牵引式马铃薯联合收获机毕业设计含autocad二维图纸资料解读.docx
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牵引式马铃薯联合收获机毕业设计含autocad二维图纸资料解读
毕业论文（设计）
题目：
牵引式马铃薯联合收获机
姓名：
学院：
机电工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
2011.02
学号：
指导教师：
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2015年06月16日
目录
摘要Ⅰ
AbstractⅡ
1绪论1
1.1马铃薯联合收获机研究的目的及意义1
1.2国内外马铃薯收获机械的发展1
1.3设计马铃薯联合收获机需要解决的问题2
1.4设计马铃薯联合收获机的研究内容2
2牵引式马铃薯联合收获机的结构4
2.1马铃薯的生长农艺特征及收获要求4
2.2马铃薯联合收获机的设计方案确定及工作原理4
3马铃薯收获机的主要机构及部件设计7
3.1挖掘铲的设计7
3.2铲架的设计9
3.3仿形镇压轮的设计9
3.4切土圆盘的设计10
3.5分离升运器的设计10
3.6星形轮的设计11
3.7二级升运器的设计12
4传动系统方案及参数的确定16
4.1传动系统的确定16
4.2各传动比的确定16
4.3功率需求计算17
4.4主要传动部件的设计19
5结论和建议22
5.1结论22
5.2建议22
参考文献23
致谢24
牵引式马铃薯联合收获机设计
摘要
我国的马铃薯的收获机械化的问题越来越突出，国外大部分的马铃薯收获机械都是针对平整大块的地
升运器之间的过渡，等等。
大幅度改善了收获效率,节约成本,改善收获质量，减少人力投入。
关键词：
马铃薯；联合收获机；设计
TheDesignOfTrialedPotatoCombineHarvester
Abstract
Theproblemofpotatoharvestmechanizationisbecomingmoreandmoreobvious.Theforeignmajorityofpotatoharvestmachineryisaimedattheterrainofflatblock,whichisnotsuitableforourcountry.Domesticapplicationinsmallplotsofpotatoharvesterfunctionisrelativelysimple.SotheresearchanddevelopmentforChina'sruraldevelopmentstatusinsmallandmediumpotatomachineryofcombineharvestertechnologyandequipmentisnecessary.
Throughallkindsofresearchandanalysisofthepotatoharvestmachinery,anewgenerationofpotatoharvesterhasbeendesigned.Thismachinemainlyhasthefollowingparts:
miningparts,separationparts,drivecomponents,tractioncomponents,walkingcomponents,etc.Thediggingpartoftheexcavationusesasplitshovel.Theseparationpartusestheshakechainstructure.Andthetraditionalmodelisoptimized.Forexample,thedouble-headtypeofpassivejitterwheelisusedtoimprovetheseparationrateandthebreakagerateisreduced.Thedesignincreasesthetransitionofthestartransitionwheeltoimprovethetransitionbetweentheoneortwostageandsoon.Thedesignaimsatimprovingtheefficiencyofharvesting,savingthecost,improvingthequalityoftheharvestandreducingthemanpowerinvestment.
Keywords:
Potato;combineharvester;design
1绪论
1.1中小型马铃薯联合收获机设计的目的和意义
小麦、玉米、水稻、马铃薯是我国的四大作物，其中马铃薯相对于其他粮食作物有很多优势，因此马铃薯的
马铃薯收获机发展到现在，欧美的马铃薯收获机的类型几乎都是巨大的机型。
只能在比较大的，而且比较
地增加，马铃薯收获需要巨大的成本，导致了行业发展速度减慢。
而传统马铃薯收获需要巨大的人力物力耗费，所以马铃薯收获的机械化很大程度上解决了这些问题
。
而国外的马铃薯收获机绝大多数都是适用于大型地块的，并不适用于中国的现状，所以研究设计一种适合国内中型地块的马铃薯联合收获机非常必要。
1.3设计马铃薯联合收获机需要解决的问题
（1）对马玲薯收获
算，选择合理的结构参数与工作参数，使机器结构稳定，寿命长，效率高，使机器能够更好地适用于我国的中小型地块。
实现马铃薯的挖掘、分离、输送和集箱的马铃薯联合收获机。
使机器结构合理、使用方便、节省功耗、性能良好。
尽可能减少对马铃薯的损伤，改善薯土分离情况，降低功耗。
2牵引式马铃薯联合收获机的结构
2.1马铃薯的生长农艺特征及收获要求
2.1.1马铃薯的生长农业特征
马铃薯块茎一般分布在地面以下
的土层。
一般生长的宽度在
左右
。
2.1.2收获要求
（1）挖掘深度
机具的挖掘最低处应该比马铃薯位置在竖直方向上要低，如果达不到要求，很容易导致漏挖与损伤，影响收获效果。
所以大部分的挖掘深度在：
。
（2）挖净率与伤薯率
漏挖薯：
没有被挖出来的薯块，它也是因为机器设计不合理而导致遗留下的，
薯块。
损伤薯：
在收获过程中所有被损伤的薯块。
根据
农业机械试验条件，规定：
伤薯率
、挖净率
。
2.2收获机总体方案与收获机的工作原理
2.2.1马铃薯收获机的总体方案确定
马铃薯联合收获机之所以有联合二字，是因为它是是集挖掘、分离和装载等功能于一身的机器。
总的来说收获机的行走方式有两种：
一是自走式，二是牵引式。
本次设计采纳的是牵引式行走方式的方案。
图2-1马铃薯联合收获机总体方案
1-牵引装置，2-仿形镇压轮，3-切土圆盘，4-挖掘铲，5-铲架，6，分离升运器，7-星形轮，8-二级升运装置主动轮，9-二级升运装置传送带刮板，10-行走装置，11-二级升运装置传送带，12-机架，13-二级升运装置从动轮，14-装箱装置，15-站台，16-支撑轮，17-变速器，18-液压提升装置，19-传动轴。
马铃薯联合收获机主要由机架，牵引机构，挖掘部件，
，切土圆盘，土薯分离装置，星形轮，刮板升运器，
，如图所示。
物流方向：
挖掘铲-土薯分离装置（分离升运器）-星型轮-二级升运器-装箱。
2.2.2马铃薯联合收获机的工作原理
在拖拉机的牵引下，机器在地面上开始行走，挖掘铲的工作状态与非工作状态是由挖掘铲上方的液压装置控制的，挖掘深度是由镇压轮控制，薯块被挖掘铲挖起之后输送到分离升运机构，在抖动轮的作用下，各种杂物被筛下来，然后经过星形轮的过渡运送到二级升运机构，然后进行装箱。
2.2.3主要技术参数
该机一级土薯分离，属于中小型马铃薯联合收获机。
其主要技术参数如表2-1所示。
表2-1马铃薯收获机主要技术参数
技术参数
数值
配套动力/kw
40-50
作业行距/mm
700-800
外形尺寸/mm
整机质量/kg
2400
作业深度/mm
0-300
输送间隙/mm
≥300
3马铃薯收获机的主要机构及部件设计
3.1挖掘铲
挖掘铲最主要的功能是挖开泥土挖出薯块，并向上运输，提高碎土率，把薯块平稳完整的输送到后面的分离装置，形状尺寸应该尽量降低阻力。
各种情况下，能够完整的实现上述功能的挖掘铲才是合格的挖掘铲。
于是，在考虑到各方面优缺点的情况下，本机采用组合式的挖掘铲。
通过液压装置控制工作非工作状态，以及调整深度。
图3-1挖掘铲参数及受力图
采用三角形的挖掘铲形状简单，比较容易制造，在现在的马铃薯收获机中应用的比较广泛。
公式（3-3）
一般情况θ/2的值大约在
～
。
本课题设计的挖掘铲
º挖掘铲与水平面的夹角
和挖掘铲长L可求出，根据图3-1分析可得：
F=
公式（3-4）
式中，P—挖掘所需的力（N）；
G—挖起的土壤重（N）；
F—挖掘铲受到的的摩擦力（N）；
N—土壤受到的力（N）；
μ—二者之间的摩擦系数。
联立得：
公式（3-5）
挖掘铲的受到的力一共由两部分组成，一是铲起土壤时沿着铲面移动造成的阻力，二是土
根据下列公式得，铲宽：
公式（3-8）
得到：
S
=146mm公式（3-9）
总宽度取一个较大值，暂定为150mm，厚度暂定为10mm。
3.2铲架的设计
铲架的主要作用是：
第一，将挖掘铲固定在铲架上，而且必须保证连接稳定，而且要使强度能够达到要求。
第二，铲架需要固定在挖掘头架上而且同时还要对挖掘铲后面的栅条起一个固定作用。
3.3仿形镇压轮的设计
仿形镇压轮一共有两个作用第一是保证挖掘铲深度的稳定，第二是压碎表层的土块跟硬土层。
这跟挖掘铲有很大关系，其仿形总体上有2个基准：
（1）以挨着的两个沟底作为为挖掘铲的基准
（2）马铃薯地每一垄的顶部作为基准。
本题设计的马铃薯收获机采用的是国外比较常见的挖掘铲仿形装置，这种仿形装置可以减少损伤薯，减少漏挖的情况。
仿形镇压轮如图3-2所示。
图3-2仿形镇压轮部件
1.仿形镇压轮2.轴3.平键4.滚动球轴承5.套管
3.4切土圆盘部件的设计
切土圆盘有五部分组成：
、固定轴、
、衬套、螺栓。
切土圆盘主要为了切断马铃薯以及杂草的根茎，防止挖出物滚落两侧。
所以设计其半径为200mm，厚度为2mm，材料为65Mn钢，结构如图3-3所示。
3.5分离升运器的设计
由此可得下式：
L=l+D公式（3-10）
其中：
L——杆间距（mm）；
l——杆间隙（mm）；
D——杆直径（mm）。
要保证块茎不能从升运器两杆之间漏下，必须让薯块最小尺寸大于两杆间隙。
马铃薯的基本尺寸在
，而小于这个尺寸的马铃薯通常不计入损耗，于是考虑各方面，设计两杆间距为
，杆直径D为
，于是计算得杆间隙为
。
图3-4升运器杆部件
3.5.2升运器与抖动轮数据的确定
各方面因素在很大程度上影响了升运器的速度，例如升运器的类型，各项参数以及对马铃薯的损伤率等等。
升运器的速度与应该设计的尺寸成反比，另外升运器受的力跟它的尺寸也成反比。
速度提升受力增大的同时必然伴随着机器稳定性和寿命的降低。
所以升运器的速度不能太高，但是降低速度的同时也应该保证合适的长度使分离率合适，而且尺寸的增大必然导致成本的升高，重量的增大，损耗的增加。
升运器线速度与马铃薯破损率成正比。
因此暂定升运器的提升角为α=20°。
选用
。
由计算可得，其抖动的频率f
=9.44hz
3.5.3升运器长度的确定
经过查阅相关实践经验资料，马铃薯收获机械的有效过筛面积大约在
～
之间。
根据分离升运器与有效过筛面积得出升运器轴距为500～700mm，本机的设计取轴距600mm。
3.6星形轮的设计
星形轮齿数为12，厚度是
。
装配时，相邻两个星形轮绕轴线相对角度差为
º，相邻两篇星形轮之间的距离差
，这样不管马铃薯落在什么位置，星形轮都会有三
3.7.1升运器的工作特性
分离升运器和星形轮已经将
的土壤分离，为了进一步提高分离率，减小机器的总体长度。
所以必须提高升运器的升运角，但是同时也不能使马铃薯掉下来，而实践证明，升运角不能大于30°。
所以在此基础上，需要选择合适的升运器，现在比较主流的大升角升运器有以下几个：
螺旋式推运器、刮板输送器、气吸输送式还有应用相对较少的抛扔式升运方式等等。
其中每一种都有各自的优缺点，但是考虑到马铃薯收获的实际情况，为了保证较低的损伤率，所以本设计用的是刮板式输送器，为了防止刮板升运器与分离升运装置之间的间隙导致的漏薯现象，这里创新性的将刮板升运器的刮板改为一排齿，间距跟星形轮相同。
因此就能就很好的解决这个问题。
3.7.2参数L的确定
为了能有效地缩短整机长度，所以必须采用尽可能大的升运角。
因此就需要确定好各方面的数据来达到整体上的性能目标。
（1）升运器倾角α
根据三角关系可得：
公式（3-12）
其中α为升运角，h是拨齿高，S为物料截面积，L是它的长度，H是总高度。
根据公式，考虑到升运高度与物料的运输量，升运角取为α=45°
（2）升运器速度v
根据上面的计算结果星形轮外圆周的最大线速度为v=1.4m/s。
星形轮轴跟升运器从动轴的之间的长度L为
。
要使薯块不被挤压损坏，星形轮轴跟升运器从动轴间隙的中点处两者的的线速度的大小必须保证理论上的相等。
于是有：
公式（3-13）
其中ω
——星形轮的角速度（rad/s）；
ω
——从动轴的角速度（rad/s）；
R——星形轮半径（mm）；
r——升运器上
的
半径（mm）。
根据上式可得：
公式（3-14）
公式（2-19）
4传动系统方案及参数的确定
4.1传动系统的确定
根据总体的设计目标，马铃薯要求完成一系列的功能，所以其传动系统也需要根据功能来设计，必须做到结构紧凑，性能稳定，效率较高，较少损耗。
所以根据上面关于各部分的计算，考虑到各部分的功能和特点，设计出以下传动方案。
传统系统整体采用链传动，动力由联轴器传出，并实现了三级传动，整体设计紧凑。
根据整体机构图可以看出整个传动系统的设计思路，动力由拖拉机传到联轴器，联轴器通过链传动将动力传给分离升运器，也就是分离升运装置，然后分离升运器传给星形轮，经过星形轮再传给二级升运器的主动轮，整个传动发难比较简洁，效率比较高，避免了多次传动导致的功耗过高、磨损严重、寿命比较短等缺点。
4.2各传动比的确定
4.2.1齿轮箱传动比确定
齿轮箱是传递动力的中间环节，其传动比可以根据前后转速来确定，已知拖拉机传动杆转速是
。
上面已经得到，分离升运器主动轴的转速，是
。
由此就可以得到齿轮箱的传动比i
：
公式（4-1）
其中：
n
——输出转速（n/min）；
公式（4-4）
于是就可以得出：
公式（4-5）
4.3.2分离升运器消耗功率P
根据牵引式马铃薯联合收获机分离升运器已知的各方面数据，通过查阅相关的资料，分离升运器收到的力大约为500N，而且它的速度为v=
。
于是根据上式可以得出P
：
公式（4-6）
4.3.3二级升运器消耗功率P
二级升运器一共有两个作用，第一，利用高倾角的升运器减少前后长度；第二，进一步筛选运输的物料，其中包括，马铃薯、大石块和其他比较小的杂质，当物料经过二级升运器时，那些比较小的杂质就会掉落下来，这样就起到了进一步的筛选作用。
经过试验得出，收获机在某一时刻二级升运器上的马铃薯个数是相对稳定的，大约有三十个左右，总质量大约在五千克左右，而且由已知数据得出：
公式（4-7）
上式中的γ是土壤的容重。
但是，根据多次实践表明，在分离装置上土壤的分离率大约在85%，也就是说，到达二级升运器的土壤只剩下了不到百分之十五，于是就可以得出二级升运器上的土壤大约在14.4kg以内。
二级升运器传送带上收到的总力大小为：
公式（4-8）
参考文献
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（2）:
176-178.
致谢
本次毕业设计，是在老师的悉心指导下完成的，从一开始题目的确定到后来具体的设计还有最后的修改的过程，整个过程蒋老师耗费了他无数的心血，老师严谨的治学态度、敏锐的学术眼光、孜孜不倦的求索精神和渊博的知识给我极大的启迪和影响。
毕业设计终于做完了，经过这么长时间的努力奋斗，受益良多，首先，通过这次设计，把以前学过的知识重新温习一遍，把绘图技术还有绘图软件练得更加熟练；其次，通过这次设计，拓宽了自己的思路，然自己见到了以前没涉猎过的领域；最后，毕业设计期间跟同学们相互帮助互相促进，产生了深厚的友谊，一起共同解决了很多问题。
最后，非常感谢各位老师在毕业设计期间给我的帮助，谢谢各位同学对我的支持。
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。
——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根
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