振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)含CAD圖
振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)含CAD圖,振動(dòng),馬鈴薯,土豆,收獲,收成,設(shè)計(jì),cad
振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
馬鈴薯在16世紀(jì)初傳入我國(guó)，馬鈴薯的養(yǎng)分豐厚，種植面積很大，人們把它和小麥、稻谷、玉米一同被人稱為世界四大糧食作物，擁有著極大的市場(chǎng)潛力。就國(guó)際環(huán)境來看的話，大約有超過四成的土豆也就是馬鈴薯會(huì)進(jìn)行食品加工，加工后的食品將流入各種消費(fèi)市場(chǎng)針對(duì)不同的消費(fèi)人士。在國(guó)內(nèi)，很少有人認(rèn)為馬鈴薯是一種非常受歡迎的農(nóng)作物，在這幾年也受國(guó)外快餐行業(yè)的影響，快速的流行了起來。油炸薯片或從各種渠道進(jìn)口的膨化食品也來紛至沓來。在田間收獲馬鈴薯時(shí)，必須將土壤中的土豆去除并收集起來。
在我國(guó)，盡管馬鈴薯的機(jī)械化開始了急速發(fā)展，然而在現(xiàn)如今的塊莖收獲行業(yè)上，馬鈴薯收獲機(jī)的作業(yè)效率難符人意，最主要的就是挖掘裝置的挖掘效率不高，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)人力資源。由于傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)效率不高，在進(jìn)行完挖掘工作后很多時(shí)候需要人進(jìn)行二次收獲過程，浪費(fèi)了大量的人力物力，并且容易出現(xiàn)如適應(yīng)性差、損傷率高及壅土等問題。受此現(xiàn)實(shí)的影響，該項(xiàng)目為小型家用通用便攜式振動(dòng)土豆收獲機(jī)設(shè)計(jì)了一套設(shè)計(jì)方案。該馬鈴薯收割機(jī)設(shè)計(jì)小巧，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本也較低，馬鈴薯采礦效率高。只需要小型拖拉機(jī)來進(jìn)行牽引，并且馬鈴薯收獲可以很好地進(jìn)行
本課題所設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)并非專用的大型聯(lián)合收獲機(jī)，而是更加符合國(guó)情的家用的常用的機(jī)械設(shè)備，是針對(duì)能夠提高馬鈴薯的挖掘收獲作業(yè)效率而設(shè)計(jì)出來的?？梢杂行У氖乖鹊拖碌氖斋@效率得到明顯的進(jìn)步；就可以達(dá)到無需人力物力進(jìn)行二次收獲、同時(shí)也就達(dá)到了節(jié)約時(shí)間的目的。本文選題的主要內(nèi)容是振動(dòng)土豆收獲機(jī)。主要通過對(duì)已知數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，示范和比較以及程序的選擇，完成了振動(dòng)土豆收獲機(jī)的完整設(shè)計(jì)。同時(shí)利用解析法，分析計(jì)算了振動(dòng)原理，設(shè)計(jì)計(jì)算了分離裝置以及選擇出一個(gè)最佳的傳動(dòng)方案。在這些步驟后，振動(dòng)馬鈴薯收獲機(jī)選定主題的說明機(jī)架尺寸、動(dòng)力輸入軸、振動(dòng)裝置以及傳動(dòng)比等進(jìn)行了完整的的計(jì)算說明。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)式；挖掘；馬鈴薯；根莖收獲機(jī)
Abstract
Potatoes into China in the early 16th century, nutrient rich potato, planting area is large, people put it together with wheat, rice, corn, known as the four major food crops, has great market potential. The nutritional value of potatoes is very high. As far as the international environment is concerned, more than 40% of the potatoes are processed by the potato, and processed food will flow into various consumer markets for different consumers. At home, few people see the potato as a very popular food crop, which has been affected by the foreign fast food industry in recent years. In major cities such as Beijing, Shanghai, guangzhou and xi 'an, McDonald's and Kentucky Fried chicken, mainly potato chips and mashed potatoes, account for half of the country's fast food market. Other Fried potato chips or puffed food imported from various sources are also coming. When harvesting potatoes in the field, potatoes must be removed and collected.
In our country, although the potato mechanization began rapid development, however, in today's tuber harvest on the industry, the efficiency of potato harvester difficult operators, the main device is mining the mining efficiency is not high, is a waste of time and waste of human resources. Because of the traditional potato harvester working efficiency is not high, after excavation in most of the time needed for second harvest process, waste a great deal of manpower, and prone to such as poor adaptability, high damage rate and heapsoil problem. Influenced by this reality, the project designed a design scheme for small household portable vibrating potato harvester. The potato harvester is small in design, light in weight, simple in structure, low in cost and high in mining efficiency. Only small tractors are needed for traction, and potatoes can be harvested well.
This topic designed by vibrating the potato harvester of large combined harvester is not special, but is more in line with the national conditions of household of commonly used machinery and equipment, is for designed to improve the efficiency of potato harvest of mining operations. It can effectively make the original low efficiency gains obvious progress; We can achieve the goal of saving time without the need of manpower and material resources. The main content of this paper is vibrating potato harvester. Through the calculation and analysis of the known data, demonstration and comparison and the selection of the program, the complete design of the vibrating potato harvester was completed. At the same time, the analytical method is used to analyze the vibration principle, the separation device is calculated and the optimal transmission scheme is selected. After these steps, a complete calculation description of the frame size, power input shaft, vibration device and transmission ratio of the selected theme of the vibrating potato harvester was carried out.
Key words: vibration; Mining; Potato, rhizome harvester.
目錄
引 言 1
第一章 緒論 2
1.1 選題研究的意義 2
1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展情況 2
1.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)存在的缺點(diǎn)與不足 4
1.4 研究的內(nèi)容和方法 6
1.5 預(yù)期目標(biāo) 6
1.6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 6
1.7 工作條件及解決方法 7
第二章 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)總體設(shè)計(jì) 8
2.1 收獲機(jī)的典型方法和方案選擇 8
2.2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的振動(dòng)工作原理 8
2.3 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù) 8
第三章 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.1牽引架設(shè)計(jì) 10
3.2振動(dòng)分離篩設(shè)計(jì) 10
3.3挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
第四章 振動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 11
4. 1挖掘鏟、振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 11
第五章 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)與選用 14
5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 14
5.2 偏心輪和連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
5.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 17
5.4 鍵的校核 24
總 結(jié) 25
致 謝 26
參 考 文 獻(xiàn) 27
引 言
本課題所設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)并非專用的大型聯(lián)合收獲機(jī)，而是更加符合國(guó)情的家用的常用的機(jī)械設(shè)備，是針對(duì)能夠提高馬鈴薯的挖掘收獲作業(yè)效率而設(shè)計(jì)出來的。可以有效的使原先低下的收獲效率得到明顯的進(jìn)步；就可以達(dá)到無需人力物力進(jìn)行二次收獲、同時(shí)也就達(dá)到了節(jié)約時(shí)間的目的。本文選題的主要內(nèi)容是振動(dòng)土豆收獲機(jī)。主要通過對(duì)已知數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，示范和比較以及程序的選擇，完成了振動(dòng)土豆收獲機(jī)的完整設(shè)計(jì)。同時(shí)利用解析法，分析計(jì)算了振動(dòng)原理，設(shè)計(jì)計(jì)算了分離裝置以及選擇出一個(gè)最佳的傳動(dòng)方案。在這些步驟之后，本說明書對(duì)所選課題設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的機(jī)架尺寸、動(dòng)力輸入軸、振動(dòng)裝置以及傳動(dòng)比等進(jìn)行了完整的計(jì)算和說明。
第一章 緒論
1.1 選題研究的意義
馬鈴薯在16世紀(jì)初傳入我國(guó)，馬鈴薯的養(yǎng)分豐厚，種植面積很大，人們把它和小麥、稻谷、玉米一同被人稱為世界四大糧食作物，擁有著極大的市場(chǎng)潛力。馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高。就國(guó)際環(huán)境來看的話，大約有超過四成的土豆也就是馬鈴薯會(huì)進(jìn)行食品加工，加工后的食品將流入各種消費(fèi)市場(chǎng)針對(duì)不同的消費(fèi)人士。在國(guó)內(nèi)，很少有人把馬鈴薯視作一種非常受歡迎的糧食作物，在這幾年也受國(guó)外快餐行業(yè)的影響，快速的流行了起來。就國(guó)際環(huán)境來看的話，大約有超過四成的土豆也就是馬鈴薯會(huì)進(jìn)行食品加工，加工后的食品將流入各種消費(fèi)市場(chǎng)針對(duì)不同的消費(fèi)人士。
在我國(guó)，盡管馬鈴薯的機(jī)械化開始了急速發(fā)展，然而在現(xiàn)如今的塊莖收獲行業(yè)上，馬鈴薯收獲機(jī)的作業(yè)效率難符人意，最主要的就是挖掘裝置的挖掘效率不高，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)人力資源。由于傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)效率不高，在進(jìn)行完挖掘工作后很多時(shí)候需要人進(jìn)行二次收獲過程，浪費(fèi)了大量的人力物力，并且容易出現(xiàn)如適應(yīng)性差、損傷率高及壅土等問題。受這種現(xiàn)實(shí)情況的影響，本課題設(shè)計(jì)出了一種小型家用、通用便攜的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)方案。由于傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)效率不高，在進(jìn)行完挖掘工作后很多時(shí)候需要人進(jìn)行二次收獲過程，浪費(fèi)了大量的人力物力，并且容易出現(xiàn)如適應(yīng)性差、損傷率高及壅土等問題[
]。
1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展情況
1.2.1 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
在國(guó)際上的發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開始研制馬鈴薯收獲裝置，進(jìn)行馬鈴薯機(jī)械化收獲過程。但是從世界農(nóng)機(jī)發(fā)展的大環(huán)境來看，對(duì)比于水稻或小麥這類傳統(tǒng)谷物收割機(jī)，馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)推廣速度比較緩慢。直到1950年后才發(fā)展出成熟的技術(shù)。對(duì)于國(guó)外馬鈴薯收獲行業(yè)來說，其起步早、基礎(chǔ)水平高、發(fā)展快速、技術(shù)和機(jī)械化水平高。在上個(gè)世紀(jì)的四十年代初期，世界上工業(yè)發(fā)展最好的兩個(gè)國(guó)家，前蘇聯(lián)和美國(guó)就已經(jīng)對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行研究生產(chǎn)并大力推廣，在1960年左右美蘇兩國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平極高，基本實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯的全面生產(chǎn)機(jī)械化。隨后到了1970至1980年這十年期間，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利等歐洲國(guó)家也陸陸續(xù)續(xù)的完成了土豆的生產(chǎn)機(jī)械化。由于國(guó)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化基礎(chǔ)好、發(fā)展快?，F(xiàn)在，國(guó)外這方面的技術(shù)水平非常高，尤其是大型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，其特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，而且整機(jī)模塊中包含著許多高新技術(shù)。由于國(guó)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化基礎(chǔ)好、發(fā)展快?，F(xiàn)在，國(guó)外這方面的技術(shù)水平非常高，尤其是大型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，其特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，而且整機(jī)模塊中包含著許多高新技術(shù)[
]。生產(chǎn)收獲機(jī)最早的國(guó)家是俄羅斯（前蘇聯(lián)）。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，由于蘇聯(lián)地處高緯度寒冷的地區(qū)，其氣候條件事宜馬鈴薯的生長(zhǎng)，并且由于氣候的寒冷，馬鈴薯也是蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)最為重要的糧食作物之一，所以蘇聯(lián)對(duì)于馬鈴薯收獲行業(yè)非常重視并且提供大量的資金技術(shù)的扶持，也因此取得了很好的效果。在20世紀(jì)60年代初期年，蘇聯(lián)持有的的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)數(shù)量大約是3萬臺(tái)，到了70年代中期，保有量就上漲到了6萬臺(tái)，而到了70年代末80年代初，蘇聯(lián)的馬鈴薯收獲行業(yè)的整體機(jī)械工業(yè)化程度就達(dá)到77%(其中國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化程度為84%，集體農(nóng)莊機(jī)械化程度為73%)；直到1990年，蘇聯(lián)生產(chǎn)的馬鈴薯塊莖收獲機(jī)就有16種機(jī)型，其中10種是大型聯(lián)合收獲機(jī)，其中勞動(dòng)生產(chǎn)率是其他的小中型兩行收獲機(jī)效率的兩到三倍。而在另外一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度極高的國(guó)家，美國(guó)在上世紀(jì)50年代以前還是用普通的收獲機(jī)來挖掘馬鈴薯地下塊莖，然后使用人工撿拾的方式進(jìn)行二次收獲過程。。
而在歐洲和日韓等國(guó)家，馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展與美蘇有極大的不同。以歐洲第一大機(jī)械國(guó)家德國(guó)來看，1940年德國(guó)馬鈴薯收獲行業(yè)主要是生產(chǎn)和使用拋擲式根莖收獲機(jī)；到了1950年左右開始使用和推廣升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)，并配合根莖撿拾裝載機(jī)進(jìn)行分段收獲；以此來提高二次勞動(dòng)的效率；隨著技術(shù)的發(fā)展，德國(guó)開始設(shè)計(jì)生產(chǎn)聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行大型一體化生產(chǎn)，其聯(lián)合收獲機(jī)的機(jī)型有20多種；到了1993年德國(guó)開始生產(chǎn)收獲-撿拾裝載機(jī)和具有自動(dòng)分選裝置一體化的的大型的、高機(jī)械化程度的聯(lián)合收獲機(jī)。實(shí)現(xiàn)高科技，高技術(shù)含量的農(nóng)業(yè)收獲道路。而身處海島的日本在1955年以前與我國(guó)類似，使用的是畜力挖掘機(jī)，效率低下，到了1955-1965年期間開始生產(chǎn)升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛻覓焓降膾仈S式收獲機(jī)。70年代開始引進(jìn)英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的聯(lián)合收獲機(jī)，并研制適合日本國(guó)情的聯(lián)合收獲機(jī)[
]?，F(xiàn)如今，國(guó)外的馬鈴薯收獲行業(yè)一般采用升運(yùn)鏈條式大型聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)，在技術(shù)上已到達(dá)很高的水平。由于國(guó)外馬鈴薯采用機(jī)械化壟作種植形式，適應(yīng)這種特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的收獲機(jī)械在中國(guó)難以適應(yīng)平作收獲[
]?，F(xiàn)如今，國(guó)外的馬鈴薯收獲行業(yè)一般采用升運(yùn)鏈條式大型聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)，在技術(shù)上已到達(dá)很高的水平。在符合壟作種植形式的大規(guī)模產(chǎn)區(qū)上，國(guó)外的大型聯(lián)合收獲機(jī)可以滿足需求。以百事食品(中國(guó))來說，其在內(nèi)蒙古坡底村建設(shè)的6000到7000畝的馬鈴薯基地，全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。極大的減少了二次工作量，提高工作效率。但在同樣為馬鈴薯種植區(qū)域的西南產(chǎn)區(qū)就很少有大規(guī)模適合外國(guó)大型聯(lián)合收獲機(jī)的馬鈴薯農(nóng)田，在類似于西南產(chǎn)區(qū)的小規(guī)模成小塊狀農(nóng)田生產(chǎn)模式下就不適宜國(guó)外的大型機(jī)械。日本生產(chǎn)的主要為單行履帶自走式聯(lián)合作業(yè)機(jī)，行走與輸送鏈HST無級(jí)變速，發(fā)動(dòng)機(jī)為水冷4沖程3缸柴油機(jī)[
]。
1.2.2 國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展時(shí)間比較晚并且發(fā)展速度較為緩慢。直到新中國(guó)成立之初,，我國(guó)收獲馬鈴薯方式依舊是采用人力畜力來進(jìn)行收獲，例如采用人工刨土挖掘塊莖或者利用畜力拉犁挖掘等方式，效率及其低下。直到上個(gè)世紀(jì)60年代中期，在集體公社勞作的背景下，我國(guó)的農(nóng)用機(jī)械裝置才慢慢開始研究發(fā)展。馬鈴薯收獲機(jī)亦不例外。我國(guó)的研究人員通過研究美蘇兩國(guó)大型作業(yè)收獲機(jī)和歐洲地區(qū)的升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)這兩種不能的設(shè)計(jì)方案，研制出我國(guó)本土制造馬鈴薯收獲機(jī)，其樣式采用的升運(yùn)鏈?zhǔn)?。但是由于受到?dāng)時(shí)社會(huì)環(huán)境以及工業(yè)水平低下的影響，最終沒能實(shí)現(xiàn)大面積推廣和使用。到了1970年我國(guó)實(shí)現(xiàn)完第三個(gè)五年計(jì)劃，我國(guó)的工業(yè)高速發(fā)展，小中型手扶拖拉機(jī)可以大量自行生產(chǎn)，也由此開始大量推廣應(yīng)用。因此，與之配套馬鈴薯收獲機(jī)出現(xiàn)了大量的設(shè)計(jì)方案,我國(guó)的農(nóng)用機(jī)械研究人員成功地研制出了鼠籠式馬鈴薯收獲機(jī)，可惜由于當(dāng)時(shí)的動(dòng)力輸出裝置參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求, 未能生產(chǎn)和推廣。1979年，12國(guó)農(nóng)機(jī)展覽會(huì)后，國(guó)家將全部馬鈴薯收獲機(jī)樣機(jī)都投放在黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，從而為馬鈴薯收獲機(jī)的研究工作創(chuàng)造了良好的條件[
]。
而到了1990年以后, 隨著我國(guó)的改革開放和重工業(yè)的重組改革，各地農(nóng)機(jī)工廠的技術(shù)水平大幅提高，農(nóng)村合作社也開始大量裝備輸出動(dòng)力遠(yuǎn)高于手扶拖拉機(jī)的四輪拖拉機(jī)。, 之前的馬鈴薯收獲機(jī)無論在效率還是方便程度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展。所以研制與之配套的馬鈴薯收獲機(jī)是我國(guó)馬鈴薯收獲行業(yè)乃至農(nóng)業(yè)部的重中之重。之前的馬鈴薯收獲機(jī)無論在效率還是方便程度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展。所以研制與之配套的馬鈴薯收獲機(jī)是我國(guó)馬鈴薯收獲行業(yè)乃至農(nóng)業(yè)部的重中之重[
]。
1.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)存在的缺點(diǎn)與不足
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)于馬鈴薯收獲機(jī)的研究時(shí)間短，研究水平稍低，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的普及率也遠(yuǎn)不及國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家。相比于國(guó)外的大規(guī)模、高科技、聯(lián)合生產(chǎn)模式，我國(guó)的的馬鈴薯收獲機(jī)有很多的不足，就目前市場(chǎng)上最常見的一些收獲機(jī)來說，或多或少都存在著以下幾種問題，因此，難以在中國(guó)這種地域復(fù)雜，地勢(shì)高低差大的特點(diǎn)下實(shí)施大范圍推廣應(yīng)用。
(1)挖掘效率不高。在平作作業(yè)時(shí)，例如西南坡度較大的梯田上工作時(shí)，容易出現(xiàn)馬鈴薯挖掘不完全的問題，機(jī)器挖掘鏟入土不深，導(dǎo)致有許多馬鈴薯塊莖尚在土層里未被挖掘出土，造成產(chǎn)量低、產(chǎn)品浪費(fèi)的問題。所以推廣使用馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)具的最大難題之一就是提高當(dāng)下市場(chǎng)上的馬鈴薯收獲機(jī)的生產(chǎn)效率。
(2)損失率高。生產(chǎn)損失率高。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)選擇不合理，振動(dòng)篩振幅和頻率出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的問題，會(huì)造成挖掘和收獲不完全現(xiàn)象比較嚴(yán)重，例如典型的問題之一是馬鈴薯根莖混合大型的泥土土壤，作物收獲的成品難以直接呈現(xiàn)在人們眼前。故不能直接進(jìn)行收獲裝袋，需要人工進(jìn)行二次收獲過程，造成人力資源的極大的浪費(fèi)。
(3)馬鈴薯塊莖的完整性差。有些廠家設(shè)計(jì)的收獲機(jī)具，為了改善生產(chǎn)損失率高的問題，一味追求提高馬鈴薯的挖掘效率而忽視塊莖本身的完整性，一位的提高挖掘鏟和振動(dòng)篩的振動(dòng)頻率和振幅，會(huì)造成很多馬鈴薯根莖的破碎，并且容易造成攏土的問題。高的馬鈴薯塊莖的破碎率降低了農(nóng)產(chǎn)品原先的商品價(jià)值。
(4)機(jī)具適應(yīng)性不高。我國(guó)的地形復(fù)雜，各個(gè)地方的土壤含水率與硬度不同，與之對(duì)應(yīng)的種植的馬鈴薯的品種、大小形狀、塊莖硬度也會(huì)有所不同，即便是專門為某品種馬鈴薯而研究開發(fā)的專用機(jī)型馬鈴薯收獲機(jī)的機(jī)器性能在各個(gè)不同地區(qū)的應(yīng)用效果也不夠穩(wěn)定，使其工作效率也容易變得不理想。
國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展時(shí)間很長(zhǎng)，已經(jīng)發(fā)展了近百年的時(shí)間，其技術(shù)也已經(jīng)比較成熟。其特點(diǎn)是馬鈴薯收獲機(jī)可以添加各種模塊進(jìn)行作業(yè)。因此國(guó)外的大型農(nóng)用機(jī)械制造廠商能夠根據(jù)不同客戶的不同的硬性需求，在馬鈴薯收獲機(jī)上配備各種符合要求的工作裝置進(jìn)統(tǒng)一作業(yè)。
1.4 研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、目前存在的問題、未來馬鈴薯收獲行業(yè)的發(fā)展要求以及對(duì)于國(guó)情的適應(yīng)情況。我所選擇的課題是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。根據(jù)市場(chǎng)上的產(chǎn)品和論文專利以及期刊的搜索，所選課題中振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主要由動(dòng)力輸入裝置、傳動(dòng)裝置、振動(dòng)裝置和挖掘裝置四個(gè)部分所構(gòu)成。在這其中，動(dòng)力輸入裝置一般由人駕駛家用四輪拖拉機(jī)進(jìn)行牽引，通過拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力，考慮到家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的便捷性，故設(shè)計(jì)成將四輪拖拉機(jī)通過三點(diǎn)懸掛的方式連接在振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)上，由此來進(jìn)行田間作業(yè)。
首先需要了解我國(guó)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的類型及其特點(diǎn)優(yōu)劣，按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)以及市場(chǎng)上現(xiàn)有的馬鈴薯收獲機(jī)來設(shè)計(jì)，目標(biāo)是設(shè)計(jì)出符合中國(guó)家庭和小規(guī)模企業(yè)使用模式的、小型振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)。需要滿足機(jī)器操控方便，易于上手；機(jī)器穩(wěn)定性能好，能夠滿足在不能地區(qū)收獲不同品種；保證馬鈴薯出土塊莖的完整率和塊莖的生產(chǎn)率。
1.5 預(yù)期目標(biāo)
（1）機(jī)器操控方便，易于上手，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性能好，降低制造成本，同時(shí)，提高機(jī)器使用壽命
（2）土豆出土塊莖的完整率高，同時(shí)也能保證塊莖的生產(chǎn)率高。
（3）能夠滿足在不能地區(qū)收獲不同品種，安裝和使用方便靈活，在保證挖掘效率的前提下減少動(dòng)力的消耗。
（4）機(jī)器制造低，容易操作，零件的通用性好，易于大規(guī)模的推廣制造，符合家庭作業(yè)和小型企業(yè)使用的要求。
1.6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
本機(jī)沒有采用一般的帶輪、離合器、鏈輪的傳動(dòng)模式，而是選擇了更加簡(jiǎn)便直接的方式，利用拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸作為動(dòng)力輸入源，再通過萬象傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳至偏心輪，利用偏心輪和連桿機(jī)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化成為上下振動(dòng)，為振動(dòng)鏟和振動(dòng)篩提供動(dòng)力來源。
（1）選擇合適的傳動(dòng)模式，建立計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)計(jì)和校核振動(dòng)（工作）裝置和傳動(dòng)裝置
（2）運(yùn)用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
1.7 工作條件及解決方法
延邊大學(xué)位于東北農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)，校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠，同時(shí)學(xué)校保有振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的原型機(jī)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備良好，有足夠的軟件系統(tǒng)和模擬機(jī)。指導(dǎo)老師在這些方面有很多專利與論文期刊，同樣我校在農(nóng)用機(jī)械化的設(shè)計(jì)上很有經(jīng)驗(yàn)，可以滿足對(duì)此次課題所選擇的對(duì)振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)的工作條件。
第二章 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1 收獲機(jī)的典型方法和方案選擇
考慮到市面上的單行振動(dòng)式收獲機(jī)配套的四輪拖拉機(jī)的功率一般在15-30KW左右，故無需設(shè)計(jì)帶輪與鏈輪傳動(dòng)，可直接利用拖拉機(jī)自身的動(dòng)力輸出軸作為收獲機(jī)的動(dòng)力來源。因此本課題所設(shè)計(jì)的收獲機(jī)由一下幾個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成：機(jī)架、萬向傳動(dòng)軸、牽引架（包括正、偏牽引架兩個(gè)部分）、振動(dòng)挖掘鏟、、振動(dòng)篩、地輪和振動(dòng)篩傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)，參考學(xué)校機(jī)械實(shí)驗(yàn)室中的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)，本課題所設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。
2.2 振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的振動(dòng)工作原理
圖2-1 振動(dòng)收獲原理示意圖
小型四輪拖拉機(jī)給振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)提供動(dòng)力來源，將拖拉機(jī)利用三點(diǎn)懸掛的方式固定在整機(jī)前端，拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接著一個(gè)萬象傳動(dòng)軸，萬象傳動(dòng)軸連接著轉(zhuǎn)向裝置，向兩側(cè)的曲柄連桿提供動(dòng)力源，輪盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)的上下運(yùn)動(dòng)，桿件帶動(dòng)工作裝置，振動(dòng)篩和振動(dòng)鏟。完成土豆挖掘和土薯分離的工作目的，為后續(xù)的馬鈴薯收拾做好準(zhǔn)備工作。
2.3 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)
馬鈴薯在中國(guó)分布很廣，大致可以分為四個(gè)產(chǎn)區(qū)，分別為西南，西北，東北和內(nèi)蒙古產(chǎn)區(qū)。本課題設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是針對(duì)西南地區(qū)設(shè)計(jì)出來的，針對(duì)西南產(chǎn)區(qū)多分布于山地丘陵地貌，農(nóng)田不成片、種植地塊小，坡度大石塊多的特點(diǎn)。其偏牽引結(jié)構(gòu)和使用動(dòng)力輸出軸的傳動(dòng)方式，能夠較好的適應(yīng)西南產(chǎn)區(qū)小企業(yè)模式，小地塊作業(yè)、小區(qū)域育種的馬鈴薯種植的現(xiàn)實(shí)限制與要求。通過偏牽引的方式有效的避免了以往作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)的馬鈴薯挖掘機(jī)不能正確對(duì)壟的問題的出現(xiàn)，本課題設(shè)計(jì)的機(jī)器技術(shù)參數(shù)如下表所示：
表2-1 整機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
參數(shù)
整機(jī)外形
15508401080（mm）
動(dòng)力
18-21（KW）
整機(jī)質(zhì)量
110左右（kg）
作業(yè)行數(shù)
1
作業(yè)幅寬
460左右（mm）
挖掘深度
150左右（mm）
挖掘鏟與地面傾角
20°左右
適應(yīng)行距
700-900（mm）
第三章 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
3.1牽引架設(shè)計(jì)
馬鈴薯挖掘機(jī)不能正對(duì)壟進(jìn)行挖掘作業(yè)，可以選擇三點(diǎn)懸掛的牽引方式。這種牽引方式的設(shè)計(jì)使該機(jī)器有更好的通用性，可以滿足多地區(qū)小地塊的馬鈴薯挖掘作業(yè)。
3.2振動(dòng)分離篩設(shè)計(jì)
振動(dòng)分離篩的作用是分離大的土塊和馬鈴薯塊莖，此次設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩為U狀結(jié)構(gòu)，將不同長(zhǎng)度的桿條通過焊接，連接在支架的不同部分。馬鈴薯塊莖的大小分布在50到100毫米之間，為保證馬鈴薯的生產(chǎn)率，振動(dòng)篩的每根桿條間距設(shè)計(jì)為 40 mm，U型支架連接著振動(dòng)架，在振動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)下上下振動(dòng)，將鏟出的馬鈴薯塊莖連同土塊一起做拋起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)土薯分離。分離篩是工作裝置，需要進(jìn)行關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)過程分析。
3.3挖掘鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
挖掘鏟是機(jī)器做工的重要的工作裝置之一，其目的是做好馬鈴薯塊莖的挖掘工作。斜拉桿再連接這挖掘鏟進(jìn)行上下與前后的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此將馬鈴薯塊莖從土層中挖出。鏟面水平傾角 α 的確定原則是保證掘起物不回翻下落的前提下，使掘起物能夠沿鏟面上升到一定高度，從而順利地將其輸送到鏟后面的分離裝置上。挖掘鏟鏟面水平傾角的理論值由掘起物在鏟面上的受力平衡方程確定：?
（3-1）
（3-2）
（3-3）
式中：
P——崛起物沿鏟面移動(dòng)所需的力
R——鏟面對(duì)土壤的反作用力
G——崛起物的重力
T——鏟面對(duì)崛起物的摩擦力
——土壤對(duì)鋼的摩擦系數(shù)
連立得出：
查閱資料，根據(jù)以上公式，將入土段的入土角定為 25°，破碎輸送段的傾角應(yīng)小于入土角，取為 20°。同時(shí)，為了防止挖掘鏟與振動(dòng)篩之間的間距過大，造成漏薯現(xiàn)象以影響生產(chǎn)率，因此在挖掘鏟的尾部焊接桿條，視作分離篩的延伸，用以分離土薯。為了保證挖掘鏟能夠有效的將馬鈴薯塊莖刨出，防止挖掘鏟受土層的應(yīng)力過大而導(dǎo)致擠壓馬鈴薯或遺漏馬鈴薯的問題的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)采用一體式挖掘鏟，并保持其鏟面平滑，鏟尖鋒利。
第四章 整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
4. 1挖掘鏟、振動(dòng)分離篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
圖4-1 六桿機(jī)構(gòu)
根據(jù)設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯的震動(dòng)部分的分析，由于零件材料質(zhì)量分布平均，可以將其簡(jiǎn)化平面連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示；以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立自然直角坐。α1是OA桿與X軸的夾角；ω1為OA桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；α2是BA桿與X軸的夾角；
為BA桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；α3是BC桿與X軸的夾角；ω3是BC桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；
所有轉(zhuǎn)動(dòng)的角度方向都已逆時(shí)針方向?yàn)檎较颉?
作封閉矢量多邊型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，可以建立出矢量多邊形并對(duì)其用數(shù)學(xué)方程表示：
OA+AB=OC+CB (4-1)
由矢量方程建立位移方程有：
由方程4-1可得兩個(gè)位移方程等式，分別為X方向與Y方向：
XA+L2*cosα2=XC+L3*cosα3YA+L2*sinα2=YC+L3*sinα3 (4-2)
式中：XJ與YJ分別是構(gòu)件上某一點(diǎn) j(鉸鏈點(diǎn)或任意點(diǎn) A、B、C…)在坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)；Li為連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件i (1、2、3…)的兩端鉸鏈點(diǎn)間的距離（如L2為AB的桿長(zhǎng)，L3為CB的桿長(zhǎng)）；
現(xiàn)在先計(jì)算X方向的運(yùn)動(dòng)；將4-2中X方向上的位移方程等式兩端對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)：
LOA*ω1*sinα1+L2*ω2*sinα2=L3*ω3*sinα3（4-3）
式中：LOA為桿OA的長(zhǎng)度；ω2=L3*ω3*sinα3-LOA*ω1*sinα1L2*sinα2
將坐標(biāo)系繞原點(diǎn)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α3，以CB方向?yàn)閄軸方向，可簡(jiǎn)化等式得：
ω2=-LOA*ω1*(α1-α3)L2*sin(α2-α3)
同理將坐標(biāo)系繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α2，變成以BA方向?yàn)閄軸方向，可簡(jiǎn)化等式得
ω3=-LOA*ω1*(α1-α2)L3*sin(α3-α2)
現(xiàn)在求各構(gòu)件角加速度的關(guān)系，設(shè)ai為構(gòu)件i的角加速度；對(duì)等式4-3對(duì)時(shí)間求導(dǎo)
LOA*a1*sinα1+ω12*cosω1+L2*a2*sinα2+ω22*cosω2
=L3*(a3*sinα3+ω32*cosω2) （4-4）
將坐標(biāo)系繞原點(diǎn)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α2；可化簡(jiǎn)得出：
a3=LOA*a1*sin?(α1-α2)+LOA*ω12*cosω1-ω2+L2*ω22-L3*ω32*cos?(ω2-ω2)L3*sin?(α3-α2)
由圖可以建立出E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，分為X軸方向與Y軸方向
XE=LOE*cosαOEYE=LOE*sinαOE （4-5）
在式4-5方程中等式兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得E點(diǎn)的加速度方程：
axE=-LOE*aOE*sinαOE-LOE*ωOE2*cosωOEaYE=LOE*aOE*cosαOE-LOE*ωOE2*sinωOE (4-6)
式中：axE為E點(diǎn)在X方向上的加速度，aYE為E點(diǎn)在Y方向上的加速度
第五章 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)與選用
5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定
本機(jī)械所適用的作業(yè)田為旱地壟種，單壟壟長(zhǎng)需大于200m，每壟之間的壟距需大于等于800mm，每壟的高度為250mm，結(jié)薯深度應(yīng)在140～180 mm之間。機(jī)器配套的四輪拖拉機(jī)的傳動(dòng)功率應(yīng)大于20KW，本機(jī)設(shè)計(jì)使用的是市面上的約翰迪爾280型拖拉機(jī)，其額定輸出功率為20.6KW，輸出軸轉(zhuǎn)速分為540/720（r/min)和540/1000(r/min)兩種，使用第一檔540轉(zhuǎn)/分鐘；由拖拉機(jī)提供牽引動(dòng)力，經(jīng)過所示的萬向傳動(dòng)軸裝置，對(duì)機(jī)器進(jìn)行動(dòng)力輸入，滿足振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的動(dòng)力要求。經(jīng)過所示的萬向傳動(dòng)軸裝置，對(duì)機(jī)器進(jìn)行動(dòng)力輸入，讓它能夠在田間作業(yè)[
]。
圖5-1 傳動(dòng)系統(tǒng)
根據(jù)傳動(dòng)比與功率的算法，
短軸功率：
長(zhǎng)軸功率：
5.2 轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)與校核
動(dòng)力輸入軸輸入的動(dòng)力，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)向裝置，才能把垂直的動(dòng)力輸入轉(zhuǎn)換成為可以帶動(dòng)機(jī)架兩側(cè)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)的有效的動(dòng)力來源。轉(zhuǎn)向裝置所采用的是將兩個(gè)錐齒輪以正交傳動(dòng)的方式嚙合，由于此轉(zhuǎn)向裝置只是將傳動(dòng)方向改變，故將傳動(dòng)比定為i=1；該傳動(dòng)裝置考慮到經(jīng)濟(jì)性與工作條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，使用直齒錐齒輪，并推薦使用等頂隙收縮齒輪，先對(duì)主要尺寸做初步的確定工作。
（1） 錐齒輪的傳動(dòng)比i=1；故兩齒輪的齒數(shù)相等，取z=30;
（2） 由于轉(zhuǎn)速不高，對(duì)精度的要求也不高，可以選擇40cr的調(diào)質(zhì)合金鍛鋼；
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)：，查設(shè)計(jì)手冊(cè)e取值1200，
根據(jù)約翰迪爾280型拖拉機(jī)的參數(shù)
兩錐齒輪的分度圓直徑相同，再考慮彎曲疲勞強(qiáng)度對(duì)齒數(shù)模數(shù)的影響；
將查閱與計(jì)算的數(shù)據(jù)帶入得出齒數(shù)
本課題的傳動(dòng)裝置，采用半開式，對(duì)環(huán)境的要求不是很高，但由于傳動(dòng)系統(tǒng)的重要性，依舊對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。
帶入不等式：
得出
由于設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向裝置是由兩個(gè)完全相同的錐齒輪正交而成，故兩錐齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足要求；
完善兩錐齒輪的幾何參數(shù)：
齒頂高：
齒根高：
齒高：
齒頂直徑：
齒根圓直徑：
錐距：
5.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
首先需要確定偏心距；對(duì)六桿機(jī)構(gòu)的前面主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分的四桿機(jī)構(gòu)先進(jìn)行分析；該機(jī)構(gòu)的偏心輪的偏心距就是其曲柄的桿長(zhǎng)；C點(diǎn)為振動(dòng)鏟與機(jī)架的鉸接點(diǎn)，桿OA 即為曲柄,為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；
圖5-2 連桿機(jī)構(gòu)示意圖
若圖中所釋的連桿機(jī)構(gòu)為曲柄連桿機(jī)構(gòu)，則需要滿足條件
對(duì)于曲柄連桿機(jī)構(gòu)而言，需要考慮他的最小傳動(dòng)角，當(dāng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至OC線段上時(shí)設(shè)傳動(dòng)角為 ；當(dāng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至OC線段的延長(zhǎng)線上時(shí)設(shè)傳動(dòng)角為 ；考慮到該機(jī)構(gòu)提供振動(dòng)來源，故需要其傳力性能好；則需要滿足：
設(shè)計(jì)
則可選取
5.3 軸的設(shè)計(jì)與校核
該機(jī)構(gòu)有三個(gè)軸需要進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。分別是動(dòng)力輸入軸；動(dòng)力輸入軸所連接的短軸以及帶動(dòng)機(jī)架兩側(cè)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)軸；首先是對(duì)動(dòng)力輸入軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）萬向傳動(dòng)軸作為唯一的一個(gè)動(dòng)力輸入軸，作為只需要承受扭矩的傳動(dòng)軸，軸的強(qiáng)度計(jì)算只需要考慮第一種強(qiáng)度校核—扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。根據(jù)第九版機(jī)械設(shè)計(jì)書P336可得軸的最小直徑：：
d≥39550000*P0.2*τT*n=A0*?Pn (5-1)
式中：——計(jì)算截面直徑（mm）；
——軸的許用扭切應(yīng)力（）；
P——軸傳遞的功率（）；
——軸的轉(zhuǎn)速（）；
A0——根據(jù)軸的材料和許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力變化的常數(shù)。
根據(jù)約翰迪爾280型拖拉機(jī)的參數(shù)可知：
軸的轉(zhuǎn)速:
n=540r/min
軸的輸入功率:
P=20.6kw
軸的扭矩:
T=9549*Pn=9549*20.6540≈364.28(N*m)
由于碳鋼價(jià)格低廉，對(duì)比合金鋼對(duì)應(yīng)力集中不太敏感，此處傳動(dòng)軸在常溫環(huán)境下工作，故在此處可用應(yīng)用范圍最為廣泛的45號(hào)鋼；同樣因?yàn)槿f向傳動(dòng)在是用以實(shí)現(xiàn)薯土分離的裝置，是比較重要的軸，故相對(duì)應(yīng)該提高強(qiáng)度，選擇調(diào)制處理。因此經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)資料可得：
抗拉強(qiáng)度極限σB=640;屈服強(qiáng)度極限σS=355;
軸只做單向旋轉(zhuǎn)A0取值應(yīng)該較小，A0=126~103;取A0=110;
將數(shù)據(jù)代入式5-1得：
綜上所述，此軸滿足受力要求，可以滿足工作需要。
（2）對(duì)長(zhǎng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算與校核：
先對(duì)在長(zhǎng)軸上的直齒錐齒輪進(jìn)行受力分析：
（5-2）；
將錐齒輪的幾何參數(shù)帶入，分別可以求出
由于長(zhǎng)軸是轉(zhuǎn)軸，同時(shí)受彎矩的影響和扭矩的影響，所以需要按彎扭合成強(qiáng)度條件和對(duì)軸進(jìn)行校核：
需要畫出其彎扭圖對(duì)其分析，
其軸的受力情況如圖所示：
圖5-3 受力圖
在危險(xiǎn)截面，也就是錐齒輪所受切向力，徑向力與軸向力的平面；
計(jì)算長(zhǎng)軸左段的彎矩，
在水平面截面來看：
；
可以畫出彎矩圖：
圖5-4 水平面彎矩圖
對(duì)豎直平面進(jìn)行分析：
畫出豎直平面彎矩圖：
圖5-5 豎直面彎矩圖
在這里就可以求出其總彎矩：
可以畫出總彎矩圖：
圖5-6總彎矩圖
圖5-7扭矩圖
由圖分析可以得出：
——軸的計(jì)算應(yīng)力；
M ——軸所受的彎矩；
T ——軸所受的扭矩；
W ——抗彎截面系數(shù)；
（3）對(duì)短軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算與校核：
先對(duì)在短軸上的直齒錐齒輪進(jìn)行受力分析：
由于兩錐齒輪相同，故可以將原來的數(shù)據(jù)帶入：
由于短軸是轉(zhuǎn)軸，同時(shí)受彎矩的影響和扭矩的影響，所以需要按彎扭合成強(qiáng)度條件和對(duì)軸進(jìn)行校核：
需要畫出其彎扭圖對(duì)其分析，
其軸的受力情況如圖所示：
圖5-8受力圖
在危險(xiǎn)截面，也就是錐齒輪所受切向力，徑向力與軸向力的平面；
計(jì)算長(zhǎng)軸左段的彎矩，
在水平面截面來看：
可以畫出彎矩圖
圖5-9水平面彎矩圖
對(duì)豎直平面進(jìn)行分析：
畫出豎直平面彎矩圖：
圖5- 10豎直面彎矩圖
在這里就可以求出其總彎矩：
圖5- 11總彎矩圖
圖5- 12扭矩圖
同理由圖分析可以得出：
滿足條件；
5.4 鍵的校核
選擇鍵連接的類型，對(duì)于錐齒輪和軸的連接，本課題采取的是平鍵連接；由于根據(jù)設(shè)計(jì)的齒輪相對(duì)軸的位置，選用普通平鍵即可。根據(jù)軸徑，查表；
確定平鍵的尺寸；
寬度b=20mm ,高度 h=12mm; 選擇鍵長(zhǎng)L=67mm;
可得鍵的工作長(zhǎng)度：
;
普通平鍵連接的強(qiáng)度條件：
（5-3）
查國(guó)標(biāo)GB/T 1096-2003;帶入式5-3：
設(shè)計(jì)滿足要求。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)經(jīng)過了一個(gè)學(xué)期左右的時(shí)間，大致經(jīng)過了一下的幾個(gè)階段過程
1.通過使用中國(guó)知網(wǎng)查詢論文，了解國(guó)內(nèi)外馬鈴薯發(fā)展的歷史以及現(xiàn)狀。
2.通過已經(jīng)查閱的論文和專利，對(duì)所設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的動(dòng)力輸入輸出方案、傳動(dòng)方案、振動(dòng)部分以及挖掘部分進(jìn)行選擇。
3.通過已經(jīng)選擇的方案，對(duì)所選方案進(jìn)行校核計(jì)算，尤其是分析主要零部件的受力狀況。
4.通過對(duì)數(shù)據(jù)的整理與分析，選擇出符合設(shè)計(jì)參數(shù)的材料，完成整機(jī)設(shè)計(jì)過程。
設(shè)計(jì)出整機(jī)的基本數(shù)據(jù)，通過solid works做出相對(duì)應(yīng)的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)比市場(chǎng)上原有的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)與不足，為了使所設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)能適應(yīng)各種壟種模式，故添加一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，以方便改動(dòng)振動(dòng)鏟與地面的夾角。
致 謝
在經(jīng)過大四下一個(gè)學(xué)期的辛苦與繁忙，畢業(yè)計(jì)劃已靠近尾聲，在此特別需要感激我的指導(dǎo)老師文學(xué)洙文老師對(duì)我的悉心指點(diǎn)和計(jì)劃小組的同學(xué)們的幫助與互相支持，使得畢業(yè)計(jì)劃得以順利完成。
在我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，指導(dǎo)老師文老師所把握的踏實(shí)的理論知識(shí)與豐碩的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)讓我印象深刻，尤其是老師對(duì)專業(yè)知識(shí)的靈活運(yùn)用讓我收益匪淺。同時(shí)，也使我學(xué)會(huì)了學(xué)以致用，將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)所選擇的課題以及以及未來學(xué)習(xí)工作中遇到的綜合性問題相聯(lián)系，使我有能力加倍高效的處理了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的一些問題，也對(duì)未來獨(dú)擋一面有信心。此外，若非指導(dǎo)老師熱心的帶我參觀學(xué)校所保有的原型機(jī)，我也難以靠個(gè)人想象設(shè)計(jì)。在此謹(jǐn)向?yàn)橹笇?dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)小組而為此辛勞了一個(gè)學(xué)期的指導(dǎo)老師文老師致以最高的謝意。
回顧整個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，不僅僅只有個(gè)人設(shè)計(jì)過程中的忙碌與緊張，小組的協(xié)同合作也十分的常見。小組成員互相幫助，遇到問題在小組內(nèi)互相提出問題解決問題，將原本很難自我解決的問題利用團(tuán)隊(duì)的智慧慢慢攻破。由此我更加明白畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是對(duì)我們大學(xué)四年專業(yè)知識(shí)的綜合檢驗(yàn)，同時(shí)也提早幫助我們了解以后如何與他人合作，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作與奉獻(xiàn)精神。
在最后我要感謝延邊大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系這四年對(duì)我的悉心教養(yǎng)，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的環(huán)境并且提供了極為優(yōu)質(zhì)的研究條件。在畢業(yè)答辯來臨之際，我希望在以后的學(xué)習(xí)工作中能夠體現(xiàn)自己的價(jià)值，展示自己的能力。
最后，祝同組伙伴，同校同學(xué)在今后的工作和生活中一切順利！
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王公仆，蔣金琳，田艷清，等.馬鈴薯機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào).2014.01:11-15.
[2] 夏振遠(yuǎn)，陳學(xué)永.振動(dòng)挖掘機(jī)的研究綜述[J].機(jī)電技術(shù).2014.（03）:133-137.
[3] 谷茂，薛世明.中國(guó)馬鈴薯栽培史考略[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1997.01:77-81.
[4] 王博煒.4VM-550A型馬鈴薯挖掘收獲機(jī)[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，1998.06:37.
[5] 安思明，白淑霞，馮學(xué)贊.試論我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展道路[J].馬鈴薯雜志.2000.4:46-47.
[6] 孫蕓.我國(guó)馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械.2000.（07）:26-28.
[7] 孫恒.機(jī)械原理[M].西安高等教育出版社.2006.04:7-9.
[8] 張會(huì)芳，沈慧平，楊延力.并聯(lián)運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩主機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)慣性力和驅(qū)動(dòng)力距的優(yōu)化平衡[J]. 常州工學(xué)院學(xué)報(bào).2008.02:17-22.
[9] 文學(xué)洙，廉哲滿.影響振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)作業(yè)性能的主要參數(shù)[J].延邊大學(xué)學(xué)報(bào)..2007.03:199-202.
[10] 張華，吳建民，孫偉，等.4UM-640型振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研
究.2014.02:264-268.
[11] 呂冰.振動(dòng)式花生收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013,08：20.
[12] 尹兆剛，蔣金琳，王東偉，等.小型番薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)與田間試驗(yàn)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2012,10:114 116.
[13] 呂金慶，田忠恩，楊穎，等.4U2A型雙行馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,06：17-24.
[14] 楊莉.馬鈴薯挖掘機(jī)擺動(dòng)分離篩的仿真與參數(shù)優(yōu)化[D]. 呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.
[15] 李寶筏. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2003:199-201.
37
收藏