毕业设计（论文）-花生联合收获机的总体设计.doc

全套图纸加扣 3012250582三 江 学 院本科生毕业设计（论文）题目：花生联合收割机的总体设计机械工程学院院（系）机械设计制造及其自动化专业学生姓名 学号 指导老师 职称 副教授 指导老师工作单位 江苏大学 起讫日期 2014.2.24-2014.6.14 摘 要超精型花生联合收获机双行作业，将花生的藤、果和土一同起耕。 三者一次性分离，一次完成花生的联合收获作业。具体的工作过程包括：分扶藤苗，起耕，梳果，碎土，输藤，清送，输果。超精型花生联合收割机根据花生的生长特点以及收获的工艺要求，合理地设计出关键工作部分，使得机构具有结构紧凑、重量轻、分离彻底的特点。采用多面型粉碎齿，第一道粉碎就可以使土块的破碎率达到70%以上；摘果刀片用于藤果分离；由输送轮将藤苗输向后面并抛出；分土后的花生进一步清选后落入果箱。收获后的果子可以直接上场。该机器的成本低，适合小批的花生种植收获。其工作效率相对于手工作业有了跨越性的提高。关键词：超精型；高效；分离彻底；低成本6ABSTRACTTwo-line operations of Ultra-fine peanut combine harvester, is planting vine and fruit of peanut in the soli. These three elements are separated once, so that peanut combine harvest work can be finished once. The detailed process includes: rotating seedlings, planting, combing fruit, pulverizing soil, transporting vines, cleaning and sending, and transporting fruit. Ultra-fine peanut combine harvester is devised key working parts rationally according to growth features of peanuts and process requirements of harvest, which makes the agency with a compact, light weight, complete separation characteristics. Using multi-faceted type crushing teeth grinding can make the first clods broken rate of over 70%; picking fruit vine blade for separating; vine seedlings by the transport wheels will lose to the back and throw; peanut sub soil after further after cleaning fall fruit boxes. Fruit after harvest can play. Low cost of the machine is suitable for small batches of peanut planting harvest. Its efficiency with respect to the manual work has improved leaps and bounds.Key words: Ultra-fine type; Efficient; Complete separation; Low cost目 录第一章 配套动力第二章 总体方案的设计第三章 超精型花生联合收割机的总体结构即原理的设计第四章 机架的设计第五章 摘果刀片的设计第六章 第一碎土轴齿的设计第七章 挡果盖板的设计第八章 起耕铲刀的设计第九章 链轮的设计第十章 其它工作部件的设计及简要说明第十一章 花生收获机械的概述结束语致谢参考文献附录第一章 配套动力配套动力：12马力东风-12手扶拖拉机；与变速箱的联结方式为皮带连接。表1-1 柴油机参数柴油机型号S195功率8.8kw转速2000r/min重量130kg东风-12手扶拖拉机的工作速度有：1.4km/h，2.5km/h，4.1km/h。根据花生的生长情况及实际操作情况选用1.4km/h，及0.39m/s。花生的行距：0.4m1亩=666.67=25.8225.8225.82/0.4=64.55行，取为65行每亩地中机车的行驶长度为6525.82=1678m故，工作效率为：1678/1400=2.4亩/小时全套图纸加扣 3012250582第二章 总体方案的设计花生不同于一般作物，它的果粒尺寸较小且生长在土壤中，而且它的收获受到产地的土壤结构，地面形态，干旱程度，杂草及碎石等各种障碍因素的影响。根据以上因素及收获的农艺要求，依照国内实际情况，借鉴前人经验，合理地设计出关键部件。主要依照收割机收获的目的，在一个机具上完成收获过程，速战速决，使得这一机型具有结构简单紧凑，重量轻，分离彻底的特点。它可以适合各种大小地块，土壤结构，地表形态地区的花生收获。方案1、方案2、比较：方案1和方案2主要区别在于果藤分离以后，输藤皮带的安装不同，在果藤分离之后藤的走向。方案1结构紧凑、安装方便，但是果藤分离不彻底，且损失率较高，摘果刀的安装方向不便。方案2中，果藤分离彻底，摘果刀安装方便合理；两个输藤轮带的长度不同，这样便于在工作过程中两边藤的甩子不挤压，而且安装方便。故本设计采用方案2的工作原理。第三章 超精型花生总体结构工作原理的设计总体示意图：1. 铲刀 2.输藤轮 3.摘果刀片 4.碎土轮 5.第一分土轮6.第二分土轮 7.第三分土轮 8.第四分土轮工作原理：铲刀将花生土壤层与地面分离，由摘果刀片将花生的藤果分离，然后由花生藤输送皮带将花生藤输送并甩出。花生果子与土壤混合块通过碎土轮破碎，然后经过分土筛子将碎土去除，最后花生果落入果箱。收获后的清洁度在90%以上，且无破碎、漏收。花生联合收割机的动力来源于东风-12手扶拖拉机，其动力系统如下图：1.拖拉机皮带轮 2.齿轮箱皮带轮1 3.齿轮箱皮带轮24.传动三角带 5.碎土轮皮带轮 6.碎土轮链轮7.第一分土轮链轮 8.齿轮箱第四章 机架的设计考虑到藤果的输送过程中，由于受到重力作用，而且在整个过程中藤果一起输送，所以机架必须设计成具有一定角度的倾斜。根据试验结果得到的最佳角度为12（如图）。机架的结构主要为焊接件，可以采用二氧化碳保护焊。因为：1. 采用明弧焊，熔池可见性好，操作方便，适宜全位焊接，亦可实现自动及半自动生产，提高生产率。2. 适于薄板及角钢的焊接。3. 焊缝质量高。4. 焊接时不宜在有风的地方；由于焊接时会产生有毒的一氧化碳气体，故焊接的场所需要良好的通风条件。焊条选用E4313，高钛钾型焊条，因为：1 电弧稳定；2，工艺性能好；3.焊缝成形较好，适于全位焊接，适用于一般低碳钢结构，也用于薄板的盖面焊。第五章 摘果刀片的设计图5-1 摘果刀片示意图这种摘果刀片是根据花生生长的特点和作业程序而设定的。因为花生根果较浅，它的藤处在土表1.5-2cm处。刀片前尖处于铲刀的中心部位，必须插入到土壤中约2cm深处。这样将花生藤及杂草等地面生长植物全部处在摘果刀片上面，便于输藤带将其向后输出并拋出，也可以避免残余的藤苗和杂草进入机体内缠绕其它部件。尖部后的弧形是为了让土壤顺利地向后，减少刀片所受的阻力。在刀片的顺导下，进入机体的土不会死死地压在第一碎土轮上而起不到立体粉碎的作用。又由于第一碎土轮与刀片之间相距9cm的间距，这样使可以使土迅速后进且使花生有一定的摆动幅度而不会被碾碎。再使刀片的后侧弧度顺势增大的目的是为了对花生果子釆取逐步梳落，避免因摘果集中产生较大的应力而使刀片被拉弯。整个刀片安装部位总长38cm，前端处于铲刀的中心部位，距铲刀高6cm(因为铲刀深度为8cm)。刀尖入土2cm后位于第二道碎土轮齿部位上。刀片的材料选用65Mn钢，刀片刃部要求有较高的硬度，因此要进行适当的热处理，可采用淬火，硬度应达到HRC50-60。第六章 第一碎土轮齿的设计由于它紧接铲刀后，承担全过程70%甚至更多的碎土任务，是最重要的碎土部件。所以对它的设计采用八面交错的斜齿（齿距lcm，长5.5cm，各齿均有35 度的倾斜)。这样设计的主要目的是为了完成它碎土的主要碎土任务。为了避免后患，发挥主要碎土部件的功能，可以以一列轮齿同时工作，发挥集体优势，可以仔细地进行碎土任务，釆用交错的三角形，各个击破，使碎后的土块不形成条状。齿部耐磨性较高，还可以抵抗较硬的障碍物。它安装时，其前尖紧接铲土刀后，齿尖高出铲刀后3.5cm，上面与摘果刀保持一定的间距（9cm），这样有利于土壤顺畅地进入。其他分土轮采用偏心轮震动，负责筛土和一定的碎土作用。第七章 挡果盖板的设计盖板设有波浪弧形，不但能控制果土不任意扩散，也起到碎土的关键作用。因为它的波浪弧形成前后相错安装，这样使土块在碎土轮的惯性作用下保持一个冲撞过程，是土块碎得更细更容易筛漏。它的安装由于车架的倾斜也与水平成12角，这样可以使输送慢些，增加撞击次数，使土漏得更加干净。第八章 起耕铲刀的设计图8-1 铲刀示意图由于铲刀与土壤接触，受到的摩擦力较大，磨损比较严重。所以铲刀釆用可换连接。铲刀刃尖部分采用倒角设计，可以避免与花生发生挤压，导致花生破碎。铲刀两边都开刃，这样可以在一边磨损后，调换到另一边使用。铲刀铲土后并不将土全部带入筛果装置中，只由输藤片将花生藤拔起时带入少量的土壤，这样可以减少碎土和筛土过程中的负担。第九章 第一碎土轮链轮设计及计算第一碎土轮的功率：设计及计算（第一碎土轮所受的载荷为中等冲击载荷）9.1.假定链速为38m/s 小链轮齿数 那么链齿数为9.2计算功率查表得工作系数则 = =9.3确定链条链节数初始中心距，那么 链节数为： 所以 取节9.4确定链条的节距P查表得 所以选用单排链。查表可知单排链条系数故可求出所需传递功率： 由小链轮 查表选得链号08A的单排链所以链节距p=12.70mm9.5确定链长L及中心距a 中心距减少量： 实际中心距： 推荐取验算： 与原假设相符。9.6根据链条来设计链轮：9.6.1小链轮的设计a、分度圆直径：b、齿顶轮直径： 取 c、分度圆齿高： 取 d、齿根圆直径： e、齿侧凸缘直径：(其中为内链板高度，) 9.6.2大链轮的设计： a、分度圆直径 b、齿顶圆直径 c、分度圆齿高 d、齿根圆直径 e、齿侧凸缘直径 超精型花生联合收获机的工作载荷是一种中等的冲击载荷。因为选用小链轮的齿数为，所以选用的链轮材料为20号刚。热处理：渗碳，淬火，回火齿面硬度：HPC5060第十章 其他部分零件的简要说明及技术要求10.1、拔禾器的设计它的作用是将左边的藤与起耕藤分开并送到输藤带10.2、拔禾轮的作用 拔禾轮的作用是将起耕的藤输送到输藤带10.3、上压藤板的设计 它的主要作用是将拔禾器已输送到输藤带的藤苗压住，将藤压成“T”状。这样便于这个藤苗的输送过程中，使输送干净利落，不会发生藤苗的胶结现象。上压板置于齿轮箱下面，是由弹簧压板组成的。10.4、输藤带的设计及要求 输藤带单长130cm（环接的长度65cm），宽7.5cm，齿长8cm，根宽6cm，尖宽3cm（如此下宽上窄有利于拖藤的进行）。齿片相距6cm，如果过密会影响排藤的过程，而希了则会导致阻力的增加，加大单齿的负担，影响输藤速度。因为它起着输藤摘果的重要作用，输藤轮的装位必须处在铲刀轴的中线部位（与摘果刀片前尖相处同位）。距土面的高度是18cm。10.5、夹、压藤板的设计及配置 夹藤器分左上、下托，右上、下托，左边是输藤齿走廊，右边则是藤苗走廊，两边夹住藤，由齿片向后输送。10.6、果筛的设计 果筛是由小铁条串成环形而成，条间相距为1cm，它前处第一碎土轮，后至机尾。第十一章 花生收获机的概述11.1花生的生态及收获要求花生是我国主要的油料作物之一，也是我国许多地方的传统食品，国内主要生长于山西、辽宁、山东、河北、河南、江苏等地区。在世界油料生产和国际贸易中仅次于大豆居于第二位。根据联合国粮农组织统计数字表明,世界花生的种植面积由上个世纪60年代的0.16亿hm增产到上个世纪70年代的0.19亿hm,同时还有不断上升的趋势。世界花生年总产量上世纪60年代是150亿kg,70年代后期达180亿kg,再到后来80年代中期增产至190亿kg,到1988年世界花生的年总产量达到了224.6亿kg,创下了世界生产纪录。我国作为花生的主要产地，2002年的时候花生播种面积500万hm,总产147.5亿kg,单产393.4kg。近几年,随着花生种植面积、产量在不断增加,花生生产机械化的发展就显得尤为重要。根据花生植株的形态，可分为蔓生型、直生型和半蔓生型。蔓生型花生除主茎外的分支都铺于地面，两行之间的茎叶不易分开，果实分散，生长周期长，收获时易落果，但是产量高。直生型花生的分支与主茎之间的夹角较小，约为30到40之间，植株生长紧凑，果实集中，不易落果，收获较容易。此外它可以密植，单位面积产量高，成熟早，而且现在也可以实现机械化种植。半蔓生型主茎与分支的夹角约为45。由于直生型和半蔓生型的花生品种适于密植，成熟早，易于管理和收获，因而有取代蔓生型品种的趋势。花生的种植中一般使用的行距为40到50厘米，花生果实分布在以主茎为中心20厘米的范围内。用机械收获花生时，应满足以下要求：损失率小于3%，收获后花生中的含土量少于25% (按重量)，果实破碎率不高于3%，防止霉变。在国内长期以来，由于花生的种植、收获和加工过程大都是依靠人力来完成的，因而存在劳动强度过大、生产效率低的问题。在整个花生的收获生产过程中，收获环节所占用的工作量占全过程的1/3以上，与此同时作业成本却占整个花生生产成本的50%以上。所以说发展花生收获机具的机械化，对降低作业成本，提高生产作业效率、增加农民收入，具有很大的现实意义。俗话说“种花生容易，收花生难”。随着我国农村经济的飞速发展，花生收获机械化势在必行。而本设计的收获对象主要是直生型花生和半蔓生型花生。11.2花生收获的方法和机具的概述在实际的生产过程中，需要根据自己的生产需求以及所使用的花生收获机的特点，从而选择适当农用的机具，并要能够一次性完成花生的挖掘、去土、摘果、清选、装果等作业过程，与此同时生产效率高、操作损失少、转移速度快、使用安全稳定也是生产过程中必不可少的。花生的收获过程包括花生挖掘（带藤或割藤的），分离泥土，土调晾晒，捡拾摘果和清选的作业。我国南方地区天气湿润，花生收起后不适宜在农田间长久停留，要求随收随摘的联合收获法，一次完成上述作业。花生收获的机具大致分为花生挖掘铲、花生摘果机、花生收获机、花生联合收获机四种机具。花生挖掘产这类机型大多是作业牵引动力为拖拉机悬挂式或畜力牵引式的双翼铲，也有两个单翼铲对称进行配置的方式。在进行花生收获作业时，挖掘铲会将深入土壤约10cm的主根切断，使花生沿着铲断面升出地面铺放成条状，与此同时铲后面有纵向排列的栅条，以便漏除泥土。铺成条状的花生会由人工收集或借助于机械收集后摘下果实。花生摘果机用于从藤蔓和茎根上摘下花生的果实。在国内分为两种机型：一种是钉齿滚筒与凹板式，这种机型的工作方式和钉齿滚筒式的脱粒装置差不多，脱下的花生粒会经过凹板筛孔漏下，然后进一步经风扇气流清除碎片杂物后落入果箱，这种机型适用于北方晾干的带蔓花生；另一种是使花生通过两个相对旋转的钉齿滚筒间隙从而来完成脱果的过程，脱下的果实会落到振动筛上，在风扇气流的配合下清除杂物后落入果实箱，这种机型适于南方丛生的蔓花生。花生联合收获机所采用的配置为左右配置，同时还会收获两行的果实。收获时先铲断花生主根并疏松土壤，这样可以使植株不致于拉断，使过量损失减少至最少。摘果时，先将土块破碎，再经过果筛将碎土颗粒筛除，从而得到干净的花生。花生联合收获机工作时会一次完成花生的挖掘或拔取、分离泥土以及摘果、清选等作业。有两种机型：一是挖掘式。采用三角形挖掘铲把花生连同泥土铲起，经分土轮分离出大量泥土后，再经输送装置送入摘果置。二是拔取式。由每行一对环形夹持输送胶带夹持花生茎蔓后，连同花生拔起，经输送装置送入摘果装置用于砂土地丛生蔓花生的收获。这两种机型的摘果装置采用两个或多个串列的弹齿滚筒和凹板，滚筒上的弹齿将花生荚果梳脱，并伸入凹板槽缝以降低花生蔓茎的通过速度。清选装置与花生摘果机上同类装置相似。结束语随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，尤其是人口的不断增长，我国对粮食的需求越发重要，而我国粮食作物的机收水平却很低，平均不到10%。据了解我国每年因收割不及时等原因，有上百亿公斤的粮食霉烂变质，情况堪忧。因此大力发展粮食收获机械对减轻劳动，抢季节，保丰收、节省成本开支以及社会稳定等方面，都显得格外重要。我国联合收割机的研制已有30多年的历史。从机型大小看，有37kw以上的大型、3037kw的中型、30kw以下的小型之分。从喂入方式上看，有全喂入与半喂入之分。全喂入收割机部分结构简单，与半喂入比较，成本低，制造容易，性能指标好，全喂入便于茎秆粉碎还田，有利于土壤有机质的积累，改变土壤结构，增加土壤肥力。半喂入收割机部分结构复杂，成本相对较高，损失率相对较大，含杂率亦高。但半喂入收割稻秆整齐，便于回收，适宜某些地区作牲畜饲料，加工草绳、草纸等草制品，湖区用作燃料等，就全国情况而言，我国现有联合收割机约5万多台，这些联合收割机在产品上发展不平衡，存在大型号多，小型号少，收麦子的多，收水稻的少等问题。而且，目前的联合收割机在技术上还存在许多难点，经济性、适应性及可靠性差，型号杂乱，标准化、通用化程度低，这些因素制约了收获机械的发展。因此，要使联合收割机健康发展，应作好以下几方面的工作。1 加强水稻联合收割机的研制和开发我国现有联合收割机约5万台，但收水稻的很少，我国是水稻种植面积大国，种植面积达3000多万hm，占世界水稻种植面积的23.5%，以长江以南地区为主的全国水稻种植面积约2470多万hm，占全国耕地面积的25%，稻谷产量占全国粮食产量的45%，但适应我国南方水田作业的联合收割机还不足1000台，水稻收获机械化程度平均不到2%，这种状况与水稻生产在全国粮食生产中的地位很不相称，也与日益发展的农村经济不协调。当前，国家把农业工作放在了首位，粮食放开后，农民种田的积极性被调动起来，手里有了余钱，迫切需要水稻收割。因此，当前的任务是抓住水稻联合收割机的薄弱环节，加紧研制和开发新机型。开发的主要是要解决水田行走、湿脱和湿分谷草等技术关键外，目前的水稻联合收割机不能应付变化复杂的工况，不能保证适应性、可靠性和经济性，这都需要强大的科技攻关来解决难题，一般条件不具备的单位不要轻易开发。2 重视小型联合收割机的发展近年来，“联合收割机热”不断升温，农民购机热情越来越高，而且，农民普遍看好了小型联合收割机，主要原因有： 与小型拖拉机配套的小型联合收割机适应我国目前农村经济水平较低、农业经营规模小而分散的国情，在一定时期内，将是我国农作物收获的主导产品之一，具有良好的发展前景。 用小型收割机经营效益显著。小四轮配套收割机收割小麦较人工收割每hm减少损失75kg左右，联合收割机较人工分段收获每hm减少损失150kg左右，每hm减少损失折款加上人工作业费用大大超过了机收费用，对用户是有利的。而且，一台小型收割机如经营得当，一年就可以收回成本，一台收割机最少可以使用5年，方便自己，又能增加。其次，收割机是季节性的农用作业机械，暂时还没有人向经营者征收各种税款，是运输拖拉机和加工机械无法比拟的。 小型收割机的优点以普遍为广大农民所接受，在夏收、夏种期间，往往会有突发的阴雨气，收割机能为抢收抢种、抗灾夺丰收争得宝贵时间，而且节省时间还可用于二、三产业增加收入。3 花生收割机的可用性综上所述，在我国近阶段内。可以借鉴国内外有关先进技术，设计发展一类小型花生联合收割机来满足我国农民小规模的花生种植的需要。此类收割机以12马力手扶拖拉机作动力，并将其成本控制在1万元左右，适合于单个农户家庭收割作业。花生的收获时期正值“三秋”劳忙之际，人力紧张，在这种情况下如果能缩短花生的收获时间，便能够会小麦的播种提前做好充足的准备。据不完全统计，一个普通的劳作者每天工作8小时，可以收获花生0.7亩。如果借助于畜力或简单的机械装置，每天便可收23亩。如果能够提高花生收获装置的机械化程度就能够解决农民朋友的大问题了。花生收获机的构造简单、体积小巧，同时故障率低，稳定性好，能够适应各种类型的土壤结构。并且花生收获机的价格低廉，操作使用简单方便，大大地减少了花生生产中人力和物力的负担，减轻了劳动者的劳动强度，对于人民的生产生活有实际的意义。设计总结本设计是在已经研制的机型上改进而来，与此同时结合花生的生长情况，参考花生联合收获机的工作原理，采用东风一 12作为动力，采用皮带将其和收割机连接。对输送装置的动力来源则采用齿轮箱变速，提高传动效率；对分土轮采用链传动。整个动力传动系统结构紧凑，传动效率充分予以保证。该机将花生的藤苗、果实和土壤三者同时起耕，将藤和果、土一次分离，一次性完成收获。本设计主要以总体设计为重点。在前期参考了各方面资料，确定了几种方案，最后选用了这种双排输送的设