馬鈴薯收獲機械的設計學士學位論文

馬鈴薯收獲機的設計本科學士論文PAGE30PAGE31馬鈴薯收獲機的分析馬鈴薯收獲機研究的目的和意義馬鈴薯是我國繼小麥、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在黑龍江、新疆、甘肅、內蒙、山西、陜西、寧夏、云南、貴州、青海、吉林等省區(qū)，年產鮮薯近6000多萬噸。我國馬鈴薯種植面積以10萬hm2/年的增長速度逐年增加，2001年達到472萬hm2，產量居世界第1位[1-2]。我國是馬鈴薯生產第一大國，但卻是馬鈴薯成果轉化比較差的國家。據(jù)聯(lián)合國糧農組織報告，我國馬鈴薯平均產量僅為13.9t/hm2，而歐美發(fā)達國家平均單產35～43t/hm2。世界馬鈴薯中心的研究表明：在世界范圍內對馬鈴薯的需求到2020年將有望增長20%，超過水稻、小麥、玉米的增長。屆時發(fā)展中國家對馬鈴薯的需求將是2000年的2倍[3-5]。隨著市場對馬鈴薯需求的不斷增加，國外一些大公司紛紛在中國從事馬鈴薯生產與加工業(yè)務，國內一些生產企業(yè)也紛紛加入這一領域，使得馬鈴薯生產開始向生產基地規(guī)模化、標準化邁進[6]。然而，一個殘酷的現(xiàn)實卻是，占生產總用工70%以上的馬鈴薯收獲作業(yè)至今基本上還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧、鎬頭刨薯、人工撿拾的階段，嚴重影響了馬鈴薯的規(guī)模生產，使之遠遠滿足不了市場的需求。伴隨種植面積和產量的增長，馬鈴薯收獲成為一個重要的研究課題。國內外對馬鈴薯收獲機械研究投入了相當大的人力和物力。我國現(xiàn)階段的馬鈴薯收獲機還是以簡單挖掘人工揀拾為主。而國外已經實現(xiàn)了機械化與自動化的結合，將液壓技術、振動分析、電子技術、傳感器技術應用于作業(yè)機械中，大大地降低了勞動者的工作強度。國外馬鈴薯收獲機的發(fā)展現(xiàn)狀國外馬鈴薯收獲機械化收獲起步早、發(fā)展快、技術水平高。20世記初，歐美國家出現(xiàn)畜力牽引挖掘機來代替手鋤挖掘馬鈴薯、隨后改由拖拉機牽引或懸掛。20年代末出現(xiàn)了升運鏈式和拋擲輪式馬鈴薯收獲機。在20世紀40年代初，前蘇聯(lián)、美國就開始研制、推廣應用馬鈴薯收獲機械，50年代末即己實現(xiàn)了機械化。70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國亦相繼實現(xiàn)了馬鈴薯作物生產機械化。70年代主要是研制大功率自走式根塊作物聯(lián)合收獲機，且以收獲壟作種植為主[8]。這些機型是大功率拖拉機變型，如荷蘭在拖拉機基礎上按照甜菜聯(lián)合收獲機的原理制成的雙行馬鈴薯聯(lián)合收獲機，為了加強篩選效果，分離器有四個液壓泵帶動。美國在1948年以前用收獲機來收獲馬鈴薯，然后人工撿拾，直到1967年，開始使用聯(lián)合收獲機。20世紀80年代初期，聯(lián)合收獲機和分段收獲的面積占馬鈴薯作物種植面積的85%，其中聯(lián)合收獲已達到50%以上。20世紀90年代，美國已基本實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機械化。前蘇聯(lián)是生產馬鈴薯作物收獲機最早的國家，生產了許多半懸掛式機型，如KKY–2型、KOK–2型、KKP–2型等馬鈴薯作物聯(lián)合收獲機，機器體積較龐大笨重，到20世紀90年代初，馬鈴薯收獲機共有16種機型，其中10種是聯(lián)合收獲機，90年代中期，開始生產自走式聯(lián)合收獲機，其勞動生產率比其它行收獲機提高1～2倍[9]。近年來，歐美的馬鈴薯收獲機型仍然是以大功率機組為主。這些機型只能在大面積土地上使用，不適用于中小地塊。有些國家和地區(qū)生產一些小型挖掘機械，如意大利的SP100機型為小型壟作收獲機械。在亞洲生產馬鈴薯收獲機械的國家較少。日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年～196年生產懸掛式拋擲式和升運鏈式收獲機，70年代開始引進英國、美國等發(fā)達國家的聯(lián)合收獲機，并研制適合日本國情的聯(lián)合收獲機，對于根菜（蘿卜、青芋等）機械收獲的研究從1960年開始，近幾年韓國、日本生產了一些小型馬鈴薯收獲機，如韓國高山機械工業(yè)公司生產的小型單行和雙行馬鈴薯、地瓜挖掘機械[10-16]。從農業(yè)機械化發(fā)展過程來看，馬鈴薯收獲機械發(fā)展較遲緩，只是在近50年才發(fā)展到較高水平。在國外馬鈴薯收獲機械中，挖掘機的生產和使用所占的比例趨于下降，而聯(lián)合收獲機得到迅速發(fā)展，形成了用聯(lián)合收獲機直接收獲，或用挖掘-撿拾裝載機加固定分選裝置來進行分段收獲的兩種全面實現(xiàn)收獲機械化的配套系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機械化。而且，國外馬鈴薯收獲機械大多采用升運鏈條式聯(lián)合作業(yè)，技術上已達到相當高的水平。像俄羅斯、德國、法國、英國美國、比利時和日本等國馬鈴薯收獲機械化程度較高，收獲機械性能穩(wěn)定。日本對生姜收獲機械已經研制多年并有了一些成熟的機型，第一代機型只把根莖拔出地面，減輕了農民從地下挖出生姜的勞動量。據(jù)有關材料介紹，現(xiàn)在第二代機型已經研制成功并開始使用，它是一種從收獲到清理到包裝的聯(lián)合作業(yè)機械。在韓國，對根莖收獲機械的研制也取得了較大的成果，他們生產的一種配套于田園管理機的大蒜挖掘機，采用振動的原理，緩沖了阻力，并對根莖上附著的土塊起到疏松和抖動的作用，是一種輕型高效的機具。圖1EURO-V1400L馬鈴薯收獲機圖2Spirit8200馬鈴薯收獲機發(fā)展中國家基本上采用挖掘犁和挖掘機進行收獲作業(yè)，發(fā)達國家的馬鈴薯作物收獲已基本實現(xiàn)了機械化聯(lián)合作業(yè)。如德國、美國的聯(lián)合收獲機在自動化控制馬鈴薯分離以及減少馬鈴薯作物損傷等方面都有獨到之處。東洋農機公司、日本三A公司久保田公司等都生產適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機[15]。國內馬鈴薯收獲機的現(xiàn)狀分析近年來，國內市場上也出現(xiàn)了一些此類機械，如大蒜挖掘機就有對行松土鏟式和不對行平鏟式輸送方式也有多種。但大多數(shù)機型在適應性和質量可靠性方面仍然不同程度地存在著一些問題，主要體現(xiàn)在兩個方面，一是損傷作物，因為象大蒜、生姜此類作物，收獲時皮質鮮嫩易損，而損傷后會嚴重影響其價格;二是適應性差，因各地農藝不同，行距及株距存在著差異，機具難以滿足這種要求。由于進口農機具價格較高，農民難以接受，馬鈴薯收獲機械還是要走國產化道路，而且還要根據(jù)中國國情，不能盲目照搬。利用現(xiàn)有的機型，如田園管理機、手扶拖拉機及四輪拖拉機，對國外的機型原理加以消化吸收，研制出適合中國國情的機具。國內根莖作物的機械化收獲還有較長的路要走，不僅需要科研部門及企業(yè)的大力研制及投入，還牽涉到農民的認識和接受問題。國內是小地塊單戶作業(yè)，農藝的差異較大。農機不可能滿足多種農藝要求，只有農民認識和接受了一種機具，采用較為統(tǒng)一的農藝，才能有利于這種機具的大量推廣和應用。國外發(fā)達國家（如日本、美國、法國、意大利等國）地下作物的收獲已實現(xiàn)機械化，對于長根作物（蘿卜、山藥等）和短根作物（洋蔥、大蒜等）都有不同的收獲機械，工藝十分的先進，但機械價位較高，全部引進國內無法接受，大多用于沙壤土作業(yè)，這些設備不太適應我國地下作物種植的農藝要求和土壤狀況。根據(jù)以上分析，在國內外現(xiàn)有的基礎上，結合我國農村市場的實際情況，分析國內馬鈴薯類作物的農藝要求和土壤的物理特性而研制出的多功能馬鈴薯類收獲機[16]。圖31650型帶臂式聯(lián)合收獲機綜觀國內外多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展特點及外部環(huán)境，專家預測未來多功能馬鈴薯收割機的主要發(fā)展趨勢是：（1）開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產品的多功能馬鈴薯收割機。（2）安全性及通用性是產品發(fā)展的重要目標。（3）大型化與小型化仍是產品系列化的兩極方向。（4）技術進步、操作方便和售后服務將成為企業(yè)生存的三大關鍵因素。馬鈴薯作物收獲的主要方法在原始農業(yè)生產中，因種植作物不同，其收獲方法及使用的工具也不相同[11]。收獲塊根和馬鈴薯作物時，除了用手直接拔取外，主要是使用尖頭木棍(木耒)或骨鏟、鹿角鋤等工具挖取。根據(jù)生產規(guī)模，馬鈴薯的收獲可采用不同工具，包括鏟形耙、犁或商業(yè)馬鈴薯收獲機（可從土中將馬鈴薯挖出并通過擺動或吹氣將土薯分離）。重要的一點是，在收獲期間應避免出現(xiàn)碰傷或其它損傷，因為這會給貯藏期疾病提供入口?，F(xiàn)在人們基本采用單一型聯(lián)合收獲機，與拖拉機配套使用[18]。多功能馬鈴薯收獲機的發(fā)展趨勢（1）向適應性，通用性發(fā)展如采取在一臺馬鈴薯收獲機上換裝不同型號的清選、分離裝置，摘果裝置[19]。采用可互換的滾筒式分離機構和圓盤割刀式分離機構，可用于花生、大蒜、洋蔥等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲，實現(xiàn)一機多用。采用通用性好的果秧分離機構，適用于不同種類根莖類作物的秧蔓與果實的結構、形狀、尺寸將兩者分離，以適應多種作物和多種形式馬鈴薯作物的收獲要求。（2）向智能化方向發(fā)展我國的農機產品要想達到農業(yè)生產上的精耕細作，并追趕國際水平，就必須在智能化上下功夫[26]，給農機產品配備精準的多功能的農業(yè)系統(tǒng)已經成為農機發(fā)展的潮流，經濟作物的耕作機械應重點開發(fā)根作物的收獲，以解決種植面積不斷擴大的花生，大蒜，胡蘿卜，馬鈴薯等馬鈴薯類果實的挖掘類收獲機械輸送和分離問題。（3）向多功能聯(lián)合型機械發(fā)展增加農業(yè)機械的使用方向，避免機械的單一性，實現(xiàn)一機多用，可用于花生、大蒜等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲等作業(yè)聯(lián)合在一起，并可增加其收割功能，以提高機具利用率[21]。（4）向精量化農業(yè)機械發(fā)展開發(fā)安裝有精量收獲的傳感器以達到提高收獲率的目的。（5）簡化操作簡化操作減少輔助工作時間，提高工作速度這是提高收獲作業(yè)生產率的又一途徑，如在可能的前提下盡量增大集收集箱的容積，減少裝卸的次數(shù)，其底部采用可打開的形式，以加快其收獲完畢后清掃的時間。（6）創(chuàng)新改造在原有單一挖掘機械的基礎上創(chuàng)新改造，可增加挖掘機械的科技含量，提高自動化成效，極大限度的加強機械化。如可將單片機控制技術引入挖掘機械，采用微機根據(jù)土壤類型，馬鈴薯的類型自動控制挖掘深度和清選程度，提高收獲自動化效率。采用新原理、新結構、新材料、新工藝，以減輕重量、減少阻力延長馬鈴薯收獲機的使用壽命和擴大使用范圍，及降低生產、使用費用。將是馬鈴薯收獲機械發(fā)展的又一特點[22-26]。

總體方案的設計2.1整體布局的設計其傳動圖如圖4：圖4傳動圖1、萬向聯(lián)軸2、鏈輪3、減速器4、動力輸出軸5、輸送鏈驅動軸6、抖動輪軸其總體結構圖如圖5：圖5總體結構圖1、V帶輪2、V帶3、機架4、抖動輪5、減速器6、聯(lián)軸器7、懸掛架8、挖掘鏟9、鏈輪10、傳動鏈11、地輪2.2工作原理本機主要由V帶、減速器、抖動輪、機架、挖掘鏟、傳動鏈、地輪構成。拖拉機產生動力通過減速器和帶輪將所需要的動力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動鏈條從而帶動分離裝置運動，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機器后方運送，同時由于有抖動輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達到了分離的目的。最后馬鈴薯落入收集箱中。

傳動比的確定與減速器的選擇3.1傳動比的確定該多功能馬鈴薯收獲機的配套動力為40.5～50KW的拖拉機，其輸出軸的轉速為540r/min，通過一級減速器和帶傳動，設其總的傳動比減速器的傳動比。帶傳動的傳動比為了能滿足分離器上的線速度為1.3m/s的要求，因為所以所以鏈輪半徑3.2減速器的選擇由于其傳動比為2，所以可以從市場上選擇傳動比為2的減速器，其型號為ZDY，ZDZ100型圓柱齒輪減速器。其結構如圖6：圖6減速器結構圖帶輪和鏈輪的設計4.1帶輪的設計因為工作機是多功能馬鈴薯收獲機，故屬于載荷變動較大的機械，原動機是交流電動機（普通轉矩鼠籠式），工作時間小于10小時/天，啟動形式為軟啟動。收獲機的工作功率為1.5KW。故：工作情況系數(shù)取=1.2。（1）選擇V帶的型號根據(jù)計算功率和小帶輪轉速，故選擇A型帶。（2）確定帶輪基準直徑：1）初選主動輪的基準直徑D1根據(jù)所選V帶型號參考，選取，選。2）驗算帶的速度V3）計算從動輪直徑D2取D2為107mm（3）確定傳動的中心距和帶長初定中心距，由即：即：，所以可取根據(jù)公式（8—20）計算基準帶長：選取帶的基準長度，查表得：根據(jù)公式（8—21）計算實際中心距：考慮安裝調整和補償初拉力的需要，中心距的變動范圍為：（4）驗算主動輪的包角根據(jù)公式（8—6）及對包角的要求，應保證：（5）確定V帶的根數(shù)由公式（8—22）知取Z=4根。式中：——在包角=180度，特定長度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用功率值；——考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)；——考慮帶的長度不同的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)；——計入傳動比的影響時，單根V帶所能傳遞的功率的增量；查得：=0.45=0.98=0.91=0.024（6）確定帶的初拉力單根V帶的初拉力由公式（8—23）確定：（7）求帶傳動作用在軸上的壓力由公式（8—24）式中：Z——帶的根數(shù)；——單跟帶的初拉力；——主動輪上的包角。（8）V帶計算結果表V帶設計計算列表設計計算項目結果說明工作情況系數(shù)k1.2計算功率P1.8選取V帶型號A小帶輪直徑D80mm可選比表中大的值大帶輪直徑D107mm驗算V帶的速度V1.1304m/s初定中心距a350參考實際機械結構確定初算V帶所需的基準長度L1068.2選V帶的基準長度L1153mm續(xù)表3續(xù)表3定V帶公稱長度L1120mm定中心距a392.4mm包角175〉120，合適包角系數(shù)k0.98V帶規(guī)格：A型，長1153mmV帶根數(shù)：4根中心距：392.4mm(9)材料的選擇帶輪常用材料是鑄鐵，因為帶速v＜25m／s，所以選用HTl50。(10)帶輪的形式帶輪的結構由帶輪直徑大小而定，因小帶輪基準直徑D≤（2.5～3）d，所以采用實心式。同樣大帶輪的基準直徑D≤（2.5～3）d，所以大帶輪也用實心式。（11）帶輪尺寸的計算小帶輪的軸孔直徑，小帶輪與減速器相連，故取=40mm。因為，所以小帶輪的寬度：小帶輪的直徑：大帶輪的軸孔直徑，大帶輪與鏈輪主動軸直徑一致。設大帶輪軸孔直徑。大帶輪的寬度：大帶輪的直徑：小帶輪的結構如圖7：圖7小帶輪大帶輪的結構如圖8：圖8大帶輪4.2鏈輪的設計鏈輪的設計目的設計該鏈輪的主要目的是為了能帶動分離機構的運動。通過鏈輪使得鏈的線速度為1.6m/s。為了達到這一目的，所設計的鏈輪傳動比應為1，即兩鏈輪的直徑應當相等。由前面的計算已經得出鏈輪的直徑r=62mm。鏈輪的設計（1）選擇鏈輪的齒數(shù)由已知得鏈輪的傳動速度為1.3m/s，傳動比為1。通過查表所以取(2)初定傳動中心距根據(jù)公式初取(3)確定鏈長節(jié)(4)確定鏈條節(jié)距p由表查得；由圖按小鏈輪轉速估計，鏈工作在功率曲線凸峰左側，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表查得；選單列鏈，由表查得根據(jù)于，由圖選用鏈號為10A，并且也證實了原估計鏈工作在額定功率曲線凸峰左側是正確的。由表查得鏈節(jié)距p為15.875mm。(5)驗算鏈速V與原假設相符。(6)計算實際中心距(7)作用在軸上的壓力Q圓周力故：(8)潤滑方式根據(jù)和，選擇滴油潤滑。鏈輪材料的選擇鏈輪的材料應當能夠滿足強度和耐磨性的要求。在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，鏈輪可采用中碳鋼制造；中速、中載時，采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC;高速、重載、連續(xù)工作時的傳動，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火（如用15、20Cr、12CrNi3等鋼淬硬至55HRC～60HRC）或中碳鋼、中碳合金鋼表面淬火。本多功能馬鈴薯收獲機為中速、中載，所以采用中碳鋼淬火處理，其硬度＞40HRC～45HRC。鏈輪機構的尺寸計算該鏈輪為滾子鏈輪。(1)分度圓直徑(2)齒頂園直徑(3)齒根園直徑(4)最大齒根距離(5)齒側凸緣直徑所以取鏈輪結構如圖9：圖9鏈輪聯(lián)軸器的選擇及其軸的設計聯(lián)軸器的選擇該馬鈴薯收獲機的設計寬度為712mm。兩側的機架壁厚度各位10mm。所以整個機架的內部空間為692mm。所選的減速器的輸出軸的外伸長度為110mm。為了使機器能夠運轉，必須將V帶輪放在整個機架的外面，因為減速器外伸軸長度不夠，所以必須選擇一個聯(lián)軸器。通過查減速器的參數(shù)表，可知其輸出軸的直徑為48mm，所以選擇聯(lián)軸器時其孔徑也應當為48mm。通過查閱手冊[22]，可以選擇HL4型聯(lián)軸器。其長度為112mm。聯(lián)軸器上軸的設計聯(lián)軸器上軸的作用是為了將減速器和帶輪通過聯(lián)軸器相連接的。其設計過程如下：（1） 軸4部分：此部分軸是裝聯(lián)軸器的。聯(lián)軸器的長度為112mm。所以在設計時可以把該部分長度設計為110mm。（2） 軸3部分此部分上裝滾動軸承。因為機架內壁到機架中心線的距離為346mm，減速器中線到輸出軸端的距離為214mm，聯(lián)軸器長112mm。所以聯(lián)軸器到機架內壁的長度為346-214-112=20mm。所選的軸承為角接觸球軸承。其寬度為24.75mm。所以設計時該軸段長度為42mm。（3） 軸2部分：該部分裝同時有軸承端蓋。為了讓V帶輪輸出機架為20mm，所以該段長度可設計為44mm。（4） 軸1部分：該部分上裝V帶輪，V帶輪寬為65mm，所以設計該段長為63mm。其結構如圖10：圖10聯(lián)軸器上的軸鏈輪軸的設計和校核鏈輪軸的設計鏈輪軸的作用是將大帶輪上的動力傳送到兩個主動鏈輪上，從而帶動分離輸送器運動，進而達到分離輸送的目的。該軸的設計步驟如下：（1） 軸2和軸4部分：這兩部分都是裝鏈輪的。因為鏈輪的厚度為75mm，所以設計該部分軸長度為70mm。（2） 軸1和軸5部分：這兩部分都是裝軸承的，所選軸承為角接觸球軸承，其寬度為24.75mm。設計兩輪側面距機架內壁距離為20mm，所以設計該部分軸長為50mm。（3） 軸6部分：該部分上裝軸承端蓋，設計其長度為33mm。（4） 軸7部分：該部分上裝大帶輪，所以其設計長度也為70mm。（5） 軸3部分：該部分通過計算可得其長度為488mm。其結構如圖11：圖11鏈輪軸鏈輪軸的校核先作出軸的受力計算簡圖，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點。(1)帶輪上作用力的大小壓軸力則(2)鏈輪上作用力的大小壓軸力則求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖垂直面受力圖見圖（b）主要截面彎矩圖見圖（c）(3)求水平面上軸承的支反力，畫主要截面彎矩圖水平面受力圖見圖（d）主要截面彎矩圖見圖（e）(40截面D處垂直面，水平面合成彎矩彎矩圖見圖（f）分離輸送器的設計7.1分離輸送器的機構及工作過程（1）機構形式的確定桿條式分離輸送器是一種分離器，其上以等距平行地配置桿條，由撓性元件相連。機構簡單，帶面傾斜30o時也能工作，因此是一種應用比較廣泛的分離工作部件。但是此類分離輸送器因工作面種類的不同而不同，而工作面是由許多桿組成連續(xù)移動的一個柵，工作面的種類對移動土壤的壓碎程度和過篩強度起著決定作用，同時還影響到分離輸送器的耐用性。在馬鈴薯、塊根等作物的收獲機上，常見的分離輸送器有鉤桿式、鏈桿式和帶桿式等。其中鉤桿式和鏈桿式的制造工藝比較簡單，成本較低，而且其鏈桿于土壤的接觸面積較小，過篩強度最大，分離效果明顯[32-33]。因此，從零件的購買方便，裝卸簡單等因素考慮，本機器的分離輸送器采用鏈桿式分離輸送器來完成分離輸送的目的。鏈桿式分離輸送器是由園桿組成，桿的兩端焊接在鏈條上。形成具有篩選馬鈴薯而分離土壤的柵。鏈桿式分離輸送器通過依靠固定在主動軸上和從動軸上的鏈輪來帶動，桿條形成一條環(huán)形的鏈帶。(2)分離輸送器的工作過程鏈桿式分離輸送器是一種分離器兼輸送器，其工作過程是，當被掘起的土壤、馬鈴薯等向上輸送時，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過桿之間的間隙篩出來，馬鈴薯則被輸送器輸送到機器的尾部，從而將馬鈴薯收集到后面的收集箱中，達到收獲馬鈴薯的目的。作業(yè)時，位于前部的挖掘鏟進入土層內將馬鈴薯整個掘起，掘起的土塊在挖掘鏟的作用下發(fā)生劈裂破碎，然后輸送到分離輸送器上。分離輸送器桿條在向后運動的同時，還受到抖動器的作用而上下抖動，使大部分土壤變松并落回地里。馬鈴薯則被輸送器運送到機器的尾部收集箱里[34-42]。其結構如圖12：1、主動輪2、鏈條3、抖動輪4、從動輪圖12分離輸送器圖7.2桿條參數(shù)的確定在歐洲的許多國家里，桿間距離通常為25-28mm。而在美國，甚至為40-48mm。亞洲的日、韓等國為30-40mm。這個間隙主要于馬鈴薯作物的品種和馬鈴薯的尺寸由很大關系。在波蘭，一個馬鈴薯的平均重量大約為60-80g，而美國可以達到200g左右。一般情況下馬鈴薯作物的馬鈴薯為扁圓、橢圓、圓、長筒等形狀，為了研究方便我們可以統(tǒng)一采用長、寬、厚三個特征尺寸來描述馬鈴薯的物理機械特性，其中厚度尺寸是關鍵的一個尺寸。分離輸送器的桿條間隙如圖13，從圖中可以看出下面的關系：式中：要使分離輸送器達到篩分土壤，保留馬鈴薯的目的，桿條間隙的設計應滿足＜c的條件，即保證馬鈴薯最小特征尺寸大于桿條間隙，從而使馬鈴薯不至于在桿條間隙間隨土壤一起漏下。根據(jù)資料和實際的測量，我國馬鈴薯的厚度尺寸大多在30-80mm之間，因此若取桿間距L為45mm，桿條直徑為10mm，代入式中，可得桿條的間隙為35mm。其結構如圖13：圖13桿條間隙圖7.3分離輸送器線速度的確定多功能馬鈴薯收獲機抖動分離輸送器的線速度和抖動器的性能是影響分離率和馬鈴薯損傷率的主要因素。而抖動器的抖動和拋起性能，除了受其本身的幾何形狀影響外，主要取決于其速度。也就是說，線速度是分離輸送器設計的主要參數(shù)。通過對分離輸送器和抖動器的運動學和動力學分析，來闡述分離輸送器與抖動器的運動學關系，并分析抖動器的抖動和拋起性能，為分離輸送器線速度的確定提供理論依據(jù)。在選定輸送器的線速度時，必須考慮它的類型、長度、運動特性（加速度）及由這些因素造成的馬鈴薯的損傷問題。輸送器的壽命、尺寸及機器的重量都與它的速度有關。分離輸送器的線速度和作用在其上的加速度越高，它的尺寸就可以越小，但它對馬鈴薯的損傷也就會越大，耐用性會降低。輸送器的長度關系到馬鈴薯分離和整機的尺寸，因此它必須適當。分離輸送器在工作時，其線速度應略大于機器的前進速度，以保證掘起物往后傳送的正常進行。試驗表明：當線速度高于2m/s，土壤含水量大于等于20%時，分離能力下降。若機器的前進速度為，分離傳送器的線速度為，則有：，的取值一般為0.8～2.5機器工作時的速度為1.2m/s，分離輸送器的速度為1.3/s，所以算出的為1.08。在0.8到2.5的范圍之內，所以該參數(shù)的確定符合要求。

8挖掘裝置的設計8.1挖掘鏟的構成挖掘鏟由獨立鏟片、鏟片固定板和角度調節(jié)機構組成。鏟尖角度設計為鈍角，這樣可以減小鏟前的入土深度，從而降低無效挖掘深度的動力消耗。挖掘鏟鏟尖的形狀采用“w”型，前進阻力較小，入土性能好。8.2挖掘鏟的設計挖掘鏟的鏟片是多片鏟的變形，鏟片與鏟片之間留有間隙，這帶來很多優(yōu)點。（1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達到減少阻力的目的。（2）另一方面是減輕了機器前部的重量，防止鏟尖下陷。多片鏟在工作時發(fā)生局部磨損時，更換方便維修成本低。一般單株塊莖在土壤中的分布寬度為400mm，塊莖分布的深度一般為在地表下120-200mm之間。為了保證鏟刃的自動清理功能，鏟刃的傾斜角度可由受力確定，使土壤在鏟刃上的滑切力能克服摩擦力，即：式中：為作用于鏟刃上的阻力。為鏟刃上的正壓力。為鏟刃上的滑切力。為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。代入得：一般土壤對鋼的摩擦角為，取，所以。若鏟片數(shù)量為5個，單個鏟片寬度為100mm，長度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。為了保證挖掘鏟挖進的土壤和塊莖不會從兩側滑落，因此需要在挖掘鏟的兩側加設擋板，擋板為平行四邊形，焊接在機架上。其結構如圖14：圖14挖掘鏟地輪和機架的設計9.1地輪的設計地輪的作用主要是在機器行走過程中的平衡支撐作用。為了克服收獲機收獲時挖掘鏟前部較大的阻力，設計的地輪應當有較好的通過性，且能夠保證在凹凸不平的地表情況下準確控制挖掘深度。地輪材料可以選擇鑄鐵，結構采用腹板式。在機架上設置不同的安裝位置，可根據(jù)種植情況調節(jié)深度。9.2機架部分的設計收獲機組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機組牽引性能、運輸通過性能及對地表的適應性能等主要工作性能都收多功能馬鈴薯收獲機懸掛裝置的影響。本設計采用三點懸掛式機構，由拖拉機后置三點懸掛和收獲機懸掛架機構成一個空間機構，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機構。這兩個四連桿機構具有各自的瞬心，挖掘工作時，在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下，將產生繞這兩個瞬心的轉動趨勢轉動，以保持平衡。懸掛架及機架部分大部分采用矩形管，這樣即可以減輕質量、降低成本，而且還能夠滿足結構的剛度和強度的要求。

10使用說明和結論10.1使用說明使用時將多功能馬鈴薯收獲機懸掛在拖拉機后面。該多功能馬鈴薯收獲機結構簡單，雖零件不多，但由于運動時間較長，磨損較大，所以需潤滑的部件應及時加注潤滑油，如軸頭處，在其運動表面涂一層二硫化鉬潤滑并定期檢查磨損情況。(1)要經常檢查關鍵部件的連接，定期加注油，零件不合格是應及時換掉。(2)各相對運動部件表面要保持清潔。(3)盡量使多功能馬鈴薯收獲機所處的環(huán)境清潔，通風、干燥。(4）經常檢查分離輸送器，因為它直接關系到分離的好壞。我國多功能馬鈴薯收獲機的設計開發(fā)應適合國情，不但要適應廣大農村現(xiàn)有的配套動力條件，還要適應各地不同種植農藝的要求。機器類型的多樣化、系列化、標準化是多功能馬鈴薯收獲機的未來發(fā)展方向之一。10.2結論本次設計的機器性能滿足要求，能較好的與農村現(xiàn)有動力配套使用，能較好的把握收獲機收獲過程中的要求。通過本次畢業(yè)設計，我對產品的設計過程有了一個系統(tǒng)的認識，掌握了基本的設計過程，真正地將所學的理論知識與實踐結合起來，提高了獨立思考解決問題的能力。由于所掌握的知識的限制和經驗的不足，在設計的過程當中，難免有不妥之處。在今后的學習工作中我會繼續(xù)努力，彌補自己在專業(yè)知識上的缺欠。此次設計，我認為最重要的就是使我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學習，時刻學習；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。

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致謝在四年的大學生活期間，感謝所有關心和幫助過我的老師和同學們！本課題是在導師張祖立教授的悉心指導下完成的。至此在論文定稿之日，謹向恩師致以衷心的感謝，感謝導師在各方面的幫助，感謝導師的信任和支持。在論文進行的過程中，還得到了各位同窗好友無私的幫助和熱情的鼓勵，在此一并表示衷心的感謝!感謝工程學院的各位老師在我四年的學習生活期間，對我思想、生活、學習上的指導和關心，使我不斷的成長。最后，特別感謝的是我的父母，他們是我這四年最主要的動力，是他們時刻的關理解和支持才使我能夠順利完成學業(yè)！

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作者簽名:二〇一〇年九月二十日

致謝時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學校開設這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經驗，奠定了基礎。本次畢業(yè)設計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結尾了。本次畢業(yè)設計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。經過這次畢業(yè)設計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導，在我的論文書寫及設計過程中給了我大量的幫助和指導，為我理清了設計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進方案。郭謙功老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學四年和我一起走過的同學朋友對我的關心與支持，與他們一起學習、生活，讓我在大學期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關系和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業(yè)。四年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關心和愛護。學友情深，情同兄妹。四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學習條件，我才能順利完成完成學業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導師趙達睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感謝?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet