山藥挖掘收獲機的設計【SW三維圖】

山藥挖掘收獲機的設計【SW三維圖】,SW三維圖,山藥,挖掘,收獲,設計,SW,三維 200 年 月 第 期 山藥挖掘收獲機的設計 楊佳佳 （塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300） 摘 要：長期以來，山藥都是靠傳統的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術不夠成熟，根莖破損率就會很高。隨著計算機技術的快速發(fā)展，虛擬制造和運動仿真在農機設計中得以實現，從而大大縮短了設計周期，降低生產成本，提高了設計的準確性和可靠性。本設計利用三維設計軟件，對農業(yè)機械進行產品設計。 本文設計了一種山藥收獲裝置，結構簡單合理，能夠完成山藥的機械化收獲作業(yè)。不僅極大地提高山藥收獲效率，而且對深土農作物的規(guī)模化種植起到了推廣作用。 本次的設計對傳統山藥收獲機進行了改進，著重設計了山藥收獲機的整體結構、傳動方式、工作方式，論述了裝置在收獲過程中的的工作原理。在完成設計構想之后，基于SolidWorks進行了三維模型建立。整個過程包括各零件圖三維設計、裝配體三維圖。 關鍵詞：三維設計；傳動方式；動態(tài)仿真 中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號： - 3 - 0 引言 山藥對當地氣候要求不嚴，但喜溫暖濕潤，忌積水，怕干旱。宜種植于肥沃疏松、土層深厚、排水良好的砂質壤土上種植。原產地位于河南焦作，現在分布于中國西北，華北，和長江流域的湖南江西等地。由于其營養(yǎng)比較豐富，一直以來都被視為比較理想的補虛佳品，不僅可作為主糧，又可作為蔬菜食用。有很高的藥用價值和食用價值 。隨著現代社會人們更加注重養(yǎng)生和健康，而山藥的藥用價值和使用價值使得其成為很多人的選擇。特別是近幾年，山藥的種植面積和種植規(guī)模不斷上升。因此，山藥生產和收獲的機械化越來越得到行業(yè)的重視[1]。 長期以來，山藥的收獲都是靠傳統的人力收獲方式，山藥的根莖較長，難以采收，如果收獲技術不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)收獲山藥的方法是：從山藥種植壟的一端開始，先挖出60-70cm左右的土坑來，人坐在坑的邊上，然后用特制的山藥鏟，沿著地面上山藥生長的20cm處的兩邊開始挖，將根兩邊泥土鏟出，一直挖到山藥溝下見到根莖的尖端為止，最后輕輕鏟斷剩下的細根，手握著根莖的中上部分，小心拔出山藥的根莖。一定要小心精細鏟土，避免山藥根莖的損傷和折斷。采收山藥時，一定要按著山藥種植的順序，一株一株地挨著挖，這樣才能有效減少破損率，又能避免漏收。由于山藥一般在下層土壤延伸，最深可延伸到地下70～100cm處，靠人力收獲相當費力。最重要的是人力收獲的過程中容易挖到山藥塊莖，影響山藥的品質和市場。而且勞動強度大，生產效率低。為此，山藥收獲的機械化問題就亟待解決。 山藥收獲技術如果能夠實現機械化，將有力地推動山藥生產的規(guī)?；@著降低山藥生產成本，節(jié)省勞動力和農活作業(yè)量，使山藥種植戶增加更多的收入，提高農業(yè)生產的經濟效益。 本課題研究了我國山藥收獲機械化的發(fā)展現狀，山藥收獲機的未來研究方向。為山藥收獲方式以及推廣山藥收獲機械化，促進山藥生產效率提供了理論依據。 1 設計方案及結構 1.1設計方案的優(yōu)化分析及確定 通過對山藥收獲機的現狀研究，對市場上已經開發(fā)成功的山藥收獲機的分析，總結山藥收獲機需要滿足的條件，分析現有山藥收獲機的優(yōu)缺點，最終確定山藥收獲機的最佳優(yōu)化方案。 首先總結設計山藥收獲機要完成的任務：1）通過山藥收獲機能實現山藥收獲的簡易化，提高山藥收獲的效率。2）此裝置在收獲山藥的時候不能損壞山藥的塊莖。3）山藥收獲機的設計要盡量簡易，方案要符合實際情況。設計方案可以投入生產，并且可以推廣。 其次通過對上述現有山藥收獲機的研究與考察，發(fā)現現階段山藥收獲機有兩個無法實現的難題：1）裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動來完成后續(xù)的采收。2）在后續(xù)人力采收的工程中，比較容易損壞山藥的塊莖。想要克服這些問題，必須盡量使山藥收獲機開溝后，山藥所在土塊要有所松動，使山藥與土壤的結合不在緊密。在裝置作業(yè)之后，人工收山藥的過程中，能夠更直接。這樣就能提高山藥的完整性，盡量少的破壞山藥的塊莖。 1.2 整體結構 山藥收獲機的組成部分大致可由支撐部分、動力部分、工作部分和傳動部分。 支撐部分：主要就是山藥收獲機的機架和山藥收獲機與拖拉機連接部分，用于支撐整個山藥收獲機能夠順利切協調的完成收獲工作。 動力部分：用于連接拖拉機傳輸的動力，把動力提供給山藥收獲機的傳動部分。 傳動部分：傳輸動力，并起到減速作用。 工作部分：這部分入土，用螺旋鉆桿開溝，達到收獲山藥的目的。 裝置選擇在山藥的兩側同時開溝，并且在開溝后利用一個簡易的裝置，來松動山藥種植行的土塊。這樣山藥采收的后續(xù)過程就能很大程度上減少人力，而且如果山藥所在土塊松動之后，人們后續(xù)收山藥的方式就不僅僅是從溝下一點一點挖掘，而是可以更直觀的，更簡易的收獲山藥。這樣一來，就減少了山藥塊莖的破壞。這個簡易的裝置不能給收獲機帶來太大的阻力，在此裝置之前的開溝裝置，能夠很好地提供前進的空間。利用送土器，在開溝后之后，將提升到地面的泥土放置到溝的兩側，機器走過的地方就開出了一道深溝。這樣，人就可以下去把山藥撿拾出來。設計構想簡圖如下圖1： 圖1 山藥收獲機整體結構 1.2 總體設計 山藥挖掘收獲機整體結構示意，如圖2所示。 圖2 山藥收獲機結構 1—花鍵軸，2—差速箱，3—絲杠，4—傳動軸，5—滑套，6—齒輪，7—齒輪，8—軸承座，9—齒輪，10—螺栓，11—架子，12—機架，13—送土器，14—螺旋鉆桿，15—帶輪，16—軸承座，17—螺帽 2.1.2 山藥收獲機的工作原理 以拖拉機為動力源，在拖拉機的尾部安裝一個螺旋鉆桿機構進行鉆土，前面的兩個螺旋鉆桿開溝，起到收獲機的開溝作用。在開溝之后利用安裝在機架后面的送土器將土放置到溝的兩側，起到提升山藥種植行土塊的作用，機器走過的地方就開出了一道深溝。 2 關鍵部件設計 2.1 傳動機構的設計 傳動機構的設計主要就是：根據拖拉機的輸出功率和輸出軸所需輸出功率，經過傳動機構的傳輸達到一個整機和諧工作的設計過程。即傳動齒輪和傳動軸的合理選擇。 2.2 送土器的設計 送土器的設計，可以更好的將螺旋鉆桿松動的土塊提升到溝的兩側，大大提升了山藥收獲裝置的優(yōu)越性。送土器要橫跨山藥種植行，與機架連接，起到固定的作用。送土器通過皮帶輪與拖拉機的皮帶輪相連，這樣拖拉機就能帶動送土器工作了。如下圖3-2所示： 圖3 送土器 2.3 軸的初步設計 根據山藥收獲過程中，開溝軸的實際工作情況，工作過程中，軸的轉速為200～300r/h左右。 3 山藥收獲機的整體結構設計 本次設計的主要內容有：1、山藥收獲裝置的整體結構設計。2、開溝螺旋鉆桿工作部分的設計，使收獲裝置更有效采收山藥。3、齒輪機構的傳動設計，符合拖拉機功率傳輸，使開溝軸得到適合的輸出功率。 3.1 箱體機架的設計 根據山藥收獲作業(yè)的要求，需要確定符合采收山藥裝置的總體結構設計，設計出特殊而且簡單的機架，機架不僅要起到對螺旋鉆桿和送土器的支撐作用，而且還對螺旋鉆桿起到提升和下降作用。如下圖4： 3.2 傳動方案的確定 傳動方案確定不僅要考慮輸入功率和輸出功率的轉換，還要考慮山藥收獲時的具體情況，比如山藥種植行之間的距離基本能確定工作周之間的距離，然結合減速器的校核，一起確定工作軸傳動齒輪的分度圓直徑。 裝置選擇配備24匹，17.7千瓦的拖拉機，裝置作業(yè)時，拖拉機轉速達到2000r/min。拖拉機與收獲裝置采用錐齒輪傳動，拖拉機傳動軸通過兩個錐齒輪將動力傳送到山藥收獲裝置的傳動軸上，傳動軸通過齒輪將動力傳送到螺旋鉆桿上，兩個螺旋鉆桿同速轉動。通過考察，確定山藥收獲裝置的開溝深度為1000mm，開溝寬度為400mm，開溝速度為400～500m/h[6] 。 4 結論 1. 此次此次設計的任務是山藥挖掘收獲機的設計。長期以來，山藥都是靠傳統的人力收獲，山藥的根莖較長，深入地下，難以采收，如果收獲技術不夠成熟，根莖破損率就會很高。通過這次設計發(fā)現現階段山藥收獲機有兩個無法實現的難題：1、裝置在開溝后仍然需要大量的人力勞動來完成后續(xù)的采收。2、在后續(xù)人力采收的工程中，比較容易損壞山藥的塊莖。根據設計要求設計出簡單而且特殊的機架，在機架上安裝螺旋鉆桿進行開溝。 畢業(yè)設計是作為我在大學學習階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學基礎知識和專業(yè)知識的一種綜合應用，是一種綜合的再學習、再提高的過程，這一過程對我的學習能力和獨立工作能力也是一個培養(yǎng)。這次的畢業(yè)設計工作總體來說，時間較長，畢業(yè)設計內容也較充實，每個同學都有各自重點深入的部分。 通過本次畢業(yè)設計我對山藥收獲機有了進一步的了解，也對三維設計軟件SolidWorks，可以熟練地進行軟件的操作。更重要的是學會了利用所學知識進行機械設計的方法和過程。 在設計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關的書籍、手冊以及老師的精心指導，都得到了解決，設計過程基本順利完成。 圖4 收獲裝置機架 參考文獻： [1] 繆明.山藥機械化種植技術的研究與開發(fā)[J];江蘇農機化.2002（2）：40-42. [2] 李壘,李善文.多功能山藥收獲機[P].中國專利：201310650116.5，2013.12.06 [3]倪凡喜.山藥收獲機[P].中國專利：201220165331.7，2012.04.18 [4] 王茂成.山藥收獲種植兩用機[P].中國專利：201110034816.2，2011.01.25 [5]李善文.山藥收獲機[P].中國專利：200510038969.9，2005.04.18 [6] 劉百合,劉保義.超低速拖拉機與開溝機 [J]. 農業(yè)機械, 2010.12:59-60.