花生收获机设计与实现 【全套CAD图纸+论文】
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更多设计， 生收获机设计与实现 【 费索取三维图 】图书分类号： 密 级： 更多设计， 摘要 设计一种新型的花生收获机，设计采用振动除土原理，对机器的总体结构、技术要求、关键部件结构设计讨论，并计算工作参数。该收获机主要由入土机构、振动筛、承载轮、振动驱动机构、悬挂装置和动力传动系统组成，搭配功率为15拖拉机，能够一次性同时收获两排花生，被挖掘出的花生秧将会被传送到振动筛上，振动筛振动作业并去除附着在花生果实上的部分泥土，经过收拢传输机构将处理过的花生秧整齐码放。取缔传统收获机挖掘与清理两个系统独立设计的形式，将两者糅合到一起。新机器对结构进行了改动设计，将装置简化并紧凑配置，收获过程流畅，机 器可靠性高，除土相对彻底，有效减少了收获损失，净生产率为 0.1 h。 关键词 :机械化；振动筛；花生收获机 更多设计， of is of in to of of by a a a a is 5kw of in be to of on of of be in of of to is is of in to is h. 录 更多设计， 摘要 . 1 . 2 1 绪论 . 4 究的目的和意义 . 4 国花生生产现状 . 5 国花生的种植方式 . 6 花生生产机械化现状 . 7 研究内容和目标 . 8 2 花生收获机的设计方案 . 9 定总体方案 . 9 计方案的选择与分析 . 9 体设计简介 . 10 业原理 . 10 3 关键部件设计和主要参数确定 . 11 生收获机的主要参数的确定 . 11 生收获机的功率计算 . 11 掘铲主要参 数的确定 . 13 传动的设计 . 17 杆机构的设计计算与行走轮的参数确定 . 19 的校核 . 19 体装配 . 23 结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 更多设计， 1 绪论 究的目的和意义 花生作为一种优质油料作物，加工品种多样，具有较长 的产业链，是生产生活中主要的蛋白质资源 。 因此，国家将其列为大力发展和投入的种植品种，且在我国的出口农产品和调整农业产业结构占据重要地位。由于出口量的增长以及消费增长在不断地优化调整着花生种植产业，花生发展获得了大踏步式的进步，并由于部分地区自带的土地优势使得花生生产向着优质生产区集中，形成了优势产业地带。与花生生产的发展不相符的确是中国的花生生产的机械化作业情况严重滞后于国外， 当对花生进行收获时，投入的人力成本是整个生产过程的三分之一，高达一半的生产总成本被消耗在了收获时的人工作业成本中， 制约花生生产发展和 产业进步的主要原因是收获主要依靠人力，收获损失率高，劳作强度高，聘请工人成本高，收获效益低。尽快的投入新型的机械化花生收获设备在国内的需求越来越高。 作为全球范围内目前仅次于印度的第二大花生种植国，全国境内的花生种植面积已超过 433 万公顷，每年花生收获的总产量和种植面积都是一直在不断增长，在 2014 年花生总产更是高达 17000000 吨。我国不但在花生种植面积和花生收获总产量保持了积极增长的势头，而且另一方面也在不断研发新的花生品种，使花生具备高蛋白含量，高油脂含量，提高了花生的质量，同时在国际市场的竞争力也 提高了。因此，在中国对外出口的农作物产品中花生占据了重要的比重。 目前中国在农作物生产收获方面已实现了小麦和玉米两种作物的全机械化收获，众所周知，机械化生产不但具有产量高效率高的特点，同时节省了大量的人工劳动力，缩短了收获周期，为农民提前准备好下一季的农作物种植提供 了便利，增加了农作物的生产效率。由于花生在整个生产周期里面的收获环节还未实现机械化作业，因此在花生长成之后收获时，种植户在收获季节都要雇佣大量的劳动力完成人工收获，将花生从土中拔出并抖掉碎土收获荚果是一个费时费力的过程，因此即便花生是一种重要的经 济型农产品，也应为这个原因导致农户的种植积极性不高，阻碍了花生生产种植的进一步发展，也对花生收获机械化的发展产生了不利影响。 花生收获环节是影响着花生生产产量和农民种植收益的重要一环，投入了大量的劳动力，花费了大量务工时间，如果不能提高花生收获的效率，将会降低农民种植热情并不在种植花生而改为其他农作物。可惜的是，在这方面我国对花生生产机械化的投入明显不足，目前投入使用的花生机械过于简陋，机械化水平落后于西方发达国家，作业质量不尽如人意，不成熟的技术和简单的花生收获设备更多设计， 令花生收获机械化作业还有很长一段路要走。 这些年来，不断增加的的花生种植面积与贫穷地区人们不再固守流传的土地而前往大城市务工赚取更多的金钱的矛盾越来越突出，劳动力不足使得在农业“三秋”时的收获花生更加的耗费时间，不但影响了后续农作物的播种也会对农名造成无形中的损失，使城乡收入差距加大。 基于这种情况，未来的研究开发主要方向还是是花生的收获达成机械化。 中国农业机械化平均水平调查报告显示，机械化作业占比 拖拉机播种比例 耕种比例 从数据可以看出，我国在农业机械化的发展实践上着重于减轻劳动强度高，耕地环境复杂依赖人工和畜力难以解决的方向上，因此导致了农机化比例严重低于国外平均水平占比。因此，我国的花生收获机起步迟，开始于 20 世纪 60 年代，后引进了美国的先进技术后才得以发展，至今已有多种型号，如 4、 4、东风 等等。 在中国加入国际世贸组织之后，花生收获机械迎来了新的发展机遇，在经济快速发展的大趋势下，中国先进的农用机械出口至外国的关税降低，实现农作物机械化收获作业的需求日益增加。但是落后的生产方式和高 投入的人工收获作业浪费了大量宝贵的劳动力和农时，还不能提高经济效率。对此，我们参考联合小麦收获机械能提高农名收入，并且农名也将小麦机械收获的成功经验当作增收的另一种方式 。 伴随着各大省份充分发挥市场主导的种植调整政策，农业生产结构也迎来了巨大的变化，在国家中西部贫困地区花生种植面积受政府主导迎来了一波增长，占了总增长面积的一半以上。花生机械研究人员的稀缺与经济领域无法获得足够的资金支持是阻碍了花生收获机的进一步发展的一大问题，并在某种意义上阻碍了花生收获机械化的水平提高。 不论是保证农民的收益并提高他们的额 栽种热情，亦或是提高我国花生在国际上的竞争力，实现花生机械化收获的目标需要尽快达到。不但需要着手解决产业化道路的设计发展同时也要进一步完善小型收获机械的技术要求，我国的收获器械对比国外前期本本就是一大劣势，研究生产一种在收获技术指标和收获质量都能获得农民认可的花生收获机会显著的提高农民的生产水平，提高生活质量，减轻收获负担，节省劳动力，在此作用下可以反过来在促进花生收获机的进步，如此一来不但可以是农名的收入进一步上升，也能是我们的全面建设小康道路更加宽广。 国花生生产现状 随着农业机械化的发展与 政府对农业生产主导的产业调整，花生产量和种植更多设计， 面积的增长也快速提高了。 中国花生种植面积是世界上第二大的国家，位于印度之后，作为主要的油料经济型农产品，花生生产发展的趋势如图 1示。 图 国花生生产发展趋势图 花生成活能力强适应性广泛，宽松的种植地势环境，使得除青海省份未种植以外，全国其他省市均有种植，但花生具备非常显著的产区优势和产业集中化发展倾向。由国内统计的国内花生种植大数据可以得知，0 ，总的花生生产产量达到了 0 ，种植面积占比北方地区达到了六成的种植面积，生产量几乎是南方地区的四倍，地域优势使得花生产区的产量区别明显，因此花生种植业投入较大的省份也是集中在了北部省份。 虽然 花生的生产与发展存在着地区发展不平衡的现状，但是其发展也是可以直观的看到的，主要因为以下两种原因：一、种植花生所获得的收益要高于其他常见的农作物，二、花生生产属于劳动密集型生产类型，在国内的生产种植成本低，因此在国际上具备了一定的价格优势。 国花生的种植方式 花生隶属于深根系植物，对土 壤的透气性和松散度以及流水的通畅性都有较高的需求，通常需要保证土壤具有一定的厚度和深度，而且需要使表层的土壤松散，下层的土壤厚实，在其他土质种植生长的花生要比在沙性的土壤中情况差很多。国内主要采用两种方式种植花生，其一是直接种植，即不采用外力方法人为地为花生生长创造条件，其二是地膜种植，在种植花生的时候给花生人为地加上一层地膜，可以为花生的生长提供有利的温度和湿度。显然第二种方式对花生种植更有好处。在这两种种植方式基础上还可以根据整地方式分为三种情况。 一、垄作 012345696年 97年 98年 99年 00年 01年 02年播种面积总产量更多设计， 这是一种在北方的肥沃土地上更为常见的种植模式 。该地区的特点是面积比较大的土地，地形地势平坦，土壤层厚度较大，灌溉排水系统比较齐全，这种方式对花生密集种植比较有利，同时因为通风条件好、透光性好很容易获得高产。当然这种种植方式也有其缺点，需要提前整理土地并把土地垄起来并在上方开出沟道种植，所以他们需要更多的劳动力和劳动时间。 二、平作 这种种植方式适用于干旱且土地肥力不足的南方或北方地区。这些地区往往还缺乏足够的灌溉能力，即使每隔一段时间灌溉一次也会因为土壤蓄水能力差而导致水分迅速流失，在这种情况下封行种植花生难度较高而且效益较差，所以采用平作种植方式， 这样即使土壤贫瘠气候干旱也具有较强的抵御能力，而且这种方法所需劳动强度低，在劳动力不足的时候农民也往往采取该种植方式。 三、高畦种植 华南地区春季降水充沛，在该区域种植花生需要非常注意水的排出问题，为了避免田地积累过多的雨水，农民会起畦来播撒花生种子，通常采用直线种植，每畦种植 48 行。 在花生撒种期间，一般为春秋季节，北方地区一般都是低温少雨，气候干燥而且霜降期持续时间短，而南部春天则雨水多温度低。因此，政府向广大农民推广了地膜覆盖的新的种植方式来保产保收，并最终通过这种方式解决了抗旱保温防雨排水等问题， 用新技术保障了花生的生长收获。 农业生产的智慧是无限的，研究者们在将传统的农业种植与现代先进的生产凡是结合并改进发明了新的种植技术“地膜覆盖种植”，新的种植方式有效提高了花生生产产量，该技术应用于缓解北部花生种植区域的低温、干旱、霜降期持续时间短状况，以及南方低温多雨的情形，为我国的花生生产打开了新的局面。 但使用地膜覆盖的花生种植模式也导致了“白色污染”，市场上的塑料薄膜生产原料多采用高分子化合物中的聚乙烯和聚氯乙烯制作，因为塑料制品在使用中难免会发生破损的情况，老化之后的薄膜也会散落在田地里，而且自然中 的微生物对塑料的分解能力很差，日积月累，引发水土污染严重，土壤的渗透性降低和肥力进一步损失，作物根系的生长和吸水变得更加困难，直接导致作物的收获数量和作物品质的下降。 花生生产机械化现状 随着农村劳动力的转移以及越发扩大的花生种植面积，花生种植生产机械化、科技化的目标也要尽快实现，目前发达国家的机械化作业贯穿于花生生产从挖掘到脱果的全过程，可以联合收获花生，并按照本国生产实情，不断的加入高精尖更多设计， 科技进行提升，农业生产逐步向着智能化迈进。 现阶段，我国的花生收获基本依赖人工劳动力、半机械化、畜力完 成，从国外引进的成熟机型往往由于不能完全适应中国各地花生收获的环境条件出现作业效果差以及自身的动力消耗过大而无法大规模普及，种种原因使得中国的花生收获机长期以来一直原地踏步，与发达国家差距越来越大。 归结可知，由于目前落后的花生收获方式带来的种种问题，大致体现在以下三方面： 一、人工收获强度高效率低。由于长期以来将花生从土中挖掘出来并清理干净都是依靠人工完成，所以当农村的劳动力前往城市中工作之后，这种方法便会对生产成本造成很大的压力，花生收获阶段所需工时超过了三分之一。在这个阶段的经营成本不低于整个花生生产成本的一半（包括从播种到收获种植花生的经营成本，种植所需的种子、化肥、塑料薄膜、机械和人工成本，人工成本依据同期的普通劳作者的出工费来计算。） 二、高生产成本，以目前的机械化水平来说，花生收获阶段无论是人力、蓄力或是简易的机械都不能做到一次性做完，都会达到两道以上的生产步骤， 首先需要将花生从土中挖出，接着去除附着的土，这一步骤将会进一步增高漏采率。在收获过程中，如果花生果实不慎掉落进土中，还需要投入人工进行二次收果，相 应的也加大了劳动者的工作强度以及生产成本。 三、延误农时。花生收获是在 “三秋 ”忙碌的季节，劳动力紧缺，缩短花生的收获时间，将会为其他作物的播种提供充足的时间。由于花生种植主要在沙性土质中，因此在沙性土壤收获花生（只进行花生挖掘和除土），单劳力正常劳作 8小时每天，可收获花生 方千米，蓄力或者拖拉机每天也只能收获花生面积 方千米。 研究内容和目标 本论文的研究目标： 以配置中小型动力机构作为动力源的花生收获机作为研究对象，因为我国实行生产体制分散经营的农村生产方式，所以国内大部分农村家庭购买了中小型拖拉机，要满足国内种植花生的模式，本文设计改造挖掘和分离部分，通过新的方式方法设计花生收获机的机器结构和工作状态，并采用新的结构设计改良花生收获机整机尺寸大小，通过对花生生长周期和在不同环境下的生长情况进行了解之后，简明扼要地介绍下新设计的传动机构性质和机器的整体结构，设计工作装置的运动原理、分析运动中所受阻力还有的受力情况等。对机构进行优化，降低收获机消耗的能量，管控成本， 提高收获机的工作收获质量，着眼于花生收获装置中传动部分的运动参数和运行原理。 更多设计， 具体设计方向： 研究花生收获机挖掘装置和分离装置的新工作方法进行猜想假设，结合生活中实际投入生产使用的收获机，确定本文设计机构为通过平行连杆机构进行传动，借以实现收获机的挖掘和分离部分，设计采用区别于传统装置的工作模式，将挖掘和分离两项功能通过一个装置来实现，可以在很大程度上降低能耗和收获机的总体结构尺寸。 考虑到不地区的花生品种、土质、种植方式的差异，需要我们结合实际分析解决问题，通过实地检测不断改进修正收获机的工作参数和结构参 数已达到最优化设计。 2 花生收获机的设计方案 定总体方案 首先要将花生生长在土里面的根茎切断，通过向挖掘铲提供动力的方式驱使挖掘系统工作，被铲断的花生秧和果实会被送到振动机构上，在振动部件上荚果上包裹的泥土会松脱并被抖落，实现除土作业，被去除泥土的花生秧经过简单的处理后整理整齐并码放到地上，等待下一道工序。 设计要求，收获机的性能指标如下： (1)功率为 15小型拖拉机 (2)生产率： h (3)挖掘铲入土角： 25 (4)挖掘深度 :1305)损失 率： 3% ，花生荚果破碎率： 1% 。 计方案的选择与分析 目前实际生产生活中普遍采用的花生收获机多为挖掘铲结合抖动链来进行工作的， 这 是 20 世纪 70 年代从美国引 进的并在中国研究者的研究改进之后开始推广使用，结构复杂而且制造成本高，稳定性差，功率损耗大，挖掘出来的荚果破损率相对较高、码放杂乱，后续作业不方便。 新装置将挖掘与分离两个工作程序融合到一起，减少了机器体积和收获时的荚果损失，降低了功耗，通过对动力传送装置和操作装置进行合理的分配，设计简化机器的操作，使动力传送能够达到可靠并高效 。 田间花生种植采用两行垄作，需要给机器配置 2 个挖掘铲，在花生收获机工作时通过传动机构传动以一定的频率让挖掘铲摆动式前进。可以最大程度上降低更多设计， 0 挖掘铲工作时受到的阻力，减少动能消耗，提高部件寿命。 为了保障传动效率，对部分机构的尺寸进行缩减，简化重要部件，去除多余机构，将分离部分装配到挖掘机构后方，工作时，通过摆动挖掘铲带动分离装置震 动，实现土果分离。 所以，本设计主要进行挖掘部分和分离收获装置部分与传动系统装置的选择设计。 体设计简介 该收获机主要由挖掘部分、震动部分、悬挂装置及行走轮部分、传动部分等构成。 挖掘铲用来将生长在地里的花生根茎铲断并挖出，依靠振动筛的震动工作原理抖落包覆在荚果上的土块，悬挂装置行走轮承担收获机的运动作用，传动装置负责将动力传输到其余各装置中提供工作所需动力，四个系统合在一起组成花生收获机。因为挖掘铲要进入土壤挖掘花生，所以会受到土层的阻力，这个阻力应该尽量减小防止动力损耗过大，而且铲体强度要高能够 承受住冲击，表面要做硬化处理这样可以降低磨损率，可以长时间工作，入土深度要深入荚果生长深度以下才能保证将加过全部挖出降低漏采率。综上所述，挖掘铲选择平铲，材料选定45 号钢 。在已投入生产生活的花生收获机中主要采用两种除土装置，一种是抖动链，该装置突出效果是振动强度大，去土能力强，但是相对的机器抖动也很大，能耗大。第二种是振动筛除土，该装置去土能力也很好而且机器震动小便于控制，同时对花生果实造成的损失小，提高了收获率。本设计采用除土装置为振动筛除土的方式，在振动筛上设置栅栏，栅条纵向布置，栅条间距根据实际应用地 区的花生果实大小来确定，将振动筛定为下斜式可以保证在振动除土之后可以将花生秧果整齐码放在土地上，将振动筛链接在机架上，链接部件有机架两侧的连杆完成。通过机器前端的偏心振动装置往复振动运动带动振动筛振动除土，采用置偏心平衡装置保证驱振装置的平衡。传动装置设计为带组合传动，避免在花生收获机工作时花生秧蔓和杂草缠绕进机器里面，阻碍机器传动和正常工作。花生收获机工作时，拖拉机的输出动能由带传动输送到侧向切割器和振动筛上工作。行走轮保证了花生收获机可以在拖拉机的牵引下前后运动，设计采用充气式轮胎，直径为 405宽度为 100 业原理 机器工作时，用拖拉机作为动力提供源头牵引收获机器作前进运动，此时挖掘铲 在设计好的角度下进入土层铲断花生根茎（入土深度设定为 10050更多设计， 1 被挖 出的花生秧蔓和土块向后输送到振动筛上。振动筛作往复震动一边震动掉附着的泥土一边将花生秧蔓继续向后输送，这个阶段将会除去大部分的泥土，实现清土效果。被输送到收获机振动筛尾侧的花生秧蔓接着被抛下，在收获过的区域有序排放，经过几天的田间晾晒，花生失去的大部分的水分之后由农名过来捡拾进行下一步工序。将行走轮放置在机器两侧的机架上，并提前设计好不同的安装孔用来调整在不同地区工作时需要的工作高度，改变铲的采挖深度和铲尖与土层的切入夹角，达到最优作业。 该机器操作简单方便，动力提供装置选择常见的小型拖拉机即可，除土装置采 用了尾部侧翼振动筛式，清土效果明显，花生摆放整齐有次序，漏采率低，损失小；选用了偏心块和振动筛搭配的自平衡设计相对比较常见；融合了输送清土两项功能一体化，工作时运行平稳、机器震动小驾乘舒适；行走轮的距离可以主观调整，通过改变高度对挖掘铲入土深度的距离和入土角度的大小进行调整。 3 关键部件设计和主要参数确定 生收获机的主要参数的确定 由于农村花生实地种植的土壤条件主要为沙土地，土质松散，故选择 15小型拖拉机作为动力牵引力，可以单次收垄两行，考虑到花生生产区种植的实际行距，选择作业幅宽为 550为了最大限度地收获花生，降低漏采率，挖掘铲的铲面宽度为 430挖掘铲的分离效果受到入土角度和泥土相互作用影响，铲面上泥土的过滤效果以及切断效率有很大的影响，考虑到入土工作角度要与升运角一致的设计原则，选择挖掘铲铲尖的切入土层工作角度为 25 。花生荚果生长深度为土层下 1 0 0 1 5 0m m m 挂装置预设有多个调节孔，行走轮高度可调，即可控制挖掘深度。采用偏心轮连杆机构，确定偏心距为 1通过传动装置将动力传送到震动装置上带动振动筛震动。 生收获机的功率计算 收获机工作时的总功率 振动筛实现振动作业时所需的功率动系统部分进行机械的动力传动时需要消耗消耗的功率算时对这三个部分的总和进行计算得出结果。 式（ d s N N 更多设计， 2 式（ 式中 :： P代表 牵引时阻力的平均值 ， P ； G 代表整体售货机的总质量， G 2234N ； f代表工作状况中产生的各种摩擦系数的总和 ， f ； K代表被挖掘铲挤开的土块的抗变形能力 ， K 0.2 l ； 代表工作状态中受到的阻碍的系数 ， 42/ ； 代表机器工作时在田地中的前进速度， ； a代表挖掘铲入土深度 ， 12a ； B代表挖掘铲的铲刃宽度， 60B ； 代表机器向前运动是受到的摩擦阻力，包括挖掘铲铲入土中受到的摩擦阻力，以及行走轮前进时受到的滚动摩擦阻力 ； 代表土壤为维持原状产生的抗拒力， ； 代表被挖掘作业改变了原状的土壤施加在挖掘铲上的作用力 ，。 式 （ 式中 : 代表传动的动力被转换为有用功的效率，取 = 式（ 式中 : 代表被传送到振动筛上的泥土所占的百分比； 代表泥土的总重。 式（ 式中 : 代表机械传动时的传动效率。 因此，将以上数据代入总功率计算公式得出所需的总功率： 21 2 3 P P f G K a B a B V m s16P 2P 2 144P K a B N3 2 . 3 3mP a B V N6 . 1102 VN k w s i a B (1 )更多设计， 3 = 式（ 由计算数据可得知，提供的工作功率只需达到 花生收获机即可实现工作，证明了这一设计机构的动力适配性强，对柴油发动机所提供的动力要求较低的预估，根据给定参数，可以确定选择使用的小型四轮拖拉机功率为15 掘铲主要参数的确定 如图 3示：计算确定该设计中的单片式三角形平面铲铲面长度 L、入土角度 、铲子铲尖刃倾角 ，铲宽 和铲子尾端距地高度 h。 图 3掘铲的结构参数 （ 1）入土角 当机器的挖掘铲铲子在工作状态时，被掘上铲面的土壤向后移动速度快，实际的入土的角度小，切入土层能力差；当提高入土角度至较大时，切入能力强，但所受的土壤阻力也会相对升高，铲面土壤后移速度降低。受力分析工作时的花生收获机挖掘铲铲面，如图 3 ( 2 ) s i 2 1 0 2s nV a N N 020406080100第一季度 第三季度 东部 更多设计， 4 图 3壤对挖掘铲的作用力 列出达朗伯原理公式： 式（ 式中： P代表 挖掘铲在向前运动时需要克服障碍物所用的力； R代表 挖掘铲铲面对表层的土壤的反作用力 ； T代表 铲子和泥土之间产生的摩擦阻力； G代表 被挖出的物体的总重； 代表 挖掘铲铲刃切开泥土时的入土角； 代表 被铲出的物质对挖掘铲铲面的摩擦力系数 ， 代表 被铲出的物质和挖掘铲铲面两者之间的工作时摩擦角。 简 化式（ 得： P 式（ c o s - T - G s i n 0R - G c o s - P s i n = 0T = R更多设计， 5 图 3土角 与阻力 度 从图中入土角阻力以及长度三者关系可知，牵引阻力与铲面切入土层角度刚好构成正切函数，在不同的土壤环境下工作时，调整入土角 ，牵引阻力 察图中线条走向可以看出， 值在较小区间内时，曲线变化平缓是由于曲线的斜率还较小，增大 值，曲线斜率上升，线条变化加剧，曲线变陡。综上可知，入土角度变化量对 密度小的土质里，入土角的变化量对工作中产生的牵引阻力 入土角度增长至 25 后，即使入土角度稍微变动也会引起 此，取入土角为 25 。 （ 2）挖掘铲铲面长度 L 收获机挖掘装置的挖掘铲的铲面长度 掘装置工作时挖掘铲没入土壤中的长度为1L，挖掘铲尾端与铲子和土壤的交界线之间打的距离设为2L。 通过观察图 3 式（ H代表 挖掘铲在没入土中的工作深度。 花生一般在 100 150深度处长出果实，设挖掘铲铲刃切入土层的深度为120通过与图 3线的变化两者对比可以得知 ，挖掘铲切入土层中的长度会由于入土角度的增大而减少，当这个值相对较小时，1会出现土层切入效率低下，过长的挖掘铲也会导致挖掘机构的紧凑性降低，一般的入土角15，本文设定入土角度是 25 ，代入式 （ 得出这里的 1L 长度应为 284 过度部分长度2L： 该部分长度是在土壤和挖掘铲入土处的交界线到尾端的长度，是花生荚果与土壤一起向振动分离装置传送的必经长度，到达这里的土壤会干燥变形，很容易被分离，降低传动机构的工作效率，因此这部分长度应该尽量做短，让传送上来的土壤初速度降低至零之前将它们送入后续分离装置。 通过能量守很定律可以计算确定2被一次挖掘铲铲出的混合物质量为 m，2的初速度为后运动到 挖掘出的混合物在由 点的位移过程中，消耗的动能为克服摩擦力和重力所做的功的总和，由机械能守衡定律得： 22 2A B G m V A A 式（ 式中， 代表自身的 重力做功， ； 代表受到的 摩擦力作功， 。 1 HL=2A = m g L s 2A = m g L c o 6 将式得： 式（ 分析式 （ ，当混合物的速度 合物的位移距离也增大，更好的让土壤上升并后移。当入土角度在较大的区间内变动时， 土壤摩擦系数增大时，长度变小。综上，当我们在实际设计师，要考虑到减少摩擦阻力，避免附着物过多，可以将该挖掘铲的铲面设计为栅条式，降低分离和清理难度。取2 266L m m。 （ 3）铲刃斜角 挖掘铲在机器工作时，铲刃倾角 决定了切割花生根茎的效果，当铲刃倾角在小范围内时，挖掘铲的锋利度不足导致切割效果差，不能切断根茎造成漏果，当铲刃倾角在大范围内时，行进面面积太小，根蔓容易缠绕在铲刃上，影响挖掘效率。 图 3刃划切受力分析 如图 3生根部与挖掘铲铲面尖部铲尖部位的夹角为摩擦角 ， 使混合物和花生秧作向后运动，摩擦力 T R t a n R P s i n（ ）会阻碍向后运动，当 时，花生秧会从铲面脱离，即 P c o s P s i n t a n 。 通过公式计算： = 式（ 要想提高收获机的收获生产过程的效率，铲子的锋利程度会起很大的作用，铲刃倾角要满足式（ 当刃倾角度越小时，切割效率越高，但是会增加铲刃长，花生收获机总长也会加大，对机器的前进运动和机器动力传动均会产生负222 2 ( s i n c o s ) 90更多设计， 7 面作用。因此刃倾角不宜太小。当机器工作时，混合物与 45钢之间的摩擦系数0 n ，确定倾斜角为 之间，一般会取 50 左右。要使茎叶在切断作业完毕后可以滑出铲刃，要留出 40上的距离在铲刃末端和机器的侧板与其他工作零件之间。所以，这里选定铲刃倾角为 50 。 （ 4）铲面宽度 B 铲面宽度设计主要根据花生地下分布的宽度、植株对垄中心的便宜、行距的不均匀性和花生收获机作业时的运动方向动态变化决定。收获机挖掘铲的宽度一般为 4 0 0 6 0 0m m m m ，通过公式计算： 式（ 式中 :b代表 花生单行分布的 平均宽度（ 代表 花生种植之助分布宽度距离的标准差（ c代表 机器行驶偏差，取 5 0 8 0 c m m 。 取1 430 B m m。 （ 5）挖掘铲尾部与水平面的最高高度差为 h 上述分析中，12 5 5 0 L L L m m ，入土角为 25 233 h s i n L m m 2 3 3 1 2 0 1 1 3 h h H m m m m m m 由计算数据克制，挖掘铲铲尾距离水平面为 233 传动的设计 （ 1）功率 ，已知 = 1 . 1 7 . 5 = 8 . 2 5 k P 式 （ （ 2）带轮上传动带的带型号选 择常见的 a 型 V 带，传动系统中小带轮的节圆直径为1 125pd m m（ 3） 确定大带轮和小带轮的基准直径1根据选择确定的带型以及通过机械设计手册中的带轮直径选用标准值，得1 1 3 0 d m m；对所选用的 V 带进行带速验算，带传动的速度应设定在1 32bB b c b8 5 25 /，当速度不是可控速度范围内，则需要重新选定带轮的基准直径； = ? 式（ 符合要求，取1 1 3 0 d m m。小带轮如图 35 所示。 图 3带轮 （ 4）由 21 1d i d ，计算大带轮的直径， = 3 . 5 1 2 5 0 . 9 8 4 2 8 . 7 5 式 （ 大带轮如图 36 所示。 图 3（ 5）计算中心距 a 及带长1160 1000 29 计算时初步选定中心距为 围的选择可以通过下式计算初步得出： 式 （ 03 7 8 . 6 2 5 1 1 0 7 . 5 m m a m m取0 500 a m m（ 6）0 500 a m m，初始对带的长度预估为： 2210 1 202 = 1 9 1 5 . 9 524d a d d m 式 （ （ 7）计算带轮中心距大小 a： 0 = 5 4 22a m m 式（ 杆机构的设计计算与行走轮的参数确定 花生收获机振动筛的倾斜角为 ，由于使用平行连杆机构进行传动，向运动过程的振动筛上的花生荚果和秧蔓提供了一个向下运动的加速度，确保花生被除土并传送到滑板上。根据所绘的实体模拟图可以确定振动筛的杆长尾 670，两者距离为 250设定震幅为 12实体模拟图上连杆比例为 110： ，可得偏心距为 设计悬挂装置承载轮高度为可以自由调节，轮的直径是 405宽 200在支架上提前设置部分自由空间，通过螺栓调整行走轮的高度。行走装置如图37 所示。 图 3载轮 的校核 在实际工作条件下，轴一般需要承受弯矩，扭矩或者两者都有的情况，为了 21021 27.0 更多设计， 0 保证轴的正常工作，需要对轴进行校核计算，预防可能出现的意外情况。具体计算方法需要根据对轴上的承载和应力来分析计算轴的强度、刚度和临界转速。 如图 3示， 图 3 农用机械使用的轴主要对三个方面提出要求：刚度、强度和耐久度，考虑到节约材料成本故选用 45 号钢，并调质使 217 255 之间，轴的直径通过机械设计手册来确定，为 30 对机器传动系统中的凸轮部分受力分析，可知： （ 1）凸轮上作用力 凸轮受到的转矩大小 ： 偏心轮最小处直径为 受到的圆周力的大小： 受到的径向力的大小： 55 8 . 19 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 5 3 3 4 81450 m 1 2 5 3 3 4 82 17825 9 . 8 8t 更多设计， 1 受到的轴向力的大小： （ 2）计算轴承的主要受力截面上的支反力和弯矩 轴承受力截面处的弯距计算数值为 （ 3）分析计算轴承在水平轴线上主要受力截面处的弯矩和支反力： 截面处的弯距计算数值为 （ 4）受力截面在水平方向和竖直方向的弯矩分别为： （ 5）强度校核 校核计算轴上最大受力横截面上承载的力矩，分别为扭矩和弯矩 ，取 =0. 6 。 查表得 ，由于 ，故安全。 轴承座的选用及轴承座使用寿命的计算： 轴承座的选用： )(1 5 4 38 6 8 230c o s 0 90 1 5 4 3 9 0 9929
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