011-03. [7]熊詩波，黃長藝 主編，機械工程測試技術基礎（第3版）[J]， 機械工業(yè)出版社，2011-06. [8]于駿一，鄒青 主編，機械制造技術基礎 （第2版）[J]，機械工業(yè)出版社，2009-05. [9]尚書旗，王方艷，劉曙光， 花生收獲機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]，農(nóng)業(yè)工程學報，2004-01 [10]（德）穆斯等編著，孔建益譯，機械設計（第16版）[M]，機械工業(yè)出版社，2012-03. [11]關慧貞，馮辛安　主編，機械制造裝備設計（第3版）[M]，機械工業(yè)出版社，2010-01. [12]陳書法，李耀明，孫星釗.花生聯(lián)合收獲機挖掘裝置的設計研究[J].中國農(nóng)機化，2005-10 [13]Design principle and movement characteristic analysis of 4H2 type peanut harvester ，Transactions of the CSAE,2005-1 [14] 孟憲源. 現(xiàn)代機構手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2013：22. [15] 徐錦康.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2004：19-24. [16] 吉衛(wèi)喜.機械制造技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2011：22-23. [17] 機械制圖,大連理工大學工程畫教研室[M].北京：高等教育出版社，2012：7-15. [18] 卜炎.機械傳動裝置手冊（上冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008：21-25. 4． 設計 進度計劃(以周為單位)： 第一周 下達設計任務書，明確任務，熟悉課題，收集資料，上交外文翻譯、參考文獻和開題報告。 第二周 綜合分析文獻資料，提出并論證整體設計方案。 第三周 設計計算。 第四周 設計計算。 第五周 設計計算。 第六周 繪總裝圖的草圖 第七周 繪總裝圖的草圖 第八周 繪裝配圖。 第九周 繪裝配圖。 第十周 繪零部件圖。 第十一周 繪零部件圖。 第十二周 繪零部件圖。 第十三周 整理圖紙資料，撰寫畢業(yè)論文 教研室審查意見： 室主任簽名： 年 月 日 學院審查意見： 教學院長簽名： 年 月 日 開題報告 課題名稱： 聯(lián)合花生收獲機設計與實現(xiàn) 學生姓名： 學號： 指導教師： 職稱： 所在學院： 專業(yè)名稱： 日期： 年 月 日 開題報告 課題名稱 聯(lián)合花生收獲機設計與實現(xiàn) 課題來源 B.社會生產(chǎn)實踐 課題類型 工程設計類 1．選題的背景及意義： 花生是世界上廣泛種植的油料和經(jīng)濟作物之一，2016年我國花生的種植面積為6995萬畝，較2015年增幅為1.4%，總產(chǎn)量為1571萬噸;較2015年增幅為17.98%。花生產(chǎn)量不斷增長，而目前我國花生生產(chǎn)區(qū)仍然以人力與畜力的收獲方式為主，雖然機械化使用率不斷上升，但使用占比仍然較低，還需人工摘果和清選，不能實現(xiàn)收獲一體化。隨著人工成本的不斷上長，對生產(chǎn)效率的要求越來越高。對花生的挖掘、輸送、分離泥土、摘果、清選集果功能于一體的聯(lián)合收獲設備的需求也越來越迫切。 我國聯(lián)合收割機的研制已有30多年的歷史。從機型大小看，有37kw以上的大型、30—37kw的中型、30kw以下的小型之分。從喂入方式上看，有全喂入與半喂入之分。全喂入收割機部分結構簡單，與半喂入比較，成本低，制造容易，性能指標好，全喂入便于莖稈粉碎還田，有利于土壤有機質的積累，改變土壤結構，增加土壤肥力。半喂入收割機部分結構復雜，成本相對較高，損失率相對較大，含雜率亦高。但半喂入收割稻稈整齊，便于回收，適宜某些地區(qū)作牲畜飼料，加工草繩、草紙等草制品，湖區(qū)用作燃料等。 2．研究內(nèi)容擬解決的主要問題： 本設計是在已研制的機型上改進而來。結合花生的生長情況，參考花生聯(lián)合收獲機的工作原理，采用皮帶將其和收割機連接。對輸送裝置的動力來源則采用齒輪箱變速，提高傳動效率；對分土輪采用鏈傳動。整個動力傳動系統(tǒng)結構緊湊，傳動效率充分予以保證。 該機將花生的藤苗、果實和土壤三者同時起耕，將藤和果、土一次分離，一次性完成收獲。 本設計主要以總體設計為重點。參考了各方面的資料，確定了幾種方案，最后選用了這種雙排輸送的設計方案。另外也設計了一些部件的設計。 3．研究方法技術路線： 1總體方案確定，其要求摘果刀具安裝合理，果藤分離徹底，安裝方便，節(jié)約成本。 2第一碎土軸齒的設計，要承擔70%以上的碎土任務，保證收割的破碎率。 3鏈輪的傳動方案設計與計算，確保收獲過程的順利進行。 4花生的藤、果和土一次性分離，一次完成花生的聯(lián)合收獲工作。 4．研究的總體安排和進度計劃： 第一周調研、查閱相關文獻，收集資料。 第二周?下達設計任務書，上交外文翻譯、參考文獻和開題報告。 第三周?設計計算。 第四周?設計計算。 第五周?設計計算。 第六周?繪總裝圖的草圖 第七周?繪總裝圖的草圖 第八周?繪裝配圖。 第九周?繪裝配圖。 第十周?繪零部件圖。 第十一周?繪零部件圖。 第十二周?繪零部件圖。 第十三周?整理圖紙資料，撰寫畢業(yè)論文。 5．主要參考文獻： [1]陳樂萍，楊勝軍.新型花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術，2003-03. [2]邱宣懷，機械設計，高等教育出版社[J]，2014-03. [3]于明忠.YN-2型花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)知識，2004-06. [4] 網(wǎng)澤.華農(nóng)-1花生聯(lián)合收果機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術，2005-08. [5]耿忠申，陳西軍.雙力“果神”花生聯(lián)合收獲機[J].山東農(nóng)機，2004-08. [6]秦大同，謝里陽主編，現(xiàn)代機械設計手冊[J] 化學工業(yè)出版社,2011-03. [7]熊詩波，黃長藝 主編，機械工程測試技術基礎（第3版）[J]， 機械工業(yè)出版社，2011-06. [8]于駿一，鄒青 主編，機械制造技術基礎 （第2版）[J]，機械工業(yè)出版社，2009-05. [9]尚書旗，王方艷，劉曙光， 花生收獲機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]，農(nóng)業(yè)工程學報，2004-01 [10]（德）穆斯等編著，孔建益譯，機械設計（第16版）[M]，機械工業(yè)出版社，2012-03. [11]關慧貞，馮辛安　主編，機械制造裝備設計（第3版）[M]，機械工業(yè)出版社，2010-01. [12]陳書法，李耀明，孫星釗.花生聯(lián)合收獲機挖掘裝置的設計研究[J].中國農(nóng)機化，2005-10 [13]Design principle and movement characteristic analysis of 4H2 type peanut harvester ，Transactions of the CSAE,2005-1 [14] 孟憲源. 現(xiàn)代機構手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2013：22. [15] 徐錦康.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2004：19-24. [16] 吉衛(wèi)喜.機械制造技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2011：22-23. [17] 機械制圖,大連理工大學工程畫教研室[M].北京：高等教育出版社，2012：7-15. [18] 卜炎.機械傳動裝置手冊（上冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008：21-25. 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 通過，同意開題 教研室主任簽名： 年 月 日 學院意見： 教學院長簽名： 年 月 日 9 聯(lián)合花生收獲機研究概述聯(lián)合花生收獲機研究概述u研究背景：我國花生機械化收獲技術總體上還處于起步階段，研究背景：我國花生機械化收獲技術總體上還處于起步階段，不能滿足生產(chǎn)實際需求。不能滿足生產(chǎn)實際需求。u研究意義：能夠研究意義：能夠加快我國花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、減輕農(nóng)民勞動強加快我國花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、減輕農(nóng)民勞動強度、促進農(nóng)村人民經(jīng)濟收入的增加。度、促進農(nóng)村人民經(jīng)濟收入的增加。u研究目標：設計出一款工序完整、技術先進、性能可靠、適研究目標：設計出一款工序完整、技術先進、性能可靠、適應性強的花生收獲技術設備。應性強的花生收獲技術設備。u研究問題：系統(tǒng)分析花生聯(lián)合收獲工藝流程和作業(yè)原理，確研究問題：系統(tǒng)分析花生聯(lián)合收獲工藝流程和作業(yè)原理，確定研發(fā)設備的總體技術方案，優(yōu)化設計結構。定研發(fā)設備的總體技術方案，優(yōu)化設計結構。花生收獲機研究現(xiàn)狀花生收獲機研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)花生收獲機4H-2 型花生收獲機結構簡圖小型鏟輥式花生收起裝置結構收獲流程收獲流程花生聯(lián)合收獲總體方案設計花生聯(lián)合收獲總體方案設計花生收獲機的整機設計是由行走裝置、外殼、挖掘鏟、喂入裝花生收獲機的整機設計是由行走裝置、外殼、挖掘鏟、喂入裝置、摘果裝置、排秧裝置、清選裝置、集果箱等工作組件構成置、摘果裝置、排秧裝置、清選裝置、集果箱等工作組件構成的。由挖掘鏟挖掘出混有少量沙土的花生整體，再由喂入裝置的。由挖掘鏟挖掘出混有少量沙土的花生整體，再由喂入裝置進入花生摘採的部分將分離出花生莢果。剩下的花生藤蔓由排進入花生摘採的部分將分離出花生莢果。剩下的花生藤蔓由排秧裝置從后面排出，而花生莢果進入秧裝置從后面排出，而花生莢果進入篩果板篩果板出去后續(xù)的一些泥出去后續(xù)的一些泥土跟雜質，再通過輸果帶將花生莢果運送到花生集果箱，完成土跟雜質，再通過輸果帶將花生莢果運送到花生集果箱，完成花生的整體收獲。挖掘鏟在挖掘花生時行走系統(tǒng)驅使挖掘機向花生的整體收獲。挖掘鏟在挖掘花生時行走系統(tǒng)驅使挖掘機向前行動，因為花生種植土壤大都是泥土所以我們的分離裝置跟前行動，因為花生種植土壤大都是泥土所以我們的分離裝置跟挖掘鏟是設計在一起的即利用收獲機行走時拔禾輪裝置的去除挖掘鏟是設計在一起的即利用收獲機行走時拔禾輪裝置的去除泥土，這種作業(yè)方式摒除了以往的挖掘與清土分開進行的弊端，泥土，這種作業(yè)方式摒除了以往的挖掘與清土分開進行的弊端，簡化了收獲機的整體結構。簡化了收獲機的整體結構?；ㄉ栈ㄉ斋@機的機的總體體設計方案方案選擇u比比較：方案方案一一和方案和方案二二主要主要區(qū)區(qū)別在于果藤分離以后，在于果藤分離以后，輸藤皮藤皮帶的的安裝不同，在果藤分離之后藤的走向。安裝不同，在果藤分離之后藤的走向。方案方案一一結結構構緊緊湊、安裝方便，但是果藤分離不湊、安裝方便，但是果藤分離不徹徹底，且底，且損損失率失率較較高，摘高，摘果刀的安裝方向不便。果刀的安裝方向不便。方案方案二二中中，果藤分離，果藤分離徹徹底，摘果刀底，摘果刀安裝方便合理；兩個安裝方便合理；兩個輸輸藤藤輪帶輪帶的的長長度不同，度不同，這樣這樣便于在工便于在工作作過過程中兩程中兩邊邊藤的甩子不藤的甩子不擠壓擠壓，而且安裝方便。故本，而且安裝方便。故本設計設計采用采用方案方案二二的的工作原理工作原理。方案一方案二主要零部件主要零部件摘果刀片摘果刀片主要零部件主要零部件碎碎土輪土輪由于它緊接由于它緊接鏟鏟刀后，承擔全過程刀后，承擔全過程70%甚至更多的碎土任務，是最甚至更多的碎土任務，是最重重要的碎土部件。所以對它的設計采用八面交錯的斜齒（齒距要的碎土部件。所以對它的設計采用八面交錯的斜齒（齒距l(xiāng)cmlcm，長長5.5cm5.5cm，各齒均有各齒均有35 度的傾斜度的傾斜)。這樣設計的主要。這樣設計的主要目的目的是為了完成是為了完成它碎土的主要碎土任務。為了避免后患，發(fā)揮它碎土的主要碎土任務。為了避免后患，發(fā)揮主主要碎土部件的功能，要碎土部件的功能，可以以一列輪齒同時工作，發(fā)揮集體優(yōu)勢，可以仔細地進行碎土任可以以一列輪齒同時工作，發(fā)揮集體優(yōu)勢，可以仔細地進行碎土任務務，釆用交錯的三角形，各個擊破，使碎后的土塊不形成條狀。齒釆用交錯的三角形，各個擊破，使碎后的土塊不形成條狀。齒部耐磨性較部耐磨性較高，還可以抵抗較硬的障礙物。高，還可以抵抗較硬的障礙物。主要零部件主要零部件起起耕刀具耕刀具由于鏟刀與土壤接觸，由于鏟刀與土壤接觸，受到的摩擦力較大，受到的摩擦力較大，磨損比較嚴重。所以磨損比較嚴重。所以鏟刀釆用可換連接。鏟刀釆用可換連接。鏟刀刃尖部分采用倒鏟刀刃尖部分采用倒角設計，可以避免與角設計，可以避免與花生發(fā)生擠壓，導致花生發(fā)生擠壓，導致花生破碎。鏟刀兩邊花生破碎。鏟刀兩邊都開刃，這樣可以在都開刃，這樣可以在一邊磨損后，調換到一邊磨損后，調換到另一邊使用另一邊使用。主要零部件主要零部件拔禾輪拔禾輪本設計采用偏心拔禾輪，拔禾輪的作用是將起耕的花生藤輸送到輸藤帶，拔禾輪在工作時應垂直進入花生藤蔓中，防止直接敲打花生果實。謝謝觀看大學生活即將結束，在此，我要感謝所有教導我的老師和一齊成長的同學，他們在我的大學生涯給予了很大的幫助。本論文能夠順利完成，要特別感謝我的指導老師，感謝各位老師的關心和幫助！懇請各位老師批評指正！摘要 小型聯(lián)合型花生收獲機將兩壟花生的藤、莢果和土壤同時犁起，在聯(lián)合收獲系統(tǒng)的作業(yè)下，將實現(xiàn)土壤的粉碎、果與藤的分離，在經(jīng)過清選部件之后，實現(xiàn)花生的完整收獲。完整的收獲過程為：花生藤的分離扶起，犁耕，取果，土壤粉碎，果藤輸送，莢果清選，集果。 根據(jù)花生生長的特點和收獲技術的要求，小型花生聯(lián)合收獲機具有系統(tǒng)結構精確緊密、機器重量較輕、分離性能好的特點。采用八面碎土齒，首次破碎土壤塊時便可使土壤破碎率達75%以上，再經(jīng)過二次粉碎后，可實現(xiàn)土壤的完全細化?；ㄉv果被五個拋土輪從土壤中分離出來，摘果刀的刀刃將花生藤與莢果實分離，被傳輸輪拾取的藤條被收集，由機尾的出藤口排出?；ㄉ蛛x清選出后的果實直接落入莢果收集箱。收獲后的花生由于清潔度高可以直接晾曬干燥、轉運儲存。 由于設計的機械系統(tǒng)較為精簡，機器的造價成本的低廉，該花生聯(lián)合收獲機械適合小型家庭農(nóng)場化的花生種植收獲的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其作業(yè)效率與以往的人工采收相比有了顯著的提升。 關鍵詞：聯(lián)合收獲；低耗高效；分離徹底；低成本 ABSTRACT The small combined peanut harvester simultaneously ploughs the vines, pods and soil of two ridge peanuts. Under the operation of the combined harvesting system, the communication of the soil and the separation of the fruit and the vine will be achieved. After the components have been selected, the peanuts will be obtained. Complete harvest. The complete harvesting process is as follows: separation and promotion of peanut vines, plowing, fruit harvesting, soil smashing, fruit vine transport, pod selection, fruit collection. According to the characteristics of peanut growth and the requirements of harvesting technology, the small peanut combine harvester has the characteristics of precise and compact system structure, lighter machine weight and good separation performance. The use of eight-faced soil scrapers can result in a soil crushing rate of more than 70% when the soil blocks are broken for the first time. After the secondary crushing, complete soil refinement can be achieved. Peanut pods were separated from the soil by five throwing wheels. The blades of the picking knife separated the peanut vines from the pods. The rattan picked up by the transmission wheel was collected and discharged from the tail of the tail. The fruit that is separated from the peanuts is directly dropped into the pod collection box. The peanuts harvested can be directly dried, transported, and stored for cleanliness. Since the designed mechanical system is relatively simple and the cost of the machine is low, the peanut combined harvesting machine is suitable for small-scale family-farm farmed peanut harvesting and agricultural production, and its operating efficiency has been significantly improved compared to previous manual operations. Key words: joint harvesting low consumption high efficiency efficient complete separation low cost 目 錄 1緒論 3 1.1花生種植的分布及種類 3 1.2花生的主要收獲方式 4 1.3國內(nèi)花生收獲機械發(fā)展研究概況 6 1.4 論文主要研究內(nèi)容 9 2 收獲機系統(tǒng)總體方案 10 2.1結構總體設計原則 10 2.2 花生收獲機總系統(tǒng)的確定 11 3 配套動力 13 3.1 花生收獲機主要工作參數(shù) 13 3.2配套拖拉機的選擇 13 3.2.1工作效率的簡單計算 14 4 超精型聯(lián)合花生收獲機總體結構與工作原理的設計 15 4.1國內(nèi)常見的兩種花生收獲機原理的分析 15 4.2 確定聯(lián)合花生收獲機結構與原理 16 5 相關零部件的結構設計與計算 19 5.1 具體機架結構和制造要求 19 5.1.1 機架的生產(chǎn)要求 19 5.2 莢果采摘刀的設計 21 5.3 碎土齒輪的外形及功能要求 22 5.4 擋果蓋板結構和簡易要求 23 5.5 起耕刀的結構設計 24 5.5.1 起耕刀耕犁時的角度分析 24 5.5.2 起耕刀刀具面的寬度計算 26 6 碎土輪鏈相關參數(shù)的計算 27 6.1.計算傳動鏈輪的相關參數(shù) 27 6.2鏈輪傳動的功率Pca 27 6.3傳動鏈條的鏈接數(shù)Lp 27 6.4計算傳動鏈條的鏈條節(jié)距P 28 6.5計算傳動鏈長L及鏈條中心距a 28 6.6由相關傳動鏈條來設計傳動鏈輪： 29 6.6.1小鏈輪的計算 29 6.6.2大鏈輪的計算： 30 6.7 分土輪軸的設計與校驗 31 7 其他部分零件的簡要說明及技術要求 33 7.1、拔禾器的設計 33 7.2、拔禾輪的作用 33 7.3、上壓藤板的設計 33 7.4、輸藤帶的設計及要求 34 7.5、夾、壓藤板的設計及配置 34 7.6、果篩的設計 34 結論 35 致謝 36 參考文獻 37 38 1緒論 1.1花生種植的分布及種類 花生是一種中國重要的外匯經(jīng)濟出口的油料作物，而且作為中國人最容易獲得的堅果類食物，出現(xiàn)在許多地方的傳統(tǒng)食品制作過程中，是中國人攝取非動物性油脂的來源之一。在中國的主要生產(chǎn)地區(qū)是遼寧，山西，山東，江蘇，河南，河北等地?；ㄉ菄H油料貿(mào)易中位列第二位的作物。據(jù)統(tǒng)計，二十世紀六十年代，世界花生生產(chǎn)面積約2.55億畝，產(chǎn)量約56.5公斤每畝，1970年代約2.85億公頃。20世紀60年代，世界花生總產(chǎn)量約為150億公斤，20世紀80年代后半期產(chǎn)量增加到190億公斤，創(chuàng)下了世界生產(chǎn)紀錄。作為傳統(tǒng)作物，花生是在中國最具國際競爭力的優(yōu)質油料作物，和大豆、油菜籽一起構成三大食用油原料。近年來,由于國家政策支持全國花生播種面積一直穩(wěn)定在7000萬畝左右,居全球第二位;總產(chǎn)量1600多萬噸,居世界第一位。近些年來,隨著國家對農(nóng)業(yè)資金及先關種植技術支持的不斷加大，加上花生的價格總體小幅上漲，導致花生的種植面積及規(guī)模不斷擴大,花生收獲方式也由傳統(tǒng)的人畜力收獲不斷的向自農(nóng)機動化不斷邁進。依靠對花生藤蔓生長狀態(tài)的分類，可分為直生蔓型、匍匐蔓生型和半匍匐蔓生型。匍匐蔓生型有以下特點，除主莖外的花生枝條匍匐在地上，兩根莖葉不易分枝，生長周期長；收獲期花生莢果易落，產(chǎn)量高但收獲時容易大量漏角。直生蔓型的花生副枝與主直莖之間的相對角度較小，約為30°～40°，因此花生藤蔓的生長密集緊湊，莢果不易掉落，收獲時作業(yè)相對簡單不用考慮大量漏角問題；其次由于擁有可以大密度種植、早熟、單顆植株產(chǎn)量高的優(yōu)勢，所以直生蔓型花生十分適合機械化收獲。半生蔓型的花生主直莖與副莖之間的相對角度大概是45°，優(yōu)點與直生蔓型花生相近。因此花生的直生蔓、半生蔓型是機器收獲的理想品種，取代匍匐蔓生型品種已成事實。 在種植花生時通常采用的直線行距是40~50cm，種植后花生莢果的分布范圍大約是一個直徑為40cm的圓形區(qū)域。 在查閱花生聯(lián)合收獲機的相關技術要求后得知，國內(nèi)聯(lián)合花生收獲機的收獲莢果損失要低于3%，落入集果箱中的莢果土壤含量應小于總重量的25%，且莢果的破損率要低于3%，還要進行及時將莢果取出集果箱晾曬，防止花生堆積造成的發(fā)芽及霉變。 在中國國內(nèi)，長期以來花生的栽植、采收和花生的深加工的過程中存在著使用大量人工完成地工序，在繁重的勞動中，僅花生的采收就占到了整個花生生產(chǎn)過程的13以上且所使用的費用也超過了生產(chǎn)成本的50%。以是，用聯(lián)合機械采收花生取代傳統(tǒng)的人畜結合或半機械半人力的采收方法好處極大，不僅可以節(jié)省大量的人力、物力成本，還大大縮短了花生生產(chǎn)加工的時間，間接的減少了農(nóng)民因采收不及時造成的果實霉變發(fā)芽、花生價格波動造成的損失。所以說在國內(nèi)發(fā)展聯(lián)合花生的收獲機械具有重大的經(jīng)濟效益和遠大前景。 隨著世界花生產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展升級，對于花生產(chǎn)品質量要求也越來越高，傳統(tǒng)的人工完成花生生產(chǎn)的方式己經(jīng)不能達到現(xiàn)代化花生生產(chǎn)的需求。機械化生產(chǎn)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標志，已經(jīng)普及到多個方面。在花生生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)運用機械化技術將會大大改善花生生產(chǎn)各階段的作業(yè)質量?；ㄉ斋@是花生的重要環(huán)節(jié)，用工量占總生產(chǎn)過程的33%以上?；ㄉ斋@過程的好壞直接影響后續(xù)作業(yè)(摘果、脫殼等)質量的優(yōu)劣。然而，我國現(xiàn)階段花生收獲機械化與花生生產(chǎn)結構不適應，花生收獲機械化水平低，以人工收獲為主，機械化分段收獲為輔，總體機械化水平不足18.02%，機械化聯(lián)合收獲幾乎還是空白，人工收獲勞動強度大、耗用農(nóng)時多、收獲效率低下，導致花生生產(chǎn)成本高、效益低，嚴重影響了農(nóng)民種植花生的積極性，己成為該行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)成長的主要“瓶頸”。近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度加快，城鎮(zhèn)化進程的不斷提高，農(nóng)村勞動力短缺問題愈發(fā)突出，花生生產(chǎn)依靠成熟的機械化技術，成為迫切需求。 1.2花生的主要收獲方式 在花生收獲的過程中，通常依據(jù)自己種植的花生品種、規(guī)模及土地情況來選擇匹配符合功能要求的農(nóng)用機械產(chǎn)品。由于國內(nèi)小型聯(lián)合花生收獲機發(fā)展的不成熟，在以家庭農(nóng)場為規(guī)模的種植中往往采用不同的農(nóng)用機械實現(xiàn)不同的采收步驟。在這個過程中一般是人力與機械相結合的方式。而大中型專植花生的農(nóng)場使用的多為進口聯(lián)合收獲機械，前期投入太大，不符合我國廣大農(nóng)村的實際生產(chǎn)情況。 當前花生的主要收獲方式是以下三種： (1)分段式收獲:分段式收獲是指將花生收獲過程分為不同環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)采用不同機械進行作業(yè)，最終完成花生的收獲。主要作業(yè)機械有花生起收機、花生復收機、莢果采摘機等。典型的分段收獲模式如圖1-1： 圖1-1分段收獲模式圖 （2）聯(lián)合式收獲：聯(lián)合收獲是指由不同機械裝置組成的聯(lián)合機械系統(tǒng)在一次生產(chǎn)作業(yè)中就完成果秧植株的挖掘，土壤的粉碎，莢果的采摘清選及藤秧的排出，最后的果實收集等全部作業(yè)。按摘果時喂入方式的不同，分為全喂入摘果和半喂入摘果。流程圖如圖所示圖1-2： 全喂入摘果 秧蔓 處理 集果 清選 去土 夾持輸送 拔秧 挖槽 扶秧 半喂入摘果 圖1-2聯(lián)合式收獲流程圖 （3）兩段式收獲 兩段式收獲是指兩階段收獲花生，首先使用挖掘犁挖掘取出花生并除土，將其花生的轉向植株頂部。條鋪于田間進行晾曬，待晾曬至含水率達到撿拾摘果要求時再由帶撿拾器的花生聯(lián)合收獲裝置完成撿拾、摘果等作業(yè)。 在花生植株挖掘時大量使用花生挖掘鏟挖出花生秧蔓，由于挖掘鏟只是簡單的犁型構件，所以需要由畜力或者拖拉機械等提供翻土的動力。挖掘鏟切下主要根，該鏟進入土壤約10厘米，使花生沿挖掘鏟輔助段從地下伸出。同時，鏟斗在鏟斗的后部設有縱向布置的柵條，從而可以去除土壤，但去土率不高。植株上存在的泥土需要在人工摘取莢果時去除，造成工人勞動量加大。 花生莢果采摘機是一種將花生果實從秧蔓上完整采摘的機械裝置?；ㄉv果采摘機在國內(nèi)主要分為兩類，其中一類是機械系統(tǒng)節(jié)構由帶錐齒的滾筒和帶風扇的凹板篩結合的夠成莢果采摘機，由旋轉的錐齒摘下莢果，在經(jīng)過風扇和凹形漏板篩的去出雜質之后落入集果裝置中；另一類是使用一對帶釘齒的相對旋轉的滾筒，當秧蔓通過兩個相對旋轉的滾筒時釘齒將花生脫離，脫落下來的花生果實會在振動篩上，在風扇產(chǎn)生的氣流作用下，吹出果實間的葉片斷蔓等雜物。 1.3國內(nèi)花生收獲機械發(fā)展研究概況 表 1-3作物機械化比較表 20世紀60年代，國內(nèi)才開始研制與推廣花生收獲機械化，由于起步較晚改革開放前期不受重視，所以造成花生收獲機械的發(fā)展緩慢。相對于受到重視的小麥和水稻種植的機械化發(fā)展差距較大，具體機械化占比如表1-3所示。這樣低下的機械化水平極大的影響了花生收獲的效率，制約了我國花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 作物名稱 機械化比例 水稻 56.69% 花生 18.2% 小麥 86.07% 當前，我國大部分地區(qū)仍以人工畜力結合的方式為主收獲花生;部分經(jīng)濟發(fā)達種植規(guī)模化的地區(qū)多使用半機械化，花生的收獲分為多個步驟，不同收獲階段采用不同機械與人工相結合的方法采收，浪費大量人力物力并且與聯(lián)合花生收獲機械相比收獲時間較長。往往造成花生得不到及時晾曬而霉變發(fā)芽，引起不必要的損失。在我國花生聯(lián)合收獲機械正處于研制階段，技術不完善，成本較高，實際作業(yè)受到地域的限制、栽培方式以及其他因素的影響，未達到理想作業(yè)效果。而從國外引進的花生收獲機型則由于價格昂貴，不符合中國國情或經(jīng)濟效益低，受到中國花生種植方式、種植面積的影響，作業(yè)效果較差原因，在中國沒有形成市場，致使中國的花生收獲機械化發(fā)展緩慢.與世界發(fā)達國家相比差距較大。 在國內(nèi)市場上大量使用的花生收獲機器有：花生挖掘犁，花生莢果采收機，花生采摘清選機，花生聯(lián)合收獲機等。 （1）圖1-4花生挖掘犁：結構相對簡單，只是把根莖和果實從土壤中挖掘出來，之后由農(nóng)民自己碎土去土并采摘莢果，摘下的莢果由于附著大量泥沙，要在清洗后才能晾曬。由于功能的單一，所以滿足不了各個環(huán)節(jié)的采收需要。 圖1-4 4HW-60型花生挖掘犁 （2）花生挖掘機。主要機型和性能參數(shù)表格所示： 表1-5 花生挖掘機參數(shù) 型號 2H-型 4H-800型 4HW-65D型 4H-2型 配套動力 東風50型拖拉 機 東方紅354 鐵牛55型拖拉 機 泰山12型拖拉 機 形式 后懸掛 后懸掛 后懸掛 后懸掛 作業(yè)行數(shù) 2 2 2 2 行距范圍（mm） 400~500 400~500 350~400 300~450 作業(yè)效率（hm2/h） 1~1.5 1.5~2 1.5~2 1.5~2 采挖深度（mm） 65~90 75~90 85~150 85~100 莢果破損率（%） <5 <5 <5 3 適用條件 割蔓，沙壤土 帶蔓，沙壤土 帶蔓，沙壤土 帶蔓，沙壤土 目前我國已研制出2H-1型、2H-2型等多種型號的花生挖掘機械，如圖1-6、1-7： 圖1-7 2H-2 型 圖1-6 2H-1 型 (3)花生撿拾收獲機：配套的花生收獲機械起步晚，結構較為復雜，技術不成熟，市面上相對機型較少，相對功能單一發(fā)展進度較慢。 （4）花生摘果機：將已經(jīng)在田間晾曬過的帶蔓花生進行分離與清選。不能實現(xiàn)挖掘與碎土，但機型較小可在田間地頭使用，碎殼率低，損失小，可直接收獲干凈的花生果實。一般根據(jù)花生喂入方式分為兩種，如圖1-8、1-9所示。 圖1-9全喂式花生摘果機 圖1-8半喂式花生摘果機 （5）花生聯(lián)合收獲機：中國的聯(lián)合花生收獲機研發(fā)相對時間較晚，基于對先進國家的花生聯(lián)合收獲機基礎上消化吸收，技術還有待于完善，目前尚處于樣機研制階段，至今都沒有一個滿意的科技成果，離實際應用還有一定距離。我國研制的花生聯(lián)合收獲機主要采用挖撥組合式工作原理。主要的生產(chǎn)機型有:南京農(nóng)機化研究所4HLJ-8型型花生聯(lián)合收獲機;青島宏盛汽車配件公司生產(chǎn)的2HL-A花生收獲機;青島萬農(nóng)達4HBL-4A型花生聯(lián)合收獲機。 圖1-10 4HLJ-8型聯(lián)合花生收獲機 圖1-11 4HBL-4A型聯(lián)合花生收獲機 1.4 論文主要研究內(nèi)容 本設計是對已經(jīng)開發(fā)設計的聯(lián)合收獲系統(tǒng)模型的基礎上進行改進，根據(jù)花生植株的實際種植生長狀況，參考了其他花生收獲設備的作業(yè)原理，并使用皮帶作為動力源與收獲機之間的能量傳輸媒介。在收獲機內(nèi)部采用多級齒輪變速箱實現(xiàn)相關果藤運送裝置的動力傳輸并為碎土輪提供動力，變速箱的采用大大提升了收獲機的作業(yè)效率。簡潔動力系統(tǒng)的設計不僅節(jié)省了機械的內(nèi)部空間，在后期使用中零部件的損壞也更易更換，并且還保證了花生收獲機獲取穩(wěn)定充足的動力。在收獲機的作業(yè)下，花生同時實現(xiàn)莢果與秧蔓、莢果與土壤的分離，再通過濾果篩之后實現(xiàn)花生莢果的清選并落入集果裝置中，完成花生的完整收獲過程。 本設計側重于聯(lián)合花生收獲機的整體設計，針對相關的數(shù)據(jù)要求，最后選擇了兩壟起收的設計方案，并設計介紹了主要部分的組件。這里不再贅述。 ⑴、適合農(nóng)村實際的生產(chǎn)需要 家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制是我國廣大農(nóng)村的基本經(jīng)濟體制，按家庭包產(chǎn)到戶分散經(jīng)營。往往種植作物規(guī)模面積不大、不集中，所以采用的農(nóng)用牽引力機械以中小型拖拉機為主。這些拖拉機具有更好的牽引力和附著力、簡易的操作性和較強的越野性能，可用于多種多樣地形的穩(wěn)定工作行駛，受到廣大農(nóng)民朋友的喜愛。因此本設計的配套動力源將采用中小型拖拉機。 ⑵、適用于國內(nèi)大部分地區(qū)花生種植實際情況 國內(nèi)花生種植面積大、分布廣泛，但往往以家庭為種植單位。這就造成了花生收獲的不集中，收獲的環(huán)境復雜，采用的種植方式也不夠規(guī)范，不適用于規(guī)?；墒?。本設計充分考慮此種情況，減小收獲機械的體積重量且設計了可調的起耕刀具結構，用來用來適應不同環(huán)境下花生的收獲。 ⑶、收獲機的相關收獲標準及作業(yè)參數(shù) 表1-11花生收獲機配套動力 小型聯(lián)合花生收獲機的農(nóng)業(yè)部推廣標準如表1-11所示，本設計的花生收獲機的收獲標準及作業(yè)參數(shù)應符合國家農(nóng)業(yè)部的相關要求。 項目 指標 動力源（小型四輪拖拉機，KW） 14.7~25.7 收獲率（hm2/h） 0.2~0.3 土中落果率（%） ≤2.0 碎果率（%） 0.5 土壤含量（%） 20 2 收獲機系統(tǒng)總體方案 種植的花生與土豆、紅薯等果實都在土壤中的作物相比，其每株植株上的莢果多且較小。同時花生收獲機械在犁耕翻起植株的效果會受到土地情況的影響，所以在選擇方案時應考慮不同的地面土壤情況對采收效率的影響。 花生作為深根系作物之一，對土壤的通氣性等要求較高，生長環(huán)境沙壤土或沙土的最為適宜，我國種植花生的方法主要有四種，分別為壟作、平作、高畦種植和輪作換茬。大多數(shù)地區(qū)主要的種植方式為壟作，分為大壟雙行和一壟一行兩種方法。壟作優(yōu)勢是密植合理，保證田間通風采光，是花生得到高產(chǎn)的必要條件。為一壟一行的種植模式，行距為550mm，株距為160mm。適應大部分地區(qū)的種植實際情況。圖2-1為花生種植情況的簡圖。 圖2-1花生壟結構圖 2.1結構總體設計原則 （1）、設計清晰明了 實現(xiàn)收獲機相應功能的結構應該能夠清楚可靠地完成每個花生的收獲步驟，并能達到花生收獲機的預期收獲指標。應該有的功能結構不能重復或者遺漏。 花生收獲機一般用于中小型家庭農(nóng)場。設計花生收獲機的相關功能部件時應充分考慮外部環(huán)境，以此來決定部件的外觀形狀和具體的工作尺寸，并在部件制造的材料上多加考量，充分保證機械的使用功能和壽命。 在機構的相關功能部件確定后，事實考慮相關構件間的動力和信息傳遞問題。在設計考慮總體環(huán)境的情況下，合理的設計機械的傳動系統(tǒng)和操控系統(tǒng)。 （2）、設計簡潔精煉 在功能不遺漏的前提下，所設計的部件結構盡可能的簡潔，在最大程度上減少復雜零件的使用數(shù)量。并且在設計部件時要考慮能否批量生產(chǎn)的問題，安裝測試難易程度的問題。 （3）、設計安全穩(wěn)定 在花生收獲機械的正常使用壽命內(nèi)，當機械正常作業(yè)時，花生收獲機的傳動軸、鏟刀、傳送帶等主要功能部件，無損傷、使用變形造成的功能結構不穩(wěn)，出現(xiàn)收獲機械的結構故障。 不同結構構成的總系統(tǒng)穩(wěn)定性要高，在使用壽命內(nèi)花生收獲機能正常工作，收獲的花生莢果滿足設計的工藝要求，不應存在總系統(tǒng)結構的不穩(wěn)定而造成機器的過早報廢。 2.2 花生收獲機總系統(tǒng)的確定 遵循相關國家農(nóng)用機械標準，參考已有的花生收獲機型的工作原理且在咨詢導師的情況下，設計出了聯(lián)合花生收獲機的重要結構部件。再結合國內(nèi)花生種植的實際情況下，設計出一種小型聯(lián)合花生收獲機械。它要滿足在不同土壤、不同種植方式情況下的花生高效收獲的要求，并且結構應盡量精簡、高效。在充分考量下，提出以下兩種方案。 方案1：如圖2-2所示。 圖2-2 花生收獲機系統(tǒng)簡圖 方案2：如圖2-3所示。 圖2-3 花生收獲機系統(tǒng)簡圖 比較兩種系統(tǒng)設計，不同之處在于莢果采摘完成之后，藤的排出方向不同，造成這種結果的原因是兩種系統(tǒng)中輸送藤蔓的結構不同。方案一中的結構較為簡潔，生產(chǎn)部件的安裝較為方便，但存在花生莢果采摘不完整、破碎率高且藤上仍有殘余莢果的問題。方案二提供的系統(tǒng)有以下優(yōu)點，莢果與藤蔓能完整分離，摘果刀片位置設計合理；輸藤系統(tǒng)設計合理，不會造成藤蔓堵塞；結構簡單、系統(tǒng)部件配位合理。經(jīng)過充分考慮，在導師的建議下，最終選擇了方案二提供的系統(tǒng)。 花生在收獲過程中的存在的主要問題是漏角和碎土、摘果過程中果實的破碎。漏角就是花生的不完整收獲，許多果實依然埋藏在土中，所以在設計時應充分考慮實際情況，挖掘裝置的挖掘深度必須足夠深。在本設計中設計有挖掘鏟刀的鏟高調節(jié)裝置，用以在不同情況下對鏟刀挖掘的深度進行調節(jié)，解決花生收獲時的漏角問題。本設計也充分考慮碎土和摘果過程中存在的問題，采用輥輪式的碎土去土裝置，并且充分考慮了摘果刀與碎土輪的配合問題。下文有詳細的介紹，這里不再贅述。 3 配套動力 3.1 花生收獲機主要工作參數(shù) 查閱相關資料得知收獲相關參數(shù)。 ⑴、起耕的深度 一般情況下花生果實在地底100~120mm深度，為保證花生的不漏耕，不落果，將起耕的深度設定在150mm。 ⑵、作業(yè)行數(shù)的選定 隨著花生種植技術的發(fā)展，地膜覆蓋栽培得到普及，這種種植方式全部使用雙辛壟種植，壟上的行距是300 mm,壟距一般為500~600 mm，且平作花生的行距是300 mm，所以本設計的選擇作業(yè)行數(shù)為2行。 ⑶、作業(yè)速度 由于前進速度與挖掘鏟所受到的阻力成正比關系，速度越快，所受到的阻力越大，拖拉機提供的牽引力越小，因此綜合考慮初定速度為1.2~ 1. 5 km/h。 3.2配套拖拉機的選擇 配套拖拉機：動力為12馬力的東風-12手扶拖拉機，圖3-1所示；采用皮帶的連接方式與變速箱連接。 圖3-1 東風-12 手扶拖拉機 表3-2 柴油機參數(shù) 東風-12 手扶拖拉機柴油機參數(shù) 型號 功率 轉速 重量 S195 8.8kw 2000r/min 145kg 東風-12手扶拖拉機的可選工作速度有：1.4km/h，2.5km/h，4.1km/h。根據(jù)實際操作需求及花生的具體種植情況最終選用1.4km/h，即0.39m/s。 3.2.1工作效率的簡單計算 花生的行距： h=0.4m 1畝=666.67㎡ （3-1） =25.82×25.82㎡ M=25.82/0.4=64.55 （3-2） 取為:65行 每畝地中機車的行駛長度為: l=65×25.82=1678m （3-3） 故，工作效率為： n=1678/1400=2.4畝/小時 （3-4） 本設計的花生收獲機的理論工作效率要達到2.4畝/小時。 4 超精型聯(lián)合花生收獲機總體結構與工作原理的設計 4.1國內(nèi)常見的兩種花生收獲機原理的分析 當前國內(nèi)常見的花生收獲機械種類豐富多樣。依據(jù)國家標準判定，根據(jù)花生收獲過程的完成度將花生收獲機械分為三種：第一種是單純的花生挖掘機械，如花生挖掘犁、花生挖掘機等，這類機械功能單一只能將花生植株從土壤中翻犁出來；第二種是花生收獲機，能夠完成花生植株的采挖、莢果上附著泥土的粉碎清除，但不能完成花生莢果與藤蔓的分離；第三種是花生聯(lián)合收獲機，由牽引機械提供動力，能完整的完成花生的全部收獲過程。落入集果箱中的花生果清潔度高，可以直接進入晾曬過程，是功能最完備的花生收獲機械。 （1)、4H-2型花生收獲機的構造與工作原理 4H-2型花生收獲機如圖4-1所示，該機械使用擺動的挖掘機構，挖掘功能與分離功能集合在一個部件上，植株挖掘、莢果采摘、花生藤蔓的排出全部由一個工作部件完成，其優(yōu)點是功耗低、結構緊湊。如圖所示，4H-2型花生收獲機的結構如下，其工作原理和過程為:拖拉機的后部將懸掛整套花生收獲系統(tǒng)，拖拉機的動力輸出軸傳送出動力，由于平行四邊形反向機構和曲柄翻轉機構的存在，兩個擺動工作部件將實現(xiàn)在相同的頻率下以相反的方向往復擺動。工作部件的運動步調協(xié)調一致，受到的側向力可以保持平衡。實際上挖掘機構挖掘出花生植株后，植株通過扇形擺動分離網(wǎng)將莢果與土壤分開。與此同時，花生藤蔓通過傳輸輪向后拋送并整齊排列在土地上。 圖4-1 4H-2 型花生收獲機結構簡圖 （2）小型鏟輥式花生收起裝置 如圖4-2所示，由機架、挖掘鏟、傳動裝置、去土輸送裝置、地輪組成小型鏟輥式花生收起裝置。 在工作時，裝置由拖拉機牽引前進，由于地輪軸上裝有鏈輪，當?shù)剌嗊\動行走時地輪轉動將帶動鏈輪轉動，動力由鏈傳動傳遞給II軸，同理機器另一側通過鏈傳動把動力傳遞給II軸、III軸，去土輸送裝置在運動軸的帶動下開始運轉，為了避免花生植株輸送過程中造成花生秧的堵塞，將不同輥輪的轉速逐級遞增，挖掘鏟用特定的角度和入土深度，切斷花生的主根，隨著拖拉機的牽引前進，花生植株在傳動軸的帶動下沿導向柵條帶到機器后方，最終運送到去土輸送裝置，在去土輥的相互運動的作用下，花生植株根部的泥土被粉碎去除，花生植株向后運送最終被依次鋪放在地面上，花生起收完成。 1、挖掘鏟 2、導向柵條 3、地輪 4、Ⅰ軸鏈輪 5、Ⅰ輥輪 6、Ⅱ輥輪 7、過輪 8、機架 9、Ⅲ輥輪 10、鏈條 11、主動鏈輪 12、牽引架 圖4-2 小型鏟輥式花生收起裝置結構 4.2 確定聯(lián)合花生收獲機結構與原理 通過比較兩種收獲機，由于4H-2型的挖掘機構采用擺動形式的挖掘部件，所以花生收獲機的犁土性能良好，犁出的花生植株上沒有巨大的土塊，花生莢果的收獲率顯著提高。由于結相關結構間預留間隙大，所以不會被未及時清理的花生植株堵塞，機器的穩(wěn)定性大大提高；摘果后的花生秧蔓整齊鋪放在田間地面上，方面后期對秧蔓的收集處理。4H-2型花生收獲機結構設計合理、工作效率高與工作穩(wěn)定等優(yōu)點。 小型鏟輥式花生收起裝置主要有如下優(yōu)點: (1)、擁有的去土輸送裝置和齒桿組合形式做到可以調節(jié)，擁有四排或六排的不同組合形式，可根據(jù)實際花生植株疏密程度自由選擇。 (2)、花生秧蔓的運送角度可調節(jié)，固定輸送輪組的角鋼斜拉在橫向機架上，可以通過調節(jié)斜拉長度對升運角度進行調節(jié)。 (3)、通過調節(jié)連接螺栓來調整挖掘鏟挖掘的角度和深度。 結合兩者優(yōu)點，設計超精型聯(lián)合花生收獲機結構圖4-3如下。 1、鏟刀 2、輸藤輪 3、摘果刀片 4、碎土輪5、第一分土輪 6、第二分土輪 7、第三分土輪 8、第四分土輪 圖4-3 聯(lián)合花生收獲機結構簡圖 聯(lián)合花生收獲機系統(tǒng)原理分析： 起耕刀將花生植株從花生行壟土壤中翻犁出，在扶苗器和拔苗輪的作用下將帶土的植株運送到碎土系統(tǒng)中，在碎土輪上的齒在旋轉力的作用下將土塊打小、打碎，再通過摘果刀摘下花生莢果；在輸帶輪的作用下，花生莢果通過漏果篩清除殘余的泥土和落葉，較為干凈的莢果在清選后落入集果裝置中，摘果后的植株藤蔓在輸藤帶的運送下排出收獲機并整齊的排列在田壟上。經(jīng)過聯(lián)合花生收獲機收獲的花生莢果清潔度大于95%，花生幾乎沒有破損的情況出現(xiàn)，無漏角情況且剩余的花生藤蔓上也沒有余留未采摘的果實。設計的聯(lián)合收獲機達到預期的收獲效果。 結合東風-12手扶拖拉機的實際動力輸出情況，設計出動力系統(tǒng)，確定其傳輸原理。動力系統(tǒng)原理如圖4-4所示。 1、拖拉機皮帶輪 2、第一變速齒輪箱皮輪 3、第二變速齒輪箱皮帶輪4、繩芯三角帶 5.碎土輪皮帶輪 6.碎土輪鏈輪7.第一組分土輪鏈輪 8.變速齒輪箱 圖4-4 動力系統(tǒng)原理圖 5 相關零部件的結構設計與計算 5.1 具體機架結構和制造要求 鑒于剛挖掘的花生植株帶有大塊泥土，整個植株整體質量較大，如果平行輸送會造成輸送輪受力過大。在參考其他花生收獲機械的機架和查閱相關標準資料之后，綜合考量得出有一定傾角的機架最好，傾斜角度如圖5-1所示。 圖5-1機架側邊結構 5.1.1 機架的生產(chǎn)要求 機架是花生收獲機主要的支撐結構，由于結構的一體性，如果機架出現(xiàn)主要結構的損壞，將會產(chǎn)生高昂的機器維修費用并且維修難度很大、耗時長，嚴重影響生產(chǎn)。為了保證機架的結構強度，機架的生產(chǎn)需要嚴格按照標準的生產(chǎn)流程。 生產(chǎn)完的機架要達到設計工藝要求的剛度標準，不能因為強度過低的原因而在工作過程中出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的現(xiàn)象。生產(chǎn)的機架要達到圖紙標注的尺寸，尺寸精度也要滿足公差范圍，不能因為尺寸問題導致機械組裝的不成功或者成功組裝的機械達不到規(guī)定的使用壽命。 由于機架的焊接材料多為薄板鋼材和角鋼，所以建議使用明弧焊接的方法。使用明弧焊接的優(yōu)點有很多，由于焊熔池可見度高，可以采用全自動或半自動機器人焊接，焊接效率可以大幅度提升。焊接完成地焊縫要無殘余焊料，能通過超聲波檢驗沒有裂紋存在。焊接時會產(chǎn)生一氧化碳、硫化物等有毒氣體，所以廠房要空氣流通。因為強風會影響明弧焊接的焊接質量，所以廠房中不能產(chǎn)生強風。 根據(jù)設計的規(guī)范要求，查詢相關的焊條參數(shù)，比較分析后選擇型號為E4323的焊條。此種焊條鈦鉀元素含量高，焊接時產(chǎn)生的焊弧無跳動；焊接完的焊縫質量高，無氣泡、裂紋，是焊接薄板型低碳鋼、角鋼的優(yōu)質焊條。 圖5-2機架具體正視結構 圖5-3機架俯視結構 5.2 莢果采摘刀的設計 圖5-4莢果采摘刀結構簡圖 在莢果采摘刀具設計之前，應充分考慮花生植株在土壤中的生長情況并考慮到起耕以后花生植株在機械內(nèi)部的位置狀態(tài)。由于花生莢果分布在植株根部1.5~2cm的地方，刀尖的部位至少要深入土中1.5cm的地方，也就做到了避免花生藤蔓或其他雜草纏擾刀具的情況出現(xiàn)。刀尖后部的流線型弧度設計，有效的減少了土壤對刀具產(chǎn)生的阻力，使土壤能夠順利的送入到碎土機構中。由于摘果刀具的存在，減小了土塊密度，土壤在進入碎土齒輪之后不會出現(xiàn)堆壓的狀況，大大提升了碎土機構的碎土效率?？紤]到碎土齒輪打碎花生莢果情況的出現(xiàn)，于是預留了90mm摘果刀具到第一組碎土齒輪間的距離，有效的增加了花生莢果的擺動幅度，降低了碎果情況出現(xiàn)。增大摘果刀具的后側曲率是為了達到逐步依次摘果，減小刀具的應力，防止摘果刀具出現(xiàn)彎曲變形。 機架上為摘果刀具預留的安裝長度為380mm。摘果刀具的尖端于整個刀具的中心持平，距離起耕刀具60mm（因為起耕刀具入土深度為80mm）.整個摘果刀具在第二組碎土齒輪的上方位置。 考慮到剛度、耐磨性能等性能參數(shù)之后，摘果刀具的制造材料選擇了65號Mn鋼。刀具刀尖部位硬度相對較高，要使用淬火處理，洛氏硬度要達到50~60之間。 5.3 碎土齒輪的外形及功能要求 圖5-5碎土齒輪結構簡圖 碎土齒輪的結構如圖5.3-1所示。碎土齒輪的作業(yè)部位位于起耕刀后方，承擔著最主要的碎土工作，是碎土系統(tǒng)中極其關鍵的零部件。它采用了齒輪距10mm、長度55mm和35度傾斜的八面輪齒設計。由于多組斜齒交叉運動，夾帶莢果的大土塊會被粉碎成細小的土壤，莢果卻不會破碎。再機器的抖動下，大多數(shù)泥土會被輸果篩漏出。多組齒輪間的斜齒形成的三角形破碎區(qū)域可以有效地防止土壤重新粘合成條狀，使得碎土機構適用于不同種類的土壤粉碎。為了碎土齒的耐磨性，斜齒的尖端部位要使用淬火處理。 第一組碎土齒輪安裝部位在起耕刀之后，齒輪尖要高出起耕刀35mm。由于摘果刀片就在第一組碎土齒輪的上方，經(jīng)過考量90mm的距離為最佳距離，能夠使土塊順利進入碎土機構而又不影響花生莢果的采摘。 其他碎土齒輪使用偏心輪提供動力和震動，負責殘余土塊的粉碎和篩選。 5.4 擋果蓋板結構和簡易要求 圖5-6擋果蓋板的結構 為了減少莢果與土壤的任意擴散，擋果蓋板設計為波浪形的弧線。因為波浪弧形的出現(xiàn)不僅能夠幫助增強碎土效果，錯位安裝的部件還能使土塊在慣性力的作用下保持對碎土齒輪地連續(xù)撞擊，加大碎土的力度，使得土壤更細更容易篩除。因為機架存在12度的傾斜，所以擋果蓋板也與水平線形成12度的夾角，傾斜的存在不僅可以放緩莢果與土壤輸送的速度以增加分離的幾率，而且大大的保證了莢果的完整性。 5.5 起耕刀的結構設計 圖5-7 起耕刀的結構 起耕刀是花生挖掘功能實現(xiàn)的最重要部件，由于耕犁花生植株與土壤中的沙粒、石子長時間摩擦，是整個花生收獲機械中最易損壞的部件。為了更換刀具的方便，本設計采用了可換的連接結構。起耕刀的兩個端面都做了開刃和倒角處理，有效地減少了對花生莢果的擠壓而造成的破損。一邊的刀刃磨損后也可更換使用另一邊的刀刃，極大的延長了起耕刀具的使用壽命。 起耕刀起耕花生植株時并不是將整塊土壤送入采收機，而是在拔禾器和拔禾輪的作用下將已經(jīng)翻犁出的花生植株從土壤中拔起。這種設計就可以達到減輕碎土機構和清選機構的負荷，提高了莢果的清潔度。 5.5.1 起耕刀耕犁時的角度分析 起耕刀具以不同起耕角度耕犁花生植株時的效果極為不同。當以小角度耕犁時，入土困難且耕犁出的帶土植株輸送較快，拔禾器和拔禾輪抖落的泥土變少，增加了碎土量；反之當以大角度耕犁時，雖然起耕刀入土容易但所受到的土壤摩擦力增大，帶泥土的植株輸送緩慢，容易造成植株堵塞進口。本設計將對耕犁角度進行分析計算。 我們使用達朗伯公式進行計算： (5-1) 公式 P--耕犁出的花生帶土植株輸送時所受到的力 起耕刀具對上層土壤的作用力； 起耕刀具和上層土壤的摩擦力； 耕犁出的花生帶土植株所受到的重力； 起耕刀入土的上角； 花生植株所帶上半部分土壤對起耕刀的摩擦力,是耕犁時花生植株與起耕刀表面的摩擦角度。 公式的簡化結果是： (5-2) 由上述公式可以得出P，隨著起耕刀犁入土壤的角度α的加大而增長。在不同種類的土壤中耕犁時，耕刀以不同角度入土對犁出花生植株所需力P的影響如圖5.5.1-1所示。由圖可知的值很小時，曲線的斜率較小，曲線變化平緩。當?shù)闹岛艽髸r，曲線斜率很大，曲線變化快速。 圖5.5.1-1 起耕刀角度、阻力、長度的關系 分析圖5.5.1-1還可以得出，相對質量較重的土壤種類比相對質量較輕的種類更容易受到影響。當起耕刀入土角度的值很小時，輸送力P的相反阻力變化不夠明顯。由圖可以看出，當?shù)臄?shù)值大于26。時，輸送力P的阻力變化顯著，因此起耕刀起耕的角度應該是。 5.5.2 起耕刀刀具面的寬度計算 起耕刀刀面的寬度是由花生具體的種植情況確定，會受到花生種植的壟寬、行距等種植技術參數(shù)的影響。國內(nèi)大部分的起耕刀斷面寬度為40mm~600mm。具體計算公式如下： （5-3） 式中 b——（mm） ——（mm） d——收獲機運行偏差，取d=50~80mm。 由此計算得出B1=45mm。 6 碎土輪鏈相關參數(shù)的計算 碎土輪工作時效率比取92%，其功率為： （6-1） （6-2） 通過計算得知，第一組碎土輪受到中等程度的載荷所產(chǎn)生的沖擊。 6.1.計算傳動鏈輪的相關參數(shù) 先關資料顯示鏈輪速度?。?~8m/s 小鏈輪取動齒數(shù)量： （6-3） 求得傳動鏈輪齒輪齒數(shù)為： 6.2鏈輪傳動的功率Pca a2+b2=c2 查詢相關資料可知： （6-4） = = 6.3傳動鏈條的鏈接數(shù)Lp 鏈條的中心距離： （6-5） 傳動鏈條鏈節(jié)數(shù)的計算： 于是傳動鏈條的節(jié)數(shù)： 節(jié) 6.4計算傳動鏈條的鏈條節(jié)距P 查詢相關資料的出： （6-6） 計算結果顯示選用單排傳動鏈。查尋有關表格取得單排鏈條的系數(shù) 所以求出傳動鏈條傳送植株需要的功率： （6-7） 傳動小鏈輪 由有關資料取得鏈號08A的單排傳動 所以傳動鏈節(jié)距 P=12.70m 6.5計算傳動鏈長L及鏈條中心距a （6-8） （6-9） 中心距減少量： （6-10） 實際中心距： （6-11） 推薦 取 驗算： （6-12） 計算結果與原假設值相等。 6.6由相關傳動鏈條來設計傳動鏈輪： 6.6.1小鏈輪的計算 （6-13） a、分度圓直徑： b、齒頂輪直徑： （6-14） （6-15） 取 c、分度圓齒高： （6-16） （6-17） 取 d、齒根圓直徑： （6-18） e、齒側凸緣直徑： (其中為內(nèi)鏈板高度，) （6-19） 6.6.2大鏈輪的計算： a、分度圓直徑 b、齒頂圓直徑 c、分度圓齒高 d、齒根圓直徑 e、齒側凸緣直徑 （6-20） 小型聯(lián)合花生收獲機在正常作業(yè)時所受到的載荷為中等沖擊。查詢資料得出選用小鏈輪的齒數(shù)為Z1=21且材料為20號鋼時，齒輪最為造價低廉、精簡耐用。 熱處理：滲碳，淬火，回火 齒面硬度：HPC50—60 6.7 分土輪軸的設計與校驗 圖6-1 分土輪軸裝配結構 由于分土輪軸為傳動與承載載荷的主要部件，所以我們需要驗證軸的強度和剛度。在考慮軸的耐磨性的前提下，我們通常選用性價比較高的45鋼作為原材料生產(chǎn)軸。在加工調質后的軸一般應達到=，在查閱一些資料結合分土輪的設計，最終確定軸的直徑為30mm。 （1）鏈輪所受的作用力 轉矩 （6-21） 59.88mm 圓周力 徑向力 軸向力 （2）軸承的主要截面彎矩與支反力 （6-22） 截面處彎距為 （6-23） （6-24） 圖6-2 軸受力簡圖 7 其他部分零件的簡要說明及技術要求 7.1、拔禾器的設計 拔禾器是一種為防止切割區(qū)外作物進入割臺傳動機構造成作物損失和傳動機構堵塞的聯(lián)合收割機割臺分禾器。本設計中它的作用是將左邊的藤與起耕藤分開并送到輸藤帶。 7.2、拔禾輪的作用 拔禾輪主要用于臥式收割機或聯(lián)合收割機割臺上，用以引導莖稈、扶持切割并清掃割臺，防止已割莖稈在割刀上堆積而造成堵刀。拔禾輪有普通拔禾輪和偏心拔禾輪之分，其中普通拔禾輪已逐步淘汰。 本設計采用偏心拔禾輪，拔禾輪的作用是將起耕的花生藤輸送到輸藤帶，拔禾輪在工作時應垂直進入花生藤蔓中，防止直接敲打花生果實。 7.3、上壓藤板的設計 它的主要作用是將拔禾器已輸送到輸藤帶的藤苗壓住，將藤壓成“T”狀。這樣便于這個藤苗的輸送過程中，使輸送干凈利落，不會發(fā)生藤苗的膠結現(xiàn)象。上壓板置于齒輪箱下面，是由彈簧壓板組成的。 7.4、輸藤帶的設計及要求 輸藤帶單長130cm（環(huán)接的長度65cm），寬7.5cm，齒長8cm，根寬6cm，尖寬3cm（如此下寬上窄有利于拖藤的進行）。齒片相距6cm，如果過密會影響排藤的過程，而希了則會導致阻力的增加，加大單齒的負擔，影響輸藤速度。 因為它起著輸藤摘果的重要作用，輸藤輪的裝位必須處在鏟刀軸的中線部位（與摘果刀片前尖相處同位）。距土面的高度是18cm。 7.5、夾、壓藤板的設計及配置 夾藤器分左上、下托，右上、下托，左邊是輸藤齒走廊，右邊則是藤苗走廊，兩邊夾住藤，由齒片向后輸送。 7.6、果篩的設計 果篩是由小鐵條串成環(huán)形而成，條間相距為1cm，它前處第一碎土輪，后至機尾。作用是過濾掉已經(jīng)粉碎的泥土和少量斷裂的花生藤蔓、葉片，是花生莢果清選的主要結構之一。  結論 小型聯(lián)合型花生收獲機將兩壟花生的藤、莢果和土壤同時犁起，在聯(lián)合收獲系統(tǒng)的作業(yè)下，將實現(xiàn)土壤的粉碎、果與藤的分離，在經(jīng)過清選部件之后，實現(xiàn)花生的完整收獲。它可以適合各種大小地塊，土壤結構，地表形態(tài)地區(qū)的花生收獲。能夠實現(xiàn)花生的藤苗、果實和土壤三者同時起耕，之后花生植株和少量泥土進入喂入裝置并依靠震動分離出泥土，并在摘果裝置的作用下實現(xiàn)秧果分離，藤蔓由排秧機構排出，而莢果落在振動篩上，除去剩下的一點泥土和雜物通過輸送帶輸送到集果箱里。經(jīng)過收獲的莢果由于幾乎不含泥土、碎果，可上場直接晾曬，大大的縮短了花生的收獲周期，為農(nóng)民減少了花生收獲不及時造成的發(fā)芽、霉變等損失。 由于時間不足和前期準備不夠充分，本設計有以下不完善的地方。只是實現(xiàn)了聯(lián)合花生收獲機功能的實現(xiàn)，并沒有做具體的動力系統(tǒng)的設計與計算。某些部件的具體的設計制造過程未詳細說明，各個裝置的安裝位置可以進一步優(yōu)化。由于設計并未進行實際的仿真，很多數(shù)據(jù)只能作為理論值，可靠性有待于進一步驗證。 花生收獲機的應用是影響花生收獲的重大問題。它對花生收割機械化、農(nóng)民增收、花生出口有著重要的影響。設計能夠被大量農(nóng)民使用的機器對農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展也是至關重要的。我相信，在今后的學習過程中，隨著社會科學技術的發(fā)展，通過學習各種方面的經(jīng)驗，通過各種實驗，現(xiàn)場操作和應用一定會做出更出色的改進，使這臺機器更加完善。 致謝 這份設計說明書是在導師陳鳳騰老師的建議與輔導下完成地。陳老師以嚴格的學術態(tài)度，優(yōu)秀的職業(yè)品性，崇高的人格魅力，令我欽佩。在畢業(yè)論文撰寫時期，陳老師不僅為在論文的寫作意見中給出指導，同時在論文修改的后期給與了寶貴的修改意見，從論文選題和版式到論文的具體部分的設計和計算，每一個過程都在老師的精心指導下，敦敦教誨中完成。每一個文字，每一組數(shù)據(jù)都融入了指導老師辛勞的汗水。在此在此謹向我的導師表示衷心的感謝！ 同時，我要感謝我同一宿舍的同學。我們的設計題目雖然不盡相同，但在前期資料收集準備過程中，我們分享了從各種來源收集的信息，一起討論了在設計過程中可能遇到的各種問題和困難。在這個過程中提高了我思考問題和解決問題的能力，以及團隊協(xié)作能力。在設計的過程中，我的團隊精神和合作能力有了很大的提高。這將是我未來工作生活中的一筆寶貴財富。本人也將總結此次畢業(yè)設計中個人存在的不足之處，希望能在以后的工作學習中得到彌補。也祝愿同組同學在畢業(yè)后擁有有美好的未來，前程似錦！ 最后，要感謝身處遠方的父母，感謝您為供養(yǎng)我能順利完成學業(yè)的辛勞與汗水，也感謝您為我營造了和睦的家庭氛圍和寬松自主成長環(huán)境。求學之路固然也艱難困苦，但您的殷切期盼是我前進道路上永不停歇的動力。感謝父母一路上含辛茄苦的付出與支持，在此向你們表示誠摯的敬意! 由于本人的見識淺薄，學習不夠深刻，整個設計中難免存在不足與漏洞，懇請各位老師、領導給予指正、糾正錯誤，我將不勝榮幸！ 參考文獻 [1]陳樂萍，楊勝軍.新型花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術，2003-03. 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