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山西農業(yè)大學學士學位論文（設計）文獻綜述
馬鈴薯播種機具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要：綜述了國內外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過對國內外幾種典型播種機的各種參數(shù)進行系統(tǒng)的對比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國產播種機與國外播種機的差距，并在此基礎上去闡述我國播種機在研發(fā)和應用上所存在問題并展望未來播種機的發(fā)展趨勢，同時明確馬鈴薯播種機的設計方向。
關鍵詞：播種機具 馬鈴薯 精量播種機 排種器
1. 馬鈴薯在我國的生產現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農作物，在我國得到大面積的栽種，盡管我國年產量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來，單產量卻很低，因此在提高單產的措施上除了提高機械化生產水平外，還應該改進馬鈴薯的種子質量以及種植方式。
1.1我國馬鈴薯的生產現(xiàn)狀
300多年前，原產自美洲的馬鈴薯被引進中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產量都處于全球領先地位。從中國馬鈴薯網上獲得的資訊：2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝，預計總產量將超過6800萬噸，占世界總產量的22%左右。單從總產量來說我國已經是世界第一，但是單產量卻遠遠低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國馬鈴薯的單產量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國外馬鈴薯的生產水平
單產量排名前六位的國家：新西蘭、比利時、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達國家，他們的單產量都超過了每公頃40000 公斤（中國馬鈴薯網，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術以及機械化生產水平的影響。顯然，這些國家的農業(yè)生產機械化水平都遠遠高過我國。反觀我國，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產都還停留在人工或者半機械化生產的水平上，因此單產量低也就不足為奇。
1.3目前急需解決的措施以及會遇到的困難
要想提高單產量，首要的就是提高機械化生產水平。我國地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時提高生產機械化，所以應該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設計符合當?shù)氐霓r業(yè)生產機械，盡量推廣播種機在農業(yè)生產中的應用。其次應該改進種植方式，我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進的種植方式應該從改進種子質量，改進播種方式等方面進行，同時在此基礎上設計相應的機械也就顯得至關重要。
2. 國內外播種機發(fā)展及應用的現(xiàn)狀
2.1我國播種機發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前，我國大約有500家播種機生產企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產與大中型拖拉機配套的播種機的企業(yè)只有西安農業(yè)機械廠、石家莊市農業(yè)機械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產的都是與小型拖拉機和畜力配套的拖拉機。這種與小型拖拉機和畜力配套的播種機機的產量占全國播種機總產量的90%以上（國委文，2007）。由此可以看出當前我國已實現(xiàn)機械化播種的大部分地區(qū)的播種機仍以小型播種機進行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機的發(fā)展遠遠跟不上農業(yè)生產的需要，而且大中型生產機械（包括播種機）的研制和生產水平也遠遠落后于發(fā)達國家的水平。
2.2國外播種機發(fā)展現(xiàn)狀
相對我國而言，國外許多發(fā)達國家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)的過度和轉化，經過幾十年的發(fā)展，其農業(yè)機械化水平已經相當完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國，德國，英國等西方發(fā)達國家的發(fā)展水平已經走在世界的前列。
在國外許多發(fā)達國家，精密播種機經過幾十年的發(fā)展和應用，其技術水平應經達到了相當完善的程度，無論是工作速度、生產效率、工作性能、播種質量以及播種機具的通用性和適應性上都做得比較好。這對減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產量都有很大的促進作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達國家正把不斷更新播種機的工作原理、盡量完善其結構、延長機具使用壽命、降低制造價格和維護費用的同時提高其工作效率以及提高播種機的通用性和適應性作為未來更先進的播種機研制的發(fā)展方向。
2.3與國外播種機相比，我國播種機存在的不足
和國外如美國、德國、英國等發(fā)達國家的播種機比起來，我國的播種機工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應性低，使用可靠性不高，生產率也遠較國外的低。另外，由于我國工業(yè)起步晚，因此在新技術的研制和在播種機上的應用上依舊落后于國外發(fā)達國家。下面以我國幾種典型的播種機和國外的播種機作一個對比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機和國外先進播種機的不足。
首先，從工作效率方面來看，我國播種機的工作速度低。國外播種機的工作速度大都要求達到15㎞／h，有的甚至達到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國早期生產的GL34T和GL36T兩種機型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達不到德國這兩種機型的水平。
其次，我國播種機的工作幅寬小。和國外發(fā)達國家比起來這個環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產的播種機的工作幅寬一般為5～6m，美國，加拿大等國家的現(xiàn)用機型大多可以達到10～15m（陳興田，1999）。而我國所使用的播種機的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進的2BF-24A谷物條播機的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個水平，工作幅寬低這個瓶頸在很大程度上限制了播種機的工作效率。
再次，排種器的排種效率低。我國很多使用播種機的地區(qū)在農業(yè)生產中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進的“一器多行”的排種器，但是技術上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒能進行大規(guī)模的推廣及應用。國外發(fā)達國家在這方面的技術和經驗就比我國先進得多，而且許多新技術已經得到廣泛的應用，許多核心部件尤其是排種器無論是結構還是工作原理都還有很多值得我國學習和借鑒的地方。
最后，我國的播種機的通用性和適應性和國外發(fā)達國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面，國外發(fā)展得比較早，技術也比較成熟，一套設備只需經過簡單的更換即可實現(xiàn)不同種子的播種，而我國大部分播種機還都是“一機一種”，一種播種機只能夠播撒一種種子，這樣既浪費制造材料，又沒能使播種機得到充分利用。另外，我國地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴重限制了播種機的適應性，在保證適應性方面的技術還很落后，而且我國研制生產的播種機很少考慮到適應性這一方面的影響。
3. 我國播種機的發(fā)展趨勢
雖然可以通過引進國外先進的播種機可以暫時彌補我國播種機的不足之處，但是從長遠
出發(fā)，我國必須走自主研發(fā)的道路，通過不斷吸收國外先進技術的同時再結合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國特色的先進播種機。
3.1加大大中型播種機的研制和開發(fā)
要想盡快縮小我國馬鈴薯等農作物的單產與國外水平的差距，大中型播種機將起到至
關重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦，比較適合大中型播種機的推廣和應用。大中型播種機械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術的方向發(fā)展，這種機械的優(yōu)點在于：一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時播種，提高產量；節(jié)約能源，降低成本。
3.2采用新的排種原理和排種裝置
排種裝置是播種機最關鍵的部件，先進的排種器和排種原理對播種機的效率的提高有
著很重要的作用，迄今為止，我國學者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應用，但是在馬鈴薯播種機上，先進的排種器和排種方式依然制約播種機效率的一個瓶頸。因此在已經解決種子和播種方式的情況下研制相應的播種機顯得是關重要。顯然，在排種器方面，我國應該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機械式排種原理也應得到廣泛的采用（陳興田，1999）。
4. 小結
一個比較先進的播種機主要取決于其幾個關鍵的部件，如：開溝器、仿形機構、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個播種機結構中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關系到播種機的播種效率，因此，現(xiàn)在國內外播種機研制的重點依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國外先進水平還有一定的差距，因此，我國還必須加大研制的力度。
新型馬鈴薯已經研制成功并將實現(xiàn)大力推廣，在將來的幾年內，相應的馬鈴薯播種機將對這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機或者油菜籽播種機這些現(xiàn)成的播種機型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實現(xiàn)大面積推廣，相應的馬鈴薯播種機具還是一片空白?；诖?，對現(xiàn)有的馬鈴薯播種機和其余各類顆粒式播種機進行改進優(yōu)化并在此基礎上設計一種適合新型馬鈴薯的機械式或者氣吸式播種機就成了當前以及未來相當一段時間內播種機的研制方向，同時研制的重點也將放在馬鈴薯播種機的排種器的研制上。
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4
XX大學
畢業(yè)論文（設計）任務書
學院
機械電氣化工程學院
班級
學生姓名
學號
課題名稱
甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計
起止時間
2015年10月15日—— 2016年5月27日（共 12周）
指導教師
職稱
課題內容
近幾年來，國內馬鈴薯種植面積在穩(wěn)步增長。隨著國內馬鈴薯種植面積逐年增加，農村勞動力短缺，農民對馬鈴薯種植、收獲機械的需求越來越大，而國內缺少馬鈴薯殺秧機械機型，國外殺秧機械難以適應國內作業(yè)要求，而已有的聯(lián)合式馬鈴薯收獲機因不進行殺秧作業(yè)，容易發(fā)生薯秧纏繞及壅堵的現(xiàn)象，因此本課題研究的是一種甩刀式馬鈴薯殺秧機，該殺秧機由拖拉機提供動力，在馬鈴薯收獲前殺秧作業(yè)，以減少馬鈴薯收獲機的壅堵現(xiàn)象，并提高其作業(yè)效率。
本課題的研究內容：
（1）查找相關文獻，了解國內外殺秧機的相關工藝。
（2）查找專利及相關文獻，熟悉了解殺秧機的結構。
（3）利用機械傳動理論，對馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計。
（4）依據(jù)查找到的專利及文獻，設計甩刀式殺秧機的三維實體模型，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。
擬定工作進度（以周為單位）
第一周：查找相關資料，熟悉課題內容。
第二周：撰寫開題報告，并制定總體方案。
第三至八周：設計甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。
第九周：對甩刀式馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計。
第十周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。
第十一周：編寫答辯提綱，準備答辯。
第十二周：答辯。
主要參考文獻
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任務下達人（簽字）
年 月 日
任務接受人意見
任務接受人簽名
年 月 日
甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計
(1.
摘要：本文通過對殺秧機的設計同時介紹了殺秧機的發(fā)展歷史、種類、工作原理及其主要參數(shù)。并詳細的分析了殺秧機的構成、以及殺秧機的日常維護和基本安全操作規(guī)程，并分析了殺秧機的日常檢修及其常見故障分析。通過自身的實踐，更加的認識到對殺秧機專業(yè)理論知識的學習，提高操作技能，了解殺秧機的內部構造，大概了解殺秧機的客觀運用，敘述了利用傳統(tǒng)的方法、結合先進的知識、科學的邏輯思維方法來客觀的闡述分析殺秧機出現(xiàn)的一般事故以及設計的心得體會。并對殺秧機的未來發(fā)展前景有著很好的憧憬。
關鍵詞：馬鈴薯；殺秧機；三維設計
中圖分類號:TD451 文獻標識碼：A
0引言
馬鈴薯是糧、菜、飼、加工兼用型農作物，其適應性廣、豐產性好、營養(yǎng)豐富、經濟效益高，已成為世界上繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物 。根據(jù)世界聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計，全世界馬鈴薯種植面積達到 1833 萬公頃，3.2958 億噸，我國馬鈴薯種植面積為 475.26 公頃，馬鈴薯產量為 6905.97 萬噸，占世界馬鈴薯種植面積的 27.2%，亞洲種植面積的 56.3%，是全世界馬鈴薯種植面積最大的國家之一。近幾年來，國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長。隨著國內馬鈴薯種植面積逐年增加，農村勞動力短缺，農民對馬鈴薯種植、收獲機械的需求越來越大。目前，國內外研制的大部分馬鈴薯收獲機，在收獲前不殺秧,在作業(yè)過程中，馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件，行進阻力增大、容易壅堵，導致機具動力消耗增大，影響馬鈴薯的挖掘。因此，馬鈴薯在收獲之前，須對地表的莖秧進行處理，然后再機械收獲馬鈴薯。馬鈴薯莖秧可通過化學或人工的方法將其除去，化學殺秧會污染環(huán)境和土壤；馬鈴薯莖秧人工清除工作量大、效率低，影響馬鈴薯機械收獲。馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化，與莖秧分離更加容易，表皮老化可顯著減少收獲、運輸和貯藏中的損傷；還可提高馬鈴薯收獲效率，保證馬鈴薯機械收獲順利進行。近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展，但是，我國在中小型馬鈴薯種植和收獲機方面的機具較多，而馬鈴薯殺秧機的機型較少。國外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品，體積結構龐大，工作幅寬大，零配件供應渠道不暢通，在我國地區(qū)適應性差，難以適應我省馬鈴薯種植大多分布在小地塊、山地和水平梯田上的現(xiàn)狀。因此，為了減輕打秧勞動強度，解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵塞的問題，提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率，使馬鈴薯機械收獲順利進行，研制一種能有效打秧并適合我省實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義。
1總體設計思路
甩刀式馬鈴薯殺秧機的主要功能是用旋轉的甩刀把莖秧從馬鈴薯地表的根部砍斷切碎，高速拋入罩殼，沿罩殼內壁滑到尾部，在出口處拋撒到田間。因此對它的設計要求是：（1）將全部莖秧打碎，避免漏打現(xiàn)象。（2）殺秧的高度基本均勻，并能根據(jù)種植模式進行調節(jié)，適應不同地表狀況。（3）甩刀能將倒伏的、壟溝的莖秧切割，并能將打碎的莖稈均勻拋撒到田間。（4）殺秧時，不帶薯，不傷薯。（5）在工作過程中能量消耗最少，防止莖稈、雜草纏繞甩刀和刀軸。
1.1設計原理
甩刀式馬鈴薯殺秧機與輪式拖拉機配套，拖拉機動力輸出軸經傳動軸 將動力輸入中間齒輪箱，由傳動軸傳送到主動皮帶輪，主動皮帶輪通過皮帶將動力傳送到刀軸皮帶輪，刀軸皮帶輪帶動刀軸高速旋轉，刀軸上鉸接的甩刀 繞刀軸高速旋轉，同時隨機組前進。前進中，旋轉的甩刀把莖秧從根部砍斷切碎，被高速拋入罩殼，沿罩殼內壁滑到尾部，在出口處拋撒到田間。
1.2設計總體結構
甩刀式馬鈴薯殺秧機的總體結構示意圖，如圖1所示。
甩刀式馬鈴薯殺秧機主要由傳動機構、殺秧裝置、輔助裝置三大部分組成，其整機總裝圖如圖1所示。傳動機構主要由傳動軸、齒輪箱和皮帶裝置組成，其作用是將拖拉機的動力傳給工作部件進行打秧作業(yè)。殺秧裝置由罩殼、刀軸和鉸接在刀軸上的甩刀組成，用于粉碎、拋撒馬鈴薯莖秧。輔助裝置包括懸掛架和限深輪等，通過調整限深輪的高度，可調節(jié)甩刀的離地間隙即留茬高度。
傳動系統(tǒng)采用雙軸式結構，中間軸上安裝有皮帶盤，后軸上裝有甩刀。根據(jù)田間實際工作情況，動力傳遞分兩級：一級傳動為齒輪箱輸入軸與輸出軸的傳動；二級傳動為齒輪箱輸出軸與甩刀刀軸的傳動。拖拉機動力傳動路線為：1齒輪箱輸入軸→2齒輪箱→3齒輪箱輸出軸→4皮帶輪→皮帶→5甩刀軸。高速旋轉的甩刀強力沖擊馬鈴薯莖稈，在負壓的作用下將莖稈吸入機殼內，經過甩刀的多次剪切、搓擦和撕裂將莖稈粉碎，并在氣流和離心力的作用下，將其均勻的拋撒在田間地面上。
圖1甩刀式馬鈴薯殺秧機總體結構示意圖
1. 齒輪箱輸入軸 2.齒輪箱 3.齒輪箱輸出軸 4.皮帶輪 5.刀軸 6.甩刀 7.機殼
2關鍵部件的設計
2.1齒輪箱的設計
傳動系統(tǒng)中齒輪箱在工作中承受的載荷較大，為提高其結構強度，箱體采用高強度鑄鐵材料，齒輪箱主要由主軸、箱體、主軸圓錐齒輪、滾動軸承、從動軸、從動軸圓錐齒輪幾部分組成。齒輪箱中變速機構為一對錐齒輪 ，主動錐齒輪有50個齒，從動錐齒輪有28齒，故傳動比
i1=z2z1=2850=0.56
該馬鈴薯殺秧機的齒輪箱結構緊湊，能夠有效利用拖拉機動力資源，降低生產成本。齒輪箱輸入軸通過萬向聯(lián)軸器與拖拉機后部的動力輸出軸相連，然后通過齒輪箱內部的一對錐齒輪變速換向后由動力輸出軸輸出動力，再通過皮帶傳動裝置驅動甩刀工作。
2.2刀具部分的設計
甩刀是殺秧機的關鍵部件，且容易磨損。其形狀和尺寸不僅對刀軸的設計和甩刀排列有較大影響，而且直接影響殺秧的效果。
甩刀按形狀分類主要有直刀、L型及其改進型刀、T型刀、錘爪、Y型刀等，其中 L型及其改進型刀切割莖秧是斜切，刀片與莖秧成一定斜角，可減少切割阻力，降低功耗；Y型甩刀，雙面開刃，剪切力強，莖秧粉碎率高，具有較強的耐磨和抗沖擊韌性。
2.3 甩刀軸的設計
殺秧機刀軸一般為空心軸，需滿足以下四個條件
（1）強度條件
（2）臨界轉速條件
（3）扭轉失穩(wěn)條件
（4）制造工藝條件
按以上四個條件，根據(jù)已知參數(shù)為刀軸管長L=700mm；傳遞扭矩Mn=1128Nm；危險截面彎矩M=1354Nm；刀軸的最高轉速 1580r/min，取臨界轉速安全系數(shù)2 ,由此設計該刀軸的截面尺寸。取刀軸最大外徑 d=80mm。
2.4行走輪的設計
殺秧機的行走輪由輪轂和輪胎組成。輪轂根據(jù)前面的設計要求材料選取45號鋼。輪胎在此要與輪轂配合，輪胎的大小尺寸應與殺秧機的整體形狀和尺寸緊緊相連。輪胎的外徑是210mm，而其具體形狀是參照《現(xiàn)代機械設備設計手冊》中驅動輪的形狀尺寸，外圈材料為橡膠。
材料選擇依據(jù)：45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板、導柱等，但須熱處理。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，儀器設備的功率越來越大，轉速越來越快，振動和噪聲的危害也越來越突出。輪式拖拉機通過車輪與路面接觸，支承整機的重量；通過車輪與地面的附著力作用傳遞驅動力矩、制動力矩和轉向力矩并轉換成相應的驅動力、制動力和側向力；通過輪胎緩和地面不平引起的沖擊和振動。
3總結
通過檢索國內外的大量文獻資料，了解了國內外馬鈴薯莖秧處理的研究進展及研究現(xiàn)狀，根據(jù)的馬鈴薯收獲過程中出現(xiàn)的馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件，莖秧和土塊裹在一起造成壅堵的問題，在薯類聯(lián)合收獲裝置的性能特點等調查研究基礎上，設計了一種甩刀式馬鈴薯殺秧機。圍繞所研究內容開展了以下工作：
（1）本文對甩刀式馬鈴薯殺秧機從理論上主要對該機的結構方案、原理和參數(shù)及主要部件進行設計、分析，確定了動力連接方式及動力傳動路線、傳動比；通過建立殺秧機甩刀模型，并對此模型進行理論分析和計算，確定了主要設計參數(shù)，根據(jù)收獲的實際情況，研究并確定了馬鈴薯殺秧機主要參數(shù)及取值。
（2）對關鍵部件甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動進行理論分析，確定其結構及主要參數(shù)；并建立甩刀的三維模型，對其模型進行分析，檢驗了甩刀及軸結構設計的合理性。
（3）對設計的關鍵進部分進行建立模型分析可縮短產品的開發(fā)周期，在設計過程中可快速、靈活地修改方案，便于得到最適合實際情況的設計參數(shù)。能較準確計算出不同振幅和頻率條件下甩刀軸的受力，為減少甩刀式馬鈴薯殺秧機的振動提供了理論依據(jù)，為后續(xù)的設計提供了參考。
參考文獻
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XX大學
畢業(yè)論文（設計）開題報告
課題名稱 甩刀式馬鈴薯殺秧機的設計
學生姓名
學 號
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化
班 級
指導教師
起止時間 2015.12.1-2016.5.29
機械電氣化工程學院教務辦制
填 表 說 明
一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；
4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進度計劃；
7、主要參考文獻（不少于7篇）。
二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。
三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。
一 本題來源及研究的目的和意義
1.1 課題的來源：自選題
1.2 研究的目的
馬鈴薯是糧、菜、飼、加工兼用型農作物，其適應性廣、豐產性好、營養(yǎng)豐富、經濟效益高，已成為世界上繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物。根據(jù)世界聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計，全世界馬鈴薯種植面積達到1833萬公頃，3.2958億噸，我國馬鈴薯種植面積為475.26公頃，馬鈴薯產量為6905.97萬噸，占世界馬鈴薯種植面積的 27.2%，亞洲種植面積的56.3%，是全世界馬鈴薯種植面積最大的國家之一。近幾年來，國內馬鈴薯種植面積也在穩(wěn)步增長。隨著國內馬鈴薯種植面積的逐年增加，農村勞動力短缺，農民對馬鈴薯種植、收獲機械的需求越來越大。目前，國內外研制的大部分馬鈴薯收獲機，在收獲前不殺秧,在作業(yè)過程中，馬鈴薯莖秧纏繞機器桿件，行進阻力增大、容易壅堵，導致機具動力消耗增大，影響馬鈴薯的挖掘。因此，馬鈴薯在收獲之前，須對地表的莖秧進行處理，然后再機械收獲馬鈴薯。馬鈴薯莖秧可通過化學或人工的方法將其除去，化學殺秧會污染環(huán)境和土壤；馬鈴薯莖秧人工清除工作量大、效率低，影響馬鈴薯機械收獲。
馬鈴薯收獲前機械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化，與莖秧分離更加容易，表皮老化可顯著減少收獲、運輸和貯藏中的損傷；還可提高馬鈴薯收獲效率，保證馬鈴薯機械收獲順利進行。近幾年來我國馬鈴薯機械化作業(yè)雖然有了較快的發(fā)展，但是，我國在中小型馬鈴薯種植和收獲機方面的機具較多，而馬鈴薯殺秧機的機型較少。國外生產的馬鈴薯殺秧機各類產品，體積結構龐大，工作幅寬大，零配件供應渠道不暢通，在我國地區(qū)適應性差，難以適應我省馬鈴薯種植大多分布在小地塊、山地和水平梯田上的現(xiàn)狀。因此，為了減輕打秧勞動強度，解決馬鈴薯挖掘過程中莖秧纏繞機器出現(xiàn)堵塞的問題，提高馬鈴薯收獲機后續(xù)挖掘的工作效率，使馬鈴薯機械收獲順利進行，研制一種能有效打秧并適合我國實際情況的馬鈴薯殺秧機具有重要意義。
二 課題所涉及的問題在國內外現(xiàn)狀
2.1 國內外現(xiàn)狀
目前，國外發(fā)達國家在馬鈴薯種植、收獲、加工等過程中已經實現(xiàn)機械化。馬鈴薯收獲過程有殺秧、挖掘、分離、鋪條、撿拾、清選等環(huán)節(jié)。其收獲方法有聯(lián)合收獲法和分段收獲法，根據(jù)馬鈴薯收獲方法的不同，其殺秧方式可分為兩種：第一種是采用聯(lián)合收獲機，一次完成殺秧、挖掘、分離、篩選、分級等作業(yè)，挖掘前不單獨進行殺秧。 此類機具有如下特點：
(1）殺秧機安裝在收獲機前面；
(2）收獲機一次完成殺秧、挖掘、分離、篩選、分級等作業(yè)，極大地減少了作業(yè)量，提高了馬鈴薯收獲效率；
(3）收獲機薯秧分離裝置體積比較大，結構復雜，配套動力較大；
(4）收獲機薯秧分離不夠徹底，馬鈴薯莖秧容易纏繞機器，增大機器功率消耗。
第二種是采用分段收獲，在挖掘前用單獨的殺秧機進行割秧作業(yè)。國外馬鈴薯殺秧機的種類較多，技術也比較成熟。
我國雖然是馬鈴薯生產大國，但機械化技術水平與發(fā)達國家差距很大，作業(yè)機具的系列化的程度不高。馬鈴薯種植和收獲機在國內研發(fā)比較早，而馬鈴薯殺秧機的研發(fā)起步很晚，落后于馬鈴薯種植、收獲、加工等其它環(huán)節(jié)的機具。近年來，國內有多家科研單位和企業(yè)研發(fā)馬鈴薯殺秧機。
三 甩刀式馬鈴薯殺秧機的工作原理
甩刀式馬鈴薯殺秧機通過三點懸掛的方式與拖拉機連接，拖拉機后輸出軸給殺秧機提供動力來源，拖拉機動力經動力輸入軸進入齒輪箱，經錐齒輪導向后有動力輸出軸帶動皮帶輪，在經皮帶輪帶動刀軸，在拖拉機行進過程中，殺秧機與其一同前進，甩刀在刀軸的帶動下高速旋轉，將馬嶺薯秧打碎，拋灑在機殼上，最終在重力作用下掉落在地上。
四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路
在馬鈴薯機械收獲過程中，莖秧、雜草裹在土塊里容易造成雍堵，影響馬鈴薯的挖掘，所以要保證馬鈴薯的機械化收獲順利進行，須先對地表的莖秧進行打碎處理。設計馬鈴薯殺秧機時，對馬鈴薯莖稈切割機理和關鍵部件進行研究，建立馬鈴薯殺秧機甩刀的運動學數(shù)學模型，尋找影響甩刀切割效果的主要參數(shù)，并相應的確定相關各參數(shù)的取值范圍，從而為整機的設計奠定理論基礎。
本論文主要針對馬鈴薯莖秧處理進行設計和分析，從甩刀的形狀、數(shù)量、排列和運動等角度進行理論分析，力求使莖秧打碎長度、留秧長度、漏打率均能滿足農藝要求，并在殺秧時不帶薯，以避免莖秧對機器的纏繞，減小收獲機的負荷和能耗，提高薯秧分離效率。
五 進度計劃
第一周：查找相關資料，熟悉課題內容。
第二周：撰寫開題報告，并制定總體方案。
第三至八周：設計甩刀式馬鈴薯殺秧機的三維實體模型，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。
第九周：對甩刀式馬鈴薯殺秧機進行傳動設計和機構設計。
第十周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。
第十一周：編寫答辯提綱，準備答辯。
第十二周：答辯。
六 參考文獻
[1]孫東升，劉合光.我國馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].農業(yè)展望，2009，(3)：25-28.
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[13]張佳喜，王學農，陳 發(fā)等.秸稈粉碎還田回收機刀輥工作參數(shù)的研究[J].農業(yè)機械學報，2007，38(6)：82-85.
學生簽名
年 月 日
指導教師審閱意見
指導教師簽名
年 月 日