朝天椒收获机设计论文

1、农业大学胡椒收割机设计图纸 摘要辣椒是中国重要的经济作物。朝天椒在我国的种植面积日益增加，产量增长迅速。但采收方式主要靠人工采摘，工作量大，效率低。针对辣椒收获过程中人工操作费时低效的问题，应用Solid works软件对辣椒收获机的机架、收获、分离和清选装置进行设计和建模。基于零部件的三维模型，采用自底向上和自顶向下的建模设计方法，建立了朝天椒收割机的虚拟装配模型。以Solid Works三维建模软件为平台，对三维装配模型进行干涉检查，从而快速有效地进行改进，大大缩短了设计时间。通过solid works运动实例实现了收割机在Solid Works环境下三维设计过程的运动仿真，向设计者展示了

2、直观的运动，为朝天椒收割机后续部件的结构优化奠定了三维建模的基础。为类似机械产品的数字化设计提供了有效的参考。关键词:晨椒收割机；清洗零件；方案设计；动力学模拟目录导言第一章:辣椒收获机的发展趋势2第二章:朝天椒收获机的结构设计和工作原理2.1整机结构设计三2.2传动装置2.3收割装置2.3.1收割平台的结构设计2.3.2弹性齿的结构设计2.3.3弹性齿辊的结构设计2.3.4螺旋滚筒的结构设计2.4清洁装置2.4.1一次清洁装置2.4.1.1星轮的结构设计2.4.1.2星轮组的结构设计2.4.1.3清洗设备的机架设计.2.4.1.4一流清洗装置的工作原理2.4.2二次清洗装置2.5辣椒去梗装置

3、第3章:零件的三维虚拟建模和有限元分析3.1三维虚拟建模流程3.2弹性齿的静态分析第4章:早晨辣椒收割机的特点结论参考文献引用单词朝天椒是向上生长(向上或斜向上)的一组辣椒果实。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/31125.htm t _blank 辣椒一般来说，是根据果实生长的状态来分类的。辣椒的特点是果小、辣度高、易干，主要用于加工。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/3624875.htm t _blank 辣椒王干辣椒品种的利用，以及

4、 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/857662.htm t _blank 羊角椒线辣椒构成了中国三大系列的干辣椒品种。我国干辣椒的种植面积，朝天椒已跃居第一。目前，我国辣椒总种植面积约140万hm2，辣椒面积约占70%，约100万hm2，其中朝天椒约占25%，约25万hm2。炒椒的特点是果小，辣度高，易干。主要作为干辣椒品种，与牛角椒、线椒一起构成我国三大系列辣椒品种。辣椒在中国大部分地区有着悠久的种植历史。栽培面积大，其次是、等省市1。辣椒巨大的种植面积带来了丰厚的收入和充足的原料。然而，辣椒采摘问题严重制约着辣椒

5、种植的发展。现在朝天椒的收获基本靠人工采摘，耗费大量劳动力。由于朝天椒的采摘季节恰逢棉花等作物成熟，人工采收的成本逐年增加，占朝天椒田间生产投入的30%以上。我国胡椒机械化收获的发展严重滞后，仅限于我国早期落后的机械工业基础。农作物收割基本处于人工或半机械化收割时期。传统辣椒收获机械主要针对线辣椒设计，结构简单，收获效率低，破碎率高。而且朝天椒的特性与线辣椒有很大的不同，所以传统的辣椒收获机不适合收获朝天椒。因此，通过分析朝天椒的特性，设计了一种适合朝天椒收获的收割机。第一章辣椒收获机的发展趋势近年来，我国农业机械化快速发展，支撑农业发展的能力显著增强，加快了农业增长方式转变和农业现代化进程，

6、促进了农业劳动生产率和农业综合生产能力的提高。但是，由于受我国农村经济发展水平、农业劳动力转移程度、农业经营规模和农机工业水平等诸多因素的影响，农业机械化发展出现了一些问题。因此，有必要深入分析农业机械化发展中存在的问题，找出解决问题的对策，以促进我国农业机械化的健康发展2。发达国家的经验证明，农业机械化是农业生产方式从传统农业向现代农业转变的主导力量。在美国、日本等发达国家，农业从业人员占社会从业人员的比例不到5%。每1，000名农业劳动者拥有的拖拉机数量在550至1，840辆之间；农业劳动率高，农业劳动平均附加值在2-4万美元之间。因此，不同的农业生产要素反映了不同的农业生产力。农业机械是

7、农业生产要素中影响农业劳动生产率的关键因素，将在提高农业生产能力中发挥重要作用。与发达国家相比，我国农业机械化总体水平仍处于农业机械化中级阶段的初级阶段。农业生产以传统生产方式为主，现代农业机械、设备和技术等生产资料投入低，导致土地产出率和农业劳动生产率低，农民收入水平低。随着我国工业化水平的提高和农村经济的发展，农村农业劳动力的数量、质量和结构都在发生变化。农村劳动力向非农产业转移，农业劳动力数量减少，季节性劳动力不足。这种结构变化迫切需要发展农业机械化。因此，积极推进农业机械化是提高劳动生产率和农民收入的必然选择3。国外胡椒收割机的研发已经进入稳定发展期，市场上已经有很多成熟的产品。然而，

8、我国对辣椒收获机的研究还处于空白期，市场上没有成型的产品。国外大量的辣椒收获试验表明，辣椒的品种对收获效果影响很大。因此，我国在研发辣椒收获机时，应根据地域条件和辣椒品种，研发适合当地的收获机械。在保证辣椒收获机效率的同时，还要考虑收获的质量。在我国研究的初级阶段，辣椒收割机基本依靠引进国外技术。在借鉴国外辣椒收割机技术时，应结合农艺要求开发具有自主知识产权的辣椒收割机。在产品量产的前提下，降低辣椒收割机的成本4。第二章:辣椒收获机的结构设计和工作原理。2.1整机结构设计整机结构如图1所示。车体的外形尺寸为高2680毫米，长5000毫米，宽2200毫米。辣椒收获机的结构由行走装置、收获装置、输

9、送装置、清选装置、去梗装置和收集装置组成。收割机的动力由柴油机提供。总的来说，该机是集采摘、输送、清选、除梗为一体的高效农业收获机械。收割装置2、行进装置3、手柄移除装置4、清洁装置5、收集装置图1朝天椒整机示意图2.2传动装置1.二号驾驶室。车轮3。四号引擎。框架5。后轴图2驱动装置示意图行车由驾驶室、车轮、发动机、车架、后轮轴等组成。，结构设计可靠。装置的零件主要是标准件，如齿轮、发动机、滑轮、轴等。未经特殊处理。采用后轮驱动，因此不会出现前轮扭矩分配不均导致的偏摆问题，车辆重量更加均匀地分布在前后轮之间，提高了驾驶的操控性。2.3收割装置收获装置是辣椒收获机的重要组成部分，其工作效率直接

10、决定了辣椒的采收率和损伤率。该收获装置主要由弹性齿、弹性齿辊、螺旋辊、机架、侧板等结构组成。它的结构模型如图3所示。弹性滚筒收割平台不需要行收割，可以大大提高收割效率，适用于规模化种植基地的辣椒收割5。2.3.1收割平台的结构设计摘果台的操作过程是利用弹性齿辊将带有部分茎秆和辣椒叶的水果梳理一遍，然后通过螺旋辊送到传送带上。辣椒的株高约为600 800毫米，工作时，收割台离地300毫米。收割台的升降由液压系统控制，升降平稳准确。收获时，弹性齿辊通过活动齿进行旋转运动，弹性齿将果实、部分茎秆和辣椒叶从植株上剔除。经过“梳理”，在惯性的作用下，收获的物料落在螺旋滚筒上，通过螺旋滚筒被送到传送带上。

11、1.弹性齿2。螺旋滚筒3。外壳4。滑轮图3收获装置示意图2.3.2弹性齿的结构设计弹性齿被设计成模拟人类手指的收割动作。弹性齿固定在滚筒上。工作时，发动机通过皮带传动转动滚筒。当滚筒旋转时，活动齿以旋转运动的方式移动，弹性齿将辣椒从植物中梳理出来。齿隙为30毫米。齿由直径为6mm的球墨铸铁制成，顶部以160的倾角弯曲。如图4所示。弹簧顶部的倾斜角度是为了防止采摘时辣椒掉落，更容易将采摘的辣椒扔到螺旋滚筒上。弯曲角度的前半部分有橡胶套保护，可以有效减少对辣椒的伤害，防止弹性齿被腐蚀。图4弹性齿结构图2.3.3弹性齿辊的结构设计弹性齿鼓主要由弹性齿、腹板和锭子组成，其结构如图5所示。滚轮直径为24

12、0毫米，工作长度2100毫米。1.弹性齿2。主轴3。腹板图5弹性齿辊结构示意图2.3.4螺旋滚筒的结构设计目前市面上出现的辣椒收割机，辣椒收割后，果实直接进入传送带运输，辣椒掉落严重。因此，我们在弹性齿鼓之后增加了一个螺旋鼓，其结构如图6所示。螺旋滚筒上有螺旋叶片，用于将弹性齿滚筒收集的水果聚集在一起，并通过插齿机将其移入传送带。螺旋滚筒结构的增加可以有效避免辣椒在收获过程中的损失。图6螺旋滚筒结构图2.4清洁装置2.4.1主要清洁装置辣椒机械收获的难点主要在于采摘后辣椒与茎秆混合物的清选过程，清选装置必须保证清选效率高、辣椒损伤程度低。本设计采用星轮组结构进行一级清洗。第一级清洗装置由安装在

13、轴上的星形轮组成星形轮组，然后星形轮组安装在机架上。星星的排列间距太大，清洗就快，杂质就多；间距太小，分离清洗慢，杂质少。需要通过实验找到最合理的间距6。2.4.1.1星轮的结构设计星形轮的轮齿设计成弧度结构，加快了辣椒与茎杆的分离，减少了齿轮对辣椒的损伤。每个星轮上有10个齿，星轮的厚度为10mm。星形轮结构如图7所示。图7星轮的三维视图2.4.1.2星轮组的结构设计图8星轮组示意图图9星轮螺旋排列图星形轮的排列对清洁效率有很大影响。采用星形轮螺旋排列，星形轮稀疏，可以完全分离辣椒果实和莲藕茎。而且螺旋排列有利于物料的排出，所以一般采用螺旋排列。经过模拟试验，星轮间距D1为90毫米，轴距D2

14、为135毫米。星形轮的螺旋排列如图9所示。2.4.1.3清洗装置的框架设计分离装置负责将采摘头收集的辣椒与杂质混合物快速分离。工作过程中传动振动大，负载大。因此，我们应该设计一个稳定可靠的机架来保证清洗分离装置的稳定性。在保证结构稳定性和可靠性的前提下，车架的体重。整体参数:长850mm，宽650mm，高780mm。用钢材焊接而成，下腿可以用螺栓固定。结构如图10所示:图10机架设计结构2.4.1.4一次清洗装置的工作原理星形轮组在框架内呈螺旋状排列。工作时，送入清选装置的辣椒顺利下落到下一个装置，而较长的梗则沿轴输送出去，从而达到清选分离的目的。星形轮组结构工作原理:辣椒体积小，可从星形轮的

15、缝隙中落下，而梗则沿轴与轮之间的传动排出7。图11星轮组操作示意图2.4.2二次清洗装置经过星轮清理结构处理后，收获的果实中残留的杂质主要是辣椒叶和较小的茎。解决这一问题最常见、最有效的方法是利用风机增加空气分离装置8。工作时，辣椒从星轮分离清洗机构落下，在这个位置用风扇搅拌辣椒。对混合物进行第二次清洗。离心式风机是农业机械中最常用的，它的压力很高，在复杂的工作管路系统中能产生气流。根据风压，离心风机可分为低压风机、中压风机和高压风机9。根据实验，我们选择了低压风机。离心风机的结构主要包括叶轮和壳体两部分。离心风机开始工作时，动力带动叶片高速旋转，进入叶轮的空气也随着叶轮旋转。由于离心力，部分

16、空气被甩出风扇。此时风扇内产生一定程度的真空，于是周围的空气不断进入风扇，使得风扇外的气压相同。1.风扇主轴2。轴承座3。风扇叶片4。风扇外壳。图12风扇组件的三维视图风机外壳是风机的重要部件之一。二次设计风扇外壳是一个简单的圆柱体。套管的作用是将气体导向套管出口，同时将一部分风气体的动能转化为静压。风机外壳的性能也决定了气体动能和噪声。图13风机外壳的三维视图2.5辣椒去梗装置收获后，辣椒需要干燥以获得干辣椒产品。在烘干前的处理中，辣椒梗的去除占用了大量的人力。但是市面上很多种类的辣椒收割机都没有去掉手柄的功能。鉴于此，我们在用气流清洗装置清洗后，增加了滚筒式除椒装置。手柄拆卸装置的整体装配

17、图如图14所示。该装置由去把辊轴、去把刀片、支架、去把辊等结构组成。去梗装置的工作原理:经过前两级清洗后，带梗的辣椒从右侧进入去梗滚筒，并随滚筒旋转。在螺旋刀片和惯性力的作用下，辣椒梗进入墙洞，被墙外的去梗刀片切断。拆下把手后，晨椒从左侧落在传送带上，通过传送带进入料仓。1.去柄辊2的主轴。刀柄刀片-拆卸3。支架4。去柄辊图14是手柄移除装置的三维视图第三章:零件的三维虚拟建模和有限元分析。3.1三维虚拟建模过程零件的装配是通过定义零件模型之间的装配约束来确定各个零件在空间中的具体位置关系来实现的。装配前要理清思路，分析整机的层次结构，零件的约束，自由度，相对运动关系。朝天椒收割机的三维总体设

18、计采用自顶向下的方法建立装配模型。设计时，框架设置为固定，根据与框架或零件的关系添加其他零件。设计时要充分利用设计树的功能，对设计零件进行分类，修改时便于找到所需零件的位置。合理调用工具箱零件库，利用工具箱零件自动匹配功能，加快设计进度，提高设计效率。图15是所设计的胡椒收割机的三维模型。图15辣椒收割机的三维模型在辣椒收割机的三维造型设计中，为了保证所设计零件的合理形状和尺寸，需要充分利用solid works的检查功能。通过使用切割功能，可以及早发现零件结构中涉及的不合理部分，方便设计人员进行修改。装配时，对可装配体进行静态干涉检查和动态碰撞检查，保证任意两个零件在空间上互不干涉。通过动态

19、模拟运动部件的运动效果(旋转)，很容易发现问题并随时间修改。3.2弹性齿的静态分析仿真是solid works软件的一部分，可以实现应力分析、频率分析、优化设计等功能10 12。在仿真中，建立了一个新的实例。弹性齿的材料定义为球墨铸铁，设置约束，施加载荷，划分网格，进行分析。最后得到弹性齿各部分的应力、位移和应变。如图16 18所示。图16弹性齿的应力云图图17弹性齿位移云图图18弹性齿的应变云图第四章朝天椒收割机的特点辣椒生长期短，产量高，市场前景好，种植面积迅速扩大。其中朝天椒因其优良的特性成为其中的佼佼者。辣椒个头小，辣度高，手感硬，人工采收效率低。本次晨椒收割机的设计是针对收割难、清理

20、复杂、去梗难的问题。在查阅了大量资料后，决定采用弹性齿和滚筒相结合的方式进行第一次收割。这种设计是针对茎干硬但侧向受力脆的特点，用弹性齿将辣椒从植株上梳理下来，完成第一次收获。分离清选装置采用星形轮组结构，兼顾了朝天椒的体积小，茎干直立坚硬的特点。利用星形轮组和轴的配合，辣椒可以从星形轮之间的缝隙中漏出，通过轮组的运动将梗分离，从而完成初步清理。风机清选是传统收割机的必备设备。由于收割装置将辣椒叶和茎与辣椒一起收割，初步清洗后的辣椒混合物中有大量的辣椒叶，因此增加了气流分选装置以去除杂质。滚筒去柄装置是针对辣椒的硬柄。在干燥后期，辣椒的处理将占用大量的劳动力和时间，这一过程使辣椒加工的成本居高不下。因此，我们设计的滚筒去梗装置的工作原理是:当辣椒在倾斜滚筒中滚动时，辣椒梗进入滚筒的壁孔中，并置于去梗刀中进行切割，从而完成辣椒梗的切割处理。当然，这款机器的设计也有不足之处。成熟的辣椒容易受损，我部收割机对辣椒进行过多次处理，可能会加大对辣椒的伤害。所以我们一次次调整结构，把对辣椒的伤害降