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摘要
本文主要对4TU-2型马铃薯联合收获机的起获与分离系统进行研究，并对该机挖掘与旋齿的主要部件和机构进行系统地设计计算和理论探讨。
马铃薯收获机总体结构设计：总体结构分为传动装置，分离装置和挖掘装置。传动装置由万向联轴器、链传动传动组成；分离装置通过连杆机构摆动栅条分离筛实现马铃薯和土壤杂草的分离；挖掘铲由独立铲片、铲片固定板和角度调节机构组成。
整机结构主要由拖拉机减速器、抖动轮、电动机、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。由拖拉机产生动力通过减速器和带轮将需要的动力传递到链轮上，链轮带动链条，从而带动分离装置运动，将挖出的马铃薯运送到收集箱，同时通过抖动轮的作用使得马铃薯和泥土杂草分离。
本论文研究内容摘要：
(1)马铃薯收获机总体结构设计。
(2)马铃薯收获机工作性能分析。
(3)电动机的选择。
(4)对马铃薯收获机的传动系统、执行部件及机架设计。
(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。
(6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。
(7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。
关键词： 马铃薯收获机；拖拉机；马铃薯；机械设计
The Design of Potato Harvester
Abstract
This paper mainly researched the 4TU-2 potato harvester of the seized and separation system, discuss the calculation and theory of system design and the main part of the machine mining and tooth and mechanism.The overall structure of potato harvester design: the overall structure consists of driving device, separating device and a digging device. The driving device is composed of a universal coupling, chain transmission component; separation through the connecting rod mechanism of swing bar screen to achieve the separation of weeds in potato and soil; mining shovel shovel, shovel by independent film fixing plate and angle regulating mechanism.
The structure is mainly composed of tractor retarder, jitter wheel, motor, rack, a digging shovel, transmission chain, wheel. The tractor to generate power through a speed reducer and a belt wheel will need power delivered to the chain wheel, chain wheel drives the chain, thus separating device movement, to carry out the potatoes into the collection box, at the same time by shaking wheel function caused the weeds of potato and soil separation.
Abstract this thesis research:
(1) the overall structure design of potato harvester.
(2) analysis of potato harvester working performance.
(3) the choice of motor.
(4) on the transmission system, potato harvester executive components and frame design.
(5) the design of components for the design calculation and check.
(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.
(7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.
Key words: potato harvester, tractor, potato, mechanical design
目 录
摘要 II
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1 课题研究意义 1
1.2 研究内容 2
1.3 研究方法 3
第二章 马铃薯收获机总体方案的设计 4
2.1整体布局的设计 4
2.2工作原理 5
2.3主要性能参数 5
第三章 传动比的确定与减速器的选择 6
3.1传动比的确定 6
3.2减速器的选择 6
第四章 机械传动部分计算 8
4.1功率的计算 8
4.2传动比 8
4.3链轮之间的链传动设计 9
4.3.1 设计要求 9
4.3.2 设计过程 9
4.4 轴的设计 11
4.4.1链轮上力的计算 11
4.4.2材料 12
4.4.3计算轴的最小直径 12
4.4.4轴的结构设计 12
4.5轴的校核 13
4.6 键的校核 14
4.7 轴承的校核 15
第五章 主要部件的设计 17
5.1 挖掘部件的设计 17
5.2 挖掘铲的设计 17
5.3挖掘装置的设计 18
5.3.1挖掘铲的构成 18
5.3.2挖掘铲的设计 18
5.4 分离部件的设计 19
5.5 地轮和机架的设计 20
5.5.1 地轮的设计 20
5.5.2 机架部分的设计 20
第六章 三维图的设计 21
结论 30
参考文献 31
致谢 32
第一章 绪论
本课题研究的意义、 内容及方法：
1.1 课题研究意义
1)随着人力成本的提高、大量农村劳动力向城市转移、我国城市化进程的8加快、劳动力的的减少经以及成本的提高等，因此马铃薯种植区急需机械化作业代替人工作业。甘肃是全国马铃薯的主要产区，但98%以上的马铃薯种植和收获仍然采用人工挖掘或牧畜犁翻开沟点种和收获等原始的生产方式进行作业，存在着劳动强度大，费时费工，损失率高，不便贮藏等缺点[5]，甘肃定西为国家级马铃薯之乡，但其机械化水平仅为1%，大部分收获完全靠人工作业方式，作业手段落后，劳动强度大，生产效率低，有时在冬季封冻之前不能完成收获作业，给马铃薯种植户造成很大的经济损失。因此，马铃薯种植区急切需求能够适应种植区气候、土壤、环境、作物等特点的马铃薯联合收获机械。
2)马铃薯机械化收获是产业化发展的需要。要发展马铃薯产业，首先应实现马铃薯种植及收获机械化，马铃薯种植及收获机械化离不开性能优良的收获机械，因此研发适合我国农艺种植要求的新机具，尤其是马铃薯联合收获机械，显得尤为重要[6]。2005年8月省人民政府和中国农业科学院签订了马铃薯产业科技合作协议，这标志着甘肃省马铃薯产业发展迈上新台阶。但甘肃马铃薯种植、中耕作业以及收获机械化落后，机械化水平达不到1%的水平，严重制约着甘肃马铃薯产业的进一步发展。解决这些问题，把这一特色产业做大做强，就必须依靠科技，把先进的科学实用技术运用到马铃薯的育种、种植、加工等生产环节，延长产业链、提高产品附加值，真正使科学技术成果转化为现实生产力，促进农民增收得实惠、农业发展有后劲。
3)当前，马铃薯收获多采用犁翻人捡，费工、费时，漏薯和伤薯现象严重，制约了农民种植的积极性。马铃薯收获的难题是马铃薯的掘出、集中、分捡(需回收2遍)，为了扩大马铃薯生产的规模，需走机械化发展的道路。我国虽然有十几家马铃薯收获机的科研、生产单位，研制生产出了不同类型的马铃薯收获机械，但其明薯率低、伤薯率较高，劳动强度大，费时费力，输送系统的工作性能直接影响着这些重要指标，因此，对输送系统等部件进行机理研究具有现实意义。
4)提高分离率，降低伤薯率以及劳动强度的重点是输送系统的结构和输送工作诸机理的研究，包括输送性能与运动参数分析，参数优化设计。因此，在现有机型基础上不断攻关完善，对输送系统的工作机理进行分析研究，对影响工作性能的运动和结构参数进行优化，以提高分离率，减少伤薯率，降低劳动强度，具有现实应用的意义。
5）我国马铃薯种植面积大幅攀升，这对我国马铃薯收获机械生产无疑是一个非常好的机遇，近几年各个行业对马铃薯的需求不断增加，随着全国农业机械化步伐的加快，马铃薯机械化生产的程度要求进一步提高，由此可以看出，马铃薯收获机械还存在巨大的发展空间。
6)马铃薯收获是时间紧，耗工多的一项作业。由于马铃薯生长期仅80～90天，集中种植区多在我国北部，气候寒冷，无霜期短，如收获过早，生长期不够，干物质积累少，影响产量和质量，如收获过晚，易遇霜冻，造成更大损失。而目前马铃薯收获主要靠人畜力，效率低，使收获期拖长，造成减产，严重制约马铃薯生产的稳定发展和效益的发挥。因此，稳定、扩大马铃薯种植而积，提高单位面积产量，促进生产发展，必须采用机械化收获。
1.2 研究内容
针对国内外马铃薯收获机械的主要问题，研制出一种挖掘、分离、输送、集装等为一体的联合作业机械，该机采用了新型的分离装置进行土薯分离，完成分离后可将薯块通过输送装置输送到机械尾部，然后是薯块覆盖在土壤的表面。本文主要对4TU-2型马铃薯联合收获机的起获与分离系统进行研究，并对该机挖掘与旋齿的主要部件和机构进行系统地设计计算和理论探讨。国内外关于谷物联合收获机械输送系统的研究比较成熟，但是关于马铃薯联合收获机械中的分离系统的精确理论分析和计算还比较欠缺。因此，针对以上问题，必须在薯块挖掘与分离工作性能方面有所突破，使其达到功耗小，适应性强、效率高、耐用性强，在满足损伤率和丢失率等农业要求的前提下，降低劳动强度，达到机械化收获的目的。其主要内容概括如下：
1)在满足马铃薯收获农艺条件的前提下，研究并确定该机挖掘与分离系统各机构的主要参数。
2)研究并确定挖掘与分离各组成部分的结构，并对其进行理论分析，使其结构、性能达到最佳。
3)马铃薯柔性输送系统的研究。薯块在输送过程中极易伤害表皮，对储存极为不利，因此需在输送过程中研究应用新结构、新材料，避免在薯块输送过程中损伤马铃薯。
4) 用AUTO-CAD画出各个组成部分的零件图纸。
1.3 研究方法
1)通过到我省马铃薯种植地进行实地考察，查阅大量的文献资料，吸收并借鉴国内外马铃薯收获机械及其它收获机械输送系统的成功之处，研究并确定马铃薯联合收获机起获与分离输送系统的主要参数。
2) 对起获与分离主要机构进行设计，并分析确定主要参数。
3）运用CAD软件对主要机构进行二维绘图
4）主要技术路线如下：
文献检索 调研 综合分析 提出预设计方案 确定主要参数 绘制图样 结构优化 改进 完善设计
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