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花生收获机的设计【说明书+CAD】,花生,收获,设计,说明书,CAD
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塔里木大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级农机 12-1学生姓名赵欢学号8031208104课题名称花生收获机的设计起止时间年 月 日 年 月 日（共 14 周）指导教师范修文职称讲师课题内容根据国内外现有的花生收获机和块茎类收获机，设计用拖拉机牵引的花生收获机，要求结构简单，收获效果好，损失少，铺放整齐。具体要求如下：1.选择合适配套动力，设计工作装置和传动装置。2.绘制二维装配图和零件图。3.要求利用Solidworks绘制三维图。拟定工作进度（以周为单位）第12周 查阅相关文献，撰写开题报告。第34周 根据国内外现有的花生收获机和块茎类收获机确定花生收获机的总体设计方案，绘制总体结构简图。第56周 根据工作要求，计算并查阅相关手册，选择和设计各零部件。第79周 运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。第1011周 运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。第12周 从工艺性能，经济性能，实用性能等方面对产品进行综合评价、校核、修正。第13周 完成设计说明书。第14周 整理材料，准备答辩。主要参考文献1 尚书旗,刘曙光,王方艳,姜元志,华伟.花生生产机械的研究现状与进展分析J. 农业机械学报. 2005(03) 2 尚书旗,王方艳,刘曙光,赵忠海,王建春.花生收获机械的研究现状与发展趋势J. 农业工程学报. 2004(01) 3 滕美茹,田立忠,陈广成.花生收获机的现状与展望J. 农机化研究. 2011(10) 4 康云友,侯方安.山东省花生生产机械化现状及发展对策J. 农机推广与安全. 2003(04) 5 尚书旗,周亚龙,王晓燕,王方艳,杨然兵.三种花生收获机的作业性能对比试验研究J. 农业工程学报. 2008(06) 6 张智猛,胡文广,许婷婷,高新华.中国花生生产的发展与优势分析J. 花生学报. 2005(03)7 金攀.花生收获机性能分析及推广难点J. 农机科技推广. 2010(11) 8 张日红,朱立学.花生联合收获机清选系统振动筛运动仿真分析J. 仲恺农业工程学院学报. 2010(04) 任务下达人（签字）同意按此计划进行设计 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。花生收获机的设计与仿真开题报告一、课题研究的意义中国花生种植面积约为433万hm2，是世界第二种植大国1。长期以来，由于花生种植、收获和加工大都是靠人工完成的。劳动强度大、效率低。据初步估算，整个花生生产过程中，花生的收获所用工时为整个过程的三分之一以上。而这一阶段的作业成本占整个花生生产成本的50%以上。很显然的，对花生收获机械过程实现机械化作业是降低收获时期作业成本，保证增产增收的有效方法。针对我国尤其是山东、江苏、河南、河北等省市花生收获机械的研究现状和发展的新形式要求，目前，国际经济趋于全球化,我国农业机械面临着新的机遇和严峻考验研究设计花生收获机，对提高我国花生收获机械化水平具有重要意义。二、现状及分析花生收获作业包括挖掘花生、除土、铺条晾晒、捡拾、摘果和清洗等。由于世界各地经济、生产力发展不平衡，国外花生联合收获机械的研究起步较早，收获的全过程已全部实现机械化作业，而我国基本上还是以人工和畜力为主，机械化程度低。2.1国外花生收获机械发展现状发达国家，特别是美国，收获形式为典型的两段式收获：即先用花生挖掘机将花生挖掘出来、除土后成条铺放于田间，待花生晾干后，再用带捡拾器的花生收获机捡拾摘果。发达国家（地区）的机械化花生收获主要有两种技术模式，一种是以美国、加拿大、欧洲等国为代表的大型全程机械化分段收获技术集成模式，由挖掘机、捡拾机、摘果机和秧蔓处理等设备分别完成挖掘、清土、摘果和秧蔓处理等作业；另一种是以日本、韩国和中国台湾省为代表的小型自走式联合收获技术模式，由一台设备一次性完成花生收获中的挖掘、清土、摘果、集果和秧蔓处理等作业。日本、韩国及中国台湾省的种植制度、生产规模和气候条件等与中国大陆较为接近，其花生联合收获技术装备对我们具有较大的借鉴意义。花生联合收获和稻麦联合收获一样，同样有半喂入和全喂入之分，全喂入花生联合收获存在功耗大、伤果率高、夹带损失大等问题。JohnDeere公司和KelleyManufacturing公司研制生产的花生分段收获机械代表了世界最先进的水平。2.2国内花生收获机械的发展现状我国花生收获机械化水平无论是同其他主要粮食作物相比，还是同世界发达国家相比，均处于较低水平。花生收获机械正处于发展期，目前以分段收获为主，部分地区用花生挖掘犁，少部分地区采用花生收获（挖掘）机，联合收获技术刚刚起步。聊城市农机研究所与青岛即墨市利源金属制品厂联合研制了4BH-2小型背负式联合收获机，取得了突破性发展。山东双力集团也研发了4HD-1型花生联合收获机，可一次完成挖掘、分离、摘果、清洗、集果等作业。同时，莱阳农学院等单位研制了4H-2型花生收获机，该机突破了以往机型挖掘铲与分离链相配合的传统工作方式，创建摆动挖掘原理，将挖掘与除土分离两个机构融为一体：收获部件利用反平行四边形机构传动，实现了两工作部件的等角度、反方向摆动，使机架承受的侧向力相互平行，机组工作平稳；：收获部件摆动前进，工作阻力小。4H2型花生收获机是目前应用推广较好的机械。该机械适应当前的种植体制,选用农村普遍应用的8.813 kW小四轮拖拉机为配套动力,可与多功能花生播种覆膜机配套使用,是唯一可以将残膜同花生一起收起,减少地膜残余量的有效机械。但该收获机的主要参数未进行系统的优化设计与理论分析,，特别是重要的传动部件没有进行最佳结构与运动参数的确定。工作时,，有关参数需要逐步调试,，影响花生收获机的性能与作业质量。为此,，进一步从理论上研究4H2型花生收获机,，对其主要参数进行优化分析,对推动花生产业的发展具有重要意义。2.3传动系统的运动机理分析4H2型花生收获机主要由限深轮、传动轴、偏心传动轮、连杆、长摆杆、立轴、收获部件、长连杆、摆杆、悬挂装置、机架等零部件组成。工作过程中,，花生收获机在拖拉机的牵引下一方面前进,，一方面动力通过拖拉机的动力输出轴、万向节、传动轴,，带动偏心传动轮以一定的速度转动;：偏心胶带轮则通过连杆带动长摆杆运动,，随之带动长连杆、摆杆运动。由于长摆杆、摆杆分别通过立轴、收获部件。由于挖掘铲后部连接的纵向分离栅条在不停地作扇形摆动,，使得被挖起的土壤和花生的混合体松碎。密度大的土壤在运动中从栅条间隙中落下;：而密度小的花生荚果,，在运动中上浮,，实现了花生与土壤良好分离。随后花生植株继续向后归拢输送,，最后整齐地平铺在挖掘后的地面。2.4国内外研究存在问题（1）结构复杂，安装、拆卸不方便，操作不便；（2）采用机械振动的方式采收花生，其偏心振动频率高、振幅小，按要求正确操作；（3）生产率较低，采净率低，范围不广。2.5研究的内容与方法根据国内外现有的花生收获机研究现状与莱阳农学院等单位研制了4H-2型花生收获机密植模式的特点急需开发适于结构简单，收获效果好，对花生损伤少的收获装置。该课题的主要研究内容有：依据花生收获装置的特点，设计出花生收获机，并利用Autodesk、Solidworks等软件进行绘图与实体绘制设计出花生收获机整体结构主要由设备主要包括底盘、传动系统和作业组件，整体采用侧向配置式，底盘采用450型半喂入稻麦联合收割机底盘等组成；：动力设备提供动力，使整个收获装置向前行走；除杂与收集装置负责收集与除杂工作；：传动系统采用分路传动，并配有液压无级变速系统；作业组件包括扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、清土装置、摘果装置、清选系统和集果系统等。试验考核和示范应用表明，该机性能稳定，作业顺畅，主要指标为：果实损失率2.3%，摘果破损率0.45%，果实清洁度99%，设备可靠性系数96.2%，各项检测指标均达到或超过该机的设计技术指标。讨论分析了收获机的基础参数，参考动力设备参数，既要保证工作要求，又要尽量减小功率消耗。根据选定的有关参数，由经验公式计算出收获机移动所需的功率，根据该功率选择合适的动力设备。该课题应用的研究方法：理论设计、绘制模拟样机图并进行仿真模拟。既要保证工作要求，又要尽量使其结构简单。2.6预期目标（1）整机结构简单，质量轻，尺寸小，机动性好。；（2）电动机为动力源，造价低、可靠性高、使用简便，而且可以避免土壤压实，对温室环境的污染小。；（3）适于温室土壤耕作，有利于减轻劳动强度，提高工作效率和生产率，对提高温室机械化作业的水平有一定的价值。三、重点研究的关键问题及解决思路根据国内外现有的花生收获机设计适用于山东、江苏、河南、河北等省市密植模式的花生收获装置，要求结构简单，采摘效果好，对花生损伤少。1.选择合适配套动力，设计工作装置、收集除土装置和行走装置。2.运用Autodesk绘制二维装配图和零件图。3.利用Solidworks绘制三维图。四、工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，花生有一定的种植面积，为项目开展提供了便利的原材料基地。这是本项目顺利实施应具备的良好外部科研环境。塔里木大学机械电气化工程学院拥有先进的实验室和加工设备，校内拥有优良的硬件环境和雄厚的师资力量，这些都为课题的实施提供了保障。4.1工作条件指导教师一名，电脑一台（必须有windows办公软件，CAD制图软件，proe三维制图软件）设计地点（如实验室），机械原理，机械设计等各种相关专业书籍及机械设计手册等工具书。4.2 解决方法指导教师由学院分配，电脑自备能满足要求，设计地点由学院提供，各种书籍可自备或者到图书馆借。五、工作方案及进度第12周 查阅相关文献，撰写开题报告。第34周 根据国内外现有的花生收获机确定花生收获装置的总体设计方案，绘制总体结构简图。第56周 根据工作要求，计算并查阅相关手册，选择和设计各零部件。第79周 运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。第1011周 运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。第12周 从工艺性能，经济性能，实用性能等方面对产品进行综合评价、校核、修正。第13周 完成设计说明书。第14周 整理材料，准备答辩。六 参考文献1 尚书旗,王延耀,周亚龙.花生收获机的应用现状与推广J.农机科技推广. 2004(08) 2 郭红利,张李娴,卢军.最小传动角在曲柄滑块机构优化设计中的应用J.农机化研究. 2004(03) 3 杨然兵,尚书旗,王方艳,徐玉凤,李国莹,孙同珍等.花生收获机械的应用现状与进展J. 农业机械. 2008(02) 4 孙同珍,尚书旗,李国莹,王方艳,杨然兵等.4HQL-2型花生联合收获机摘果及清选部件的研制J. 农机化研究. 2009(06) 5 尚书旗,王方艳,刘曙光,赵忠海,王建春.花生收获机械的研究现状与发展趋势J. 农业工程学报. 2004(01) 6 尚书旗,刘曙光,王方艳,李忠国,华伟等.花生生产机械的应用现状与进展分析J. 花生学报. 2003(S1) 7 金攀.花生收获机性能分析及推广难点J.农机科技推广. 2010(11) 8 张日红,朱立学.花生联合收获机清选系统振动筛运动仿真分析J.仲恺农业工程学院学报. 2010(04)把参考文献的页码加上！目 录1 绪论21.1研究的目的和意义21.2现状及分析21.2.1国外花生收获机械发展现状21.2.2国内花生收获机械的发展现状22 振动筛式花生收获装置的设计原理32.1设计依据32.2设计方案的选择与分析32.3总体设计42.4工作原理43主要参数确定与关键部件设计43.1主要参数确定43.1.1花生收获机的功率计算43.1.2挖掘铲主要参数的确定53.1.4轴的校核84结束语10致 谢11参考文献121 绪论1.1研究的目的和意义中国花生种植面积约为433万hm2，是世界第二种植大国1。长期以来，由于花生种植、收获和加工大都是靠人工完成的。劳动强度大、效率低。据初步估算，整个花生生产过程中，花生的收获所用工时为整个过程的三分之一以上。而这一阶段的作业成本占整个花生生产成本的50%以上。很显然的，对花生收获机械过程实现机械化作业是降低收获时期作业成本，保证增产增收的有效方法。针对我国尤其是山东、江苏、河南、河北等省市花生收获机械的研究现状和发展的新形式要求，目前，国际经济趋于全球化,我国农业机械面临着新的机遇和严峻考验研究设计花生收获机，对提高我国花生收获机械化水平具有重要意义2。1.2现状及分析1.2.1国外花生收获机械发展现状发达国家，特别是美国，收获形式为典型的两段式收获：即先用花生挖掘机将花生挖掘出来、除土后成条铺放于田间，待花生晾干后，再用带捡拾器的花生收获机捡拾摘果。发达国家（地区）的机械化花生收获主要有两种技术模式，一种是以美国、加拿大、欧洲等国为代表的大型全程机械化分段收获技术集成模式，由挖掘机、捡拾机、摘果机和秧蔓处理等设备分别完成挖掘、清土、摘果和秧蔓处理等作业；另一种是以日本、韩国和中国台湾省为代表的小型自走式联合收获技术模式，由一台设备一次性完成花生收获中的挖掘、清土、摘果、集果和秧蔓处理等作业。日本、韩国及中国台湾省的种植制度、生产规模和气候条件等与中国大陆较为接近，其花生联合收获技术装备对我们具有较大的借鉴意义。花生联合收获和稻麦联合收获一样，同样有半喂入和全喂入之分，全喂入花生联合收获存在功耗大、伤果率高、夹带损失大等问题。JohnDeere公司和KelleyManufacturing公司研制生产的花生分段收获机械代表了世界最先进的水平3。1.2.2国内花生收获机械的发展现状我国花生收获机械化水平无论是同其他主要粮食作物相比，还是同世界发达国家相比，均处于较低水平。花生收获机械正处于发展期，目前以分段收获为主，部分地区用花生挖掘犁，少部分地区采用花生收获（挖掘）机，联合收获技术刚刚起步。聊城市农机研究所与青岛即墨市利源金属制品厂联合研制了4BH-2小型背负式联合收获机，取得了突破性发展。山东双力集团也研发了4HD-1型花生联合收获机，可一次完成挖掘、分离、摘果、清洗、集果等作业。同时，莱阳农学院等单位研制了4H-2型花生收获机，该机突破了以往机型挖掘铲与分离链相配合的传统工作方式，创建摆动挖掘原理，将挖掘与除土分离两个机构融为一体：收获部件利用反平行四边形机构传动，实现了两工作部件的等角度、反方向摆动，使机架承受的侧向力相互平行，机组工作平稳：收获部件摆动前进，工作阻力小。4H2型花生收获机是目前应用推广较好的机械。该机械适应当前的种植体制,选用农村普遍应用的8.813 kW小四轮拖拉机为配套动力,可与多功能花生播种覆膜机配套使用,是唯一可以将残膜同花生一起收起,减少地膜残余量的有效机械。但该收获机的主要参数未进行系统的优化设计与理论分析，特别是重要的传动部件没有进行最佳结构与运动参数的确定。工作时，有关参数需要逐步调试，影响花生收获机的性能与作业质量。为此，进一步从理论上研究4H2型花生收获机，对其主要参数进行优化分析,对推动花生产业的发展具有重要意义。1.3传动系统的运动机理分析4H2型花生收获机主要由限深轮、传动轴、偏心传动轮、连杆、长摆杆、立轴、收获部件、长连杆、摆杆、悬挂装置、机架等零部件组成。工作过程中，花生收获机在拖拉机的牵引下一方面前进，一方面动力通过拖拉机的动力输出轴、万向节、传动轴，带动偏心传动轮以一定的速度转动：偏心胶带轮则通过连杆带动长摆杆运动，随之带动长连杆、摆杆运动。由于长摆杆、摆杆分别通过立轴、收获部件。由于挖掘铲后部连接的纵向分离栅条在不停地作扇形摆动，使得被挖起的土壤和花生的混合体松碎。密度大的土壤在运动中从栅条间隙中落下：而密度小的花生荚果，在运动中上浮，实现了花生与土壤良好分离。随后花生植株继续向后归拢输送，最后整齐地平铺在挖掘后的地面4。1.4国内外研究存在问题（1）结构复杂，安装、拆卸不方便，操作不便；（2）采用机械振动的方式采收花生，其偏心振动频率高、振幅小，按要求正确操作；（3）生产率较低，采净率低，范围不广。1.5研究的内容与方法根据国内外现有的花生收获机研究现状与莱阳农学院等单位研制了4H-2型花生收获机密植模式的特点急需开发适于结构简单，收获效果好，对花生损伤少的收获装置。该课题的主要研究内容有：依据花生收获装置的特点，设计出花生收获机，并利用Autodesk、Solidworks等软件进行绘图与实体绘制设计出花生收获机整体结构主要由设备主要包括底盘、传动系统和作业组件，整体采用侧向配置式，底盘采用450型半喂入稻麦联合收割机底盘等组成：动力设备提供动力，使整个收获装置向前行走；除杂与收集装置负责收集与除杂工作：传动系统采用分路传动，并配有液压无级变速系统；作业组件包括扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、清土装置、摘果装置、清选系统和集果系统等。试验考核和示范应用表明，该机性能稳定，作业顺畅，主要指标为：果实损失率2.3%，摘果破损率0.45%，果实清洁度99%，设备可靠性系数96.2%，各项检测指标均达到或超过该机的设计技术指标。讨论分析了收获机的基础参数，参考动力设备参数，既要保证工作要求，又要尽量减小功率消耗。根据选定的有关参数，由经验公式计算出收获机移动所需的功率，根据该功率选择合适的动力设备。该课题应用的研究方法：理论设计、绘制模拟样机图并进行仿真模拟。既要保证工作要求，又要尽量使其结构简单。2 振动筛式花生收获装置的设计原理中国对花生收获机械装置的研究正处在发展时期，花生收获机械大面积的推广还需要一段时间，农村分散经营的生产体制和农民的消费水平，东部与西部地区的差别，对产品、技术需求的递进趋势以及广大农村中小型拖拉机拥有量大的特点，决定了在今后一段时期内，中国仍然要以中小型花生收获机械与装置为主要的研究和推广对象5。但是，国内对花生收获装置的理论研究有待深入，研究工作还基本停留在试制与试验阶段，对花生收获装置的工作原理、结构优化、具体的工作情况及规律性的深入研究尚没有报道;而现有的花生收获技术的理论著作过于老化，新理论和学术研究性文章比其它农业机械技术理论相对偏少，且深度不够，学术价值较低，致使收获机械与装置有效供给不足，小型机具多，优质机械过少，大中型农机具跟不上发展需要，收获装置不能满足花生生产实际的需求，影响了新装置的开发改进，最终影响了花生种植业户购买机具的积极性。因此，加强理论研究，加快理论与实践的结合速度，研制出适合中国当前国情、性能稳定、高效优质的新型花生收获装置，以满足国内现阶段广大花生种植用户及市场的迫切需求，应当是现阶段中国花生生产机械化研究的主要方向。2.1设计依据（1）符合中国国情中国农村人口多、土地少，且分散经营，大型农机具.保有量少，而中小型拖拉机拥有量大。所以，针对中国现阶段农村生产的实际状况，所设计的花生收获装置应以配用中小型动力为主。 （2）作业可靠、减少收获损失根据山东省质量监督局发布的山东省地方标准农业机械作业质量花生机械收获和农艺要求，所设计的花生收获装置应达到的性能指标为:配套动力:1113.2kW小型四轮拖拉机生产率:0.10.13hm2/h损失率:3%荚果破碎率:1%（3）结构紧凑，降低成本为便于花生收获装置的推广和使用，考虑到中国现阶段广大花生种植户的消费水平，在保证收获装置作业质量的前提下，进一步简化结构、降低成本，真正使广大农民买得起、用得上。2.2设计方案的选择与分析传统的花生收获装置大多采用挖掘铲和抖动链相组合的方式。这种装置是20世纪70年代中国从美国引进和消化吸收后推广应用的，不仅结构复杂、制造成本高、动力消耗大、可靠性差，而且收获损失偏高、花生蔓铺放杂乱，不便于人工拣拾。本文所设计的收获装置拟采用将挖掘和分离两项功能溶为一体的全新结构，以减少功耗、机体尺寸以及收获损失;并对动力传递系统和操纵装置进行合理配置，确保动力传递高效可靠，操纵调整简便。由于花生的种植模式是两行垄作，所以收获装置的挖掘部件应为两个挖掘铲，在收获装置作业过程中拟使挖掘铲以一定的频率摆动前进，即摆动式挖掘。这样，可以最大限度地减少土壤对工作机组的阻力，降低机组功耗。为减少机构尺寸，简化结构，收获装置的分离部件拟附着在挖掘部件上，在作业时，通过挖掘部件的摆动使分离机构将花生与泥土分离。所以，设计方案的选择主要是传动系统的选择和挖掘分离装置的确定。2.3总体设计该机主要由挖掘铲、振动筛、行走轮、传动装置及机架等组成。挖掘铲的作用是铲断花生主根、掘起秧土，并将掘起的土壤和花生秧果传输到清土装置上。对挖掘铲的要求是前行阻力小、挖掘深度稳定、耐磨损、碎土性好、自洁性好、制作工艺方便等。本机挖掘铲采用整体单铲式平铲，并在其后端设有碎土栅，以增加其破碎土功能，也是花生秧果从挖掘铲升运到振动筛的衔接部件。挖掘铲选用优质合金钢制成，固定连接在机架的前下部。花生收获机的清土装置目前主要有抖动升运链式和振动筛式两种，振动筛式结构紧凑、清土效果好、伤果率低等特点，但较抖动升运链式整体震动较大。综合考虑本设计采用振动筛式清土装置，振动筛栅条为纵向排布，栅条中心距可以根据当地花生品种（主要是花生果大小）来确定，为便于将花生秧果成条铺放到远离未收取区的已收区，振动筛设计为下倾式，振动筛通过机架两侧的连杆与机架铰接，由前上部的偏心驱振装置驱动作往复振动，驱振装置上配有偏心平衡块装置。为防止作业时秧草缠绕设备和机器内侧挑邻行花生秧蔓。传动系统采用带组合传动，分别将拖拉机的输出动力传输到侧向切割器与筛动装置。设备两侧配有充气式橡胶行走轮，行走轮直径为405mm，宽度为100mm。2.4工作原理此类振动筛式花生收获机作业时，拖拉机带动收获机具前行，挖掘铲以一定角度铲入土中（挖掘深度通常在100150mm），将花生主根切断，并将掘起的土壤和花生秧果输送到振动筛上。掘起的土壤和花生秧果进入往复运动的振动筛，将花生和沙土不断地向后振动输送，大部分沙土被振落至筛下，实现清土目的，花生秧果和少部分未去除的沙土随后从振动筛的侧尾端被抛送到已收区，实现成条铺放，待田间晾晒后再进行拣拾作业。行走轮安装在机架上，通过选用不同的定位孔可调节行走轮的安装高度，调节挖掘铲的挖掘深度和入土角。本机的主要特点：采用侧尾振动筛清土装置，清土效果好、条铺效果好、可靠度高、损失率低；偏心块与振动筛采用等惯量反配置自平衡设计，不仅可同时实现清土和输送一体化功能，而且具有震动小、运行平稳可靠、驾乘舒适等特点；通过调节行走轮安装高度，来调整挖掘深度和挖掘铲入土角，操作简单方便；1113.2 kW 拖拉机即可带动，与现阶段大多数农户拥有的小四轮拖拉机相适应，具有适配动力广，投资少，收效快等特点。3主要参数确定与关键部件设计3.1 主要参数确定参照相关花生收获机的技术参数和双行振动式马铃薯挖掘机功率选定原则，本设备适配动力功率为1113.2 kW的拖拉机，每次收两行，预期生产率为：0.070.1 hm2/h，根据花生主产区种植的宽窄行距实际情况，选定作业幅宽为550mm，因此确定挖掘铲的宽度为430mm，同时采用入土角与振动筛升运角一致设计原则，选定挖掘铲入土角为25。挖掘深度设计为100150mm可调，通过调节行走轮在机架上的上下安装位置实现。振动筛组振动由偏心轮带动，偏心距为1cm。 3.1.1 花生收获机的功率计算花生收获机所需的总功率可分为3部分，即挖掘装置及地轮行走所需的功率 振动筛所需的功率 和机械传动消耗的功率 。 （3-1） （3-2）式中 P平均牵引阻力，P=4808.7N；G花生收获机质量，G=2234N；f综合摩擦系数，f=0.250.5；K土垡抵抗变形的性能系数 K=0.2l；动态阻力系数，取kg/s2cm4；机组前进速度，；a挖掘深度，a=l2cm；B挖掘幅宽，B=60cm；摩擦阻力，包括挖掘铲和沟底、沟壁之间及轮轴之间的阻力，地轮对土壤的滚动阻力及摩擦阻力，；土垡变形的阻力，；动力变化阻力，即土壤动量变化时所产生的阻力，； （3-3）式中 牵引阻力利用系数，取=0.8-0.9。 （3-4）式中 分离链上土壤的百分含量； 土壤的容重。 （3-5）式中 机械传动效率。则花生收获机所需的总功率为：=8.1kW （3-6）故采用8.8kW以上的四轮拖拉机作为配套动力。所以1113.2kW的拖拉机作为动力配套装置可以使用。通过传动部件的运动机理与参数分析，得到了该部件主要参数间的关系表达式与传动部件的运动规律，为进一步的分析研究提供了理论依据。3.1.2 挖掘铲主要参数的确定如图3-1所示:三角形平面铲的主要参数有入土角、铲面长度L、铲刃斜角、铲面宽度B和铲后端高度h等。图3-1 挖掘铲的结构参数（1）入土角挖掘铲入土角较小时，其入土性能差，铲面上土壤后移速度较快，漏土较少；当入土角较大时，入士性能好，但阻力增大，土壤后移速度减慢，易雍土。机器前进作业时，位于铲面上的土壤受力情况如图3-2所示。图3-2 铲面受力分析利用达朗伯原理，为使土壤能够后移应满足： （3-7）式中：P-沿着挖掘铲移动的掘起物所需的力;R-铲对上壤的反作用力;T-铲面与上壤的摩擦力;G-掘起物的重力;-挖掘铲的入上角; -上壤对铲的摩擦系数=tg,为掘起物与铲面之间的摩擦角。简化（7）式得：pGtan(+) （3-8）式（8）表明牵引阻力P与挖掘铲的入土角为正切函数关系，在不同土质中作业时，入土角的改变对阻力P的影响规律如图3-3中曲线所示。当较小时，曲线变化平缓，随着增大，曲线变陡，说明入土角的改变对牵引阻力的影响，在重质土壤中比在轻质土壤中敏感，当入土角较小时，牵引阻力P随 增长较慢，当以后，牵引阻力急剧上升，因此，挖掘铲的入土角应取为宜。（2）铲面长度 L铲的长度 L分为L1和L2，L1是挖掘铲的入土长度，L2是铲在地面以上过渡部分的长度。入土长度由图3-2可得： （3-9） 式中H-挖掘深度。花生结果通常在地表以下100mm深处，取挖掘深度H=120mm，L1随的变化如图3-3中曲线所示，入土部分长度L1随入土角的增大而减小，当取较小值时L1会较长，入土性能差且结构不紧凑，一般取，这里取=。由公式（3-9）得L1284mm。过度部分长度L2 ：过渡部分L2为土壤和花生向分离装置输送的必经区段，土壤在这里将发生膨松、变形，并消耗动能，过渡部分长度L2应尽量短，以便土壤在铲面上的后移速度未达零值之前，就被送至分离装置。L2的长度可根据能量守恒定律确定。设质量为m的掘起物，在L2区段的始点 A的速度为VA，移到B点时的速度为VB，掘起物由A点向上移动到B点时，其动能消耗等于克服重力、摩擦力所作的功，由能量守恒守律得到： （3-10）式中，重力所作的功， 摩擦力所作的功，将AG、AF带入（10）式得： （3-11）式（3-11）表明，当速度VA增大时，L2增加很快，有利于土壤上升和后移。所以，在确定时L2应考虑工作档位。当入土角取较大值时，L2应减小。另外L2随 增大而减小。所以实际设计挖掘铲时，为减少摩擦力，避免壅土，将挖掘铲入土部分的一段和过渡部分设计为栅条式，以便于土壤顺利后移，并使部分土壤分离。根据以上条件取L2266mm。（3）铲刃斜角挖掘铲工作时!切断根蔓的能力主要取决于铲刃斜角。 过大时，根蔓易缠结铲刃，严重时产生堵塞。过小时，根蔓不易被切断而发生滑脱现象。图3-4 铲刃划切受力分析如图3-4所示，设为根蔓和土壤对挖掘铲铲刃的摩擦角，P为作业时土壤对铲的反作用力，则P沿挖掘铲铲刃的分力Q=Pcos使根蔓和土壤后移，阻止根蔓和土壤向后滑移的摩擦力T=Rtan式中R=Psin为使根蔓能滑离铲刃，产生滑切的条件是QT 即PcosPsintan化简该式得：=- （3-12）为使挖掘铲具有良好的切割性能，铲刃斜角的选择应满足式（12）。越小滑切性能越好，但在幅宽不变时铲刃斜角减小会增加铲刃长度，使整机纵向尺寸变大，对机组的提升和行走均不利。因此铲刃斜角不宜过小，土壤对钢的摩擦系数tan=0.40.8，所以一般取为左右。为了使未切割的茎叶和杂草顺利地滑出铲刀，铲刃末端应离机器侧板及其他零件40mm以上的距离。因此，所设计的铲刀刃角度取。（4）铲面宽度B铲的宽度主要取决于花生地下分布宽度、行距的不均匀性、植株对垅中心的偏移和机器工作行驶时的偏差。一般单行花生收获机挖掘铲的宽度不小于400mm600mm可按下式计算： （3-13）式（13）中b花生分布平均宽度(mm)花生分布宽度标准差(mm)c机器行驶偏差，可取 c=5080mm。根据以上条件取B1=430mm。在保证铲刃的自动清理和良好的入土性能及碎土能力的前提下，从理论上推导出挖掘铲的入土角、铲面长度、铲刃斜角、铲面宽度的计算方法，为设计挖掘铲提供了理论依据。（5）铲面离地表最高距离h根据以上计算确定铲面长度为L=L1+L2=550mm，入土角=。h=sinL=233mmh= hH=233mm120mm=113mm所以确定铲面离地表最高距离h=233mm3.1.3平行连杆机构的主要参数及行走轮的设定振动筛组由平行连杆机构练接，振动筛倾斜角（相对水平位置）为0.5o ，使得在运动过程中振动筛上的所收获的花生有向下的加速度，保证收获的花生可以顺利脱土并滑落到滑板实现一侧倒伏。根据Solidworks实体作图得出连接振动筛一侧的两根杆的杆长为670mm，距离为250mm。设定振动筛的振幅为12mm，则根据实体图得出连杆比例为1：10，所以偏心轮的偏心距为1.2mm。行走轮高度为人工可调，轮直径为405mm，宽为200mm。支架上设有空，可通过螺栓连接来调节高度。行走轮装置如图3-7所示。图3-8 行走轮3.1.4轴的校核轴在实际工作中，承受各种载荷。设计计算是确保轴可以承受载荷、可靠工作的重要保证。根据轴的失效形式，对轴的计算内容通常为强度计算、刚度计算和临界转速计算。轴如图3-9所示图3-9 轴考虑轴的刚度、强度、及耐摩性要求，并且考虑材料成本等问题，选择了45钢，并进行调质处理，使HBS达到217-255，查机械设计手册确定轴的直径，轴的直径为30mm，轴上的键槽用于连接皮带轮和凸轮，下面进行强度验算。集中载荷作用于凸轮，在草稿上绘制受力简图，得出：（1）凸轮上作用力大小转矩偏心轮最小处直径为59.88mm圆周力径向力轴向力 （2）求轴承上轴承的支反力及主要截面弯距截面处弯距为（3）求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯距 截面处的弯距为 （4）截面处垂直面和水平面的合成弯距 （5）按弯距合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯距和扭矩的截面的强度，取=0.6，计算应力： 查表得，由于，故安全。轴承座的选用及寿命计算：轴承座的选择：选择深沟球轴承，型号为6207，因为主要承受径向载荷，当量摩擦系数最小。而且价格最低。轴承座的寿命计算：由设计手册可查得 6207轴承的基本额定动载荷，基本额定静载荷。具体计算如下：（1）计算两轴承的内部轴向载荷 （2）计算两轴承的轴向载荷左端轴承 右端轴承 （3）计算两轴承当量动载荷载荷平稳，查得载荷系数 同理可知：（4）计算轴承寿命 工作温度低于120度，查的温度系数 左端轴承 右端轴承 经过上面的计算，可以得出左端轴承比右端的容易失效，应该在5482小时也就是工作7.6个月后换，右端的只要3年换一次就可以。3-10 受力图4结束语本文通过对花生的产量，及对国内花生收获机的情况分析，通过运算得出各组件的参数，设计出了包括可调节行走轮、振动筛、可调节高度的挖掘铲、传动输出组件等。根据图得出一些无法计算的数据，并利用此软件中的强度试验证明机器的一切部件达到使用要求。设计成功的振动筛式花生收获机适用于花生分段收获作业模式，可完成花生挖掘、清土、铺放功能，本机用于花生收获，节省工时，减缓农村劳力不足，降低收获作业成本。 致 谢通过这一阶段努力，我的毕业论文振筛花生收获机械机的设计终于完成了。此时意识到大学四年的求学生涯即将结束，在大学阶段，我在思想上和学习上都受益匪浅。这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心和关心、支持和努力是分不开的。论文从选题到做论文这几个月的时间里，我深刻体会到毕业论文创作过程的艰辛并为能够经历这种历练心存感激。感谢那些给予我无私帮助与热情帮助的老师、同学和朋友。正是在他们的帮助和鼓励下，才使我能够顺利提交这篇论文。在此，向所有关心与支持我的人致谢！本论文是在范修文老师的悉心指导下完成的。范老师以特有的严谨态度、渊博知识与开阔思路指导本文的写作，从论文的选题到形成开题报告以及论文的一稿二稿再到最后定稿过程中，自始自终得到了指导老师的无私帮助。同时，指导老师勇于探索和求知的精神、严谨务实的治学风范、把握科学前沿和追求创新的意识深深地铭刻在学生心里，使我受益终身，在此，谨向指导老师范修文老师致以由衷的感谢和崇高的敬意！感谢农机12届各位同窗好友四年来给予我的无私帮助。感谢四年里指导我学习的各位老师，你们教会了我很多科学知识，做人之道。是你们的支持和付出给予叫我战胜困难的坚韧力量！论文的最终完成建立在学术界前辈的大量探索研究结果
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