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目 錄
1 緒論 2
1.1研究的目的和意義 2
1.2現(xiàn)狀及分析 2
1.2.1國外花生收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.2國內(nèi)花生收獲機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 2
2 振動篩式花生收獲裝置的設(shè)計原理 3
2.1設(shè)計依據(jù) 3
2.2設(shè)計方案的選擇與分析 3
2.3總體設(shè)計 4
2.4工作原理 4
3主要參數(shù)確定與關(guān)鍵部件設(shè)計 4
3.1主要參數(shù)確定 4
3.1.1花生收獲機(jī)的功率計算 4
3.1.2挖掘鏟主要參數(shù)的確定 5
3.1.4軸的校核 8
4結(jié)束語 10
致 謝 11
參考文獻(xiàn) 12
1 緒論
1.1研究的目的和意義
中國花生種植面積約為433萬hm2，是世界第二種植大國[1]。長期以來，由于花生種植、收獲和加工大都是靠人工完成的。勞動強(qiáng)度大、效率低。據(jù)初步估算，整個花生生產(chǎn)過程中，花生的收獲所用工時為整個過程的三分之一以上。而這一階段的作業(yè)成本占整個花生生產(chǎn)成本的50%以上。很顯然的，對花生收獲機(jī)械過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)是降低收獲時期作業(yè)成本，保證增產(chǎn)增收的有效方法。
針對我國尤其是山東、江蘇、河南、河北等省市花生收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀和發(fā)展的新形式要求，目前，國際經(jīng)濟(jì)趨于全球化,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械面臨著新的機(jī)遇和嚴(yán)峻考驗(yàn)研究設(shè)計花生收獲機(jī)，對提高我國花生收獲機(jī)械化水平具有重要意義[2]。
1.2現(xiàn)狀及分析
1.2.1國外花生收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國家，特別是美國，收獲形式為典型的兩段式收獲：即先用花生挖掘機(jī)將花生挖掘出來、除土后成條鋪放于田間，待花生晾干后，再用帶撿拾器的花生收獲機(jī)撿拾摘果。發(fā)達(dá)國家（地區(qū)）的機(jī)械化花生收獲主要有兩種技術(shù)模式，一種是以美國、加拿大、歐洲等國為代表的大型全程機(jī)械化分段收獲技術(shù)集成模式，由挖掘機(jī)、撿拾機(jī)、摘果機(jī)和秧蔓處理等設(shè)備分別完成挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)；另一種是以日本、韓國和中國臺灣省為代表的小型自走式聯(lián)合收獲技術(shù)模式，由一臺設(shè)備一次性完成花生收獲中的挖掘、清土、摘果、集果和秧蔓處理等作業(yè)。日本、韓國及中國臺灣省的種植制度、生產(chǎn)規(guī)模和氣候條件等與中國大陸較為接近，其花生聯(lián)合收獲技術(shù)裝備對我們具有較大的借鑒意義。花生聯(lián)合收獲和稻麥聯(lián)合收獲一樣，同樣有半喂入和全喂入之分，全喂入花生聯(lián)合收獲存在功耗大、傷果率高、夾帶損失大等問題。JohnDeere公司和KelleyManufacturing公司研制生產(chǎn)的花生分段收獲機(jī)械代表了世界最先進(jìn)的水平[3]。
1.2.2國內(nèi)花生收獲機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀
我國花生收獲機(jī)械化水平無論是同其他主要糧食作物相比，還是同世界發(fā)達(dá)國家相比，均處于較低水平?；ㄉ斋@機(jī)械正處于發(fā)展期，目前以分段收獲為主，部分地區(qū)用花生挖掘犁，少部分地區(qū)采用花生收獲（挖掘）機(jī)，聯(lián)合收獲技術(shù)剛剛起步。
聊城市農(nóng)機(jī)研究所與青島即墨市利源金屬制品廠聯(lián)合研制了4BH-2小型背負(fù)式聯(lián)合收獲機(jī)，取得了突破性發(fā)展。
山東雙力集團(tuán)也研發(fā)了4HD-1型花生聯(lián)合收獲機(jī)，可一次完成挖掘、分離、摘果、清洗、集果等作業(yè)。
同時，萊陽農(nóng)學(xué)院等單位研制了4H-2型花生收獲機(jī)，該機(jī)突破了以往機(jī)型挖掘鏟與分離鏈相配合的傳統(tǒng)工作方式，創(chuàng)建擺動挖掘原理，將挖掘與除土分離兩個機(jī)構(gòu)融為一體：收獲部件利用反平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動，實(shí)現(xiàn)了兩工作部件的等角度、反方向擺動，使機(jī)架承受的側(cè)向力相互平行，機(jī)組工作平穩(wěn)：收獲部件擺動前進(jìn)，工作阻力小。4H2型花生收獲機(jī)是目前應(yīng)用推廣較好的機(jī)械。該機(jī)械適應(yīng)當(dāng)前的種植體制,選用農(nóng)村普遍應(yīng)用的8.8～13 kW小四輪拖拉機(jī)為配套動力,可與多功能花生播種覆膜機(jī)配套使用,是唯一可以將殘膜同花生一起收起,減少地膜殘余量的有效機(jī)械。但該收獲機(jī)的主要參數(shù)未進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與理論分析，特別是重要的傳動部件沒有進(jìn)行最佳結(jié)構(gòu)與運(yùn)動參數(shù)的確定。工作時，有關(guān)參數(shù)需要逐步調(diào)試，影響花生收獲機(jī)的性能與作業(yè)質(zhì)量。為此，進(jìn)一步從理論上研究4H2型花生收獲機(jī)，對其主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,對推動花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
1.3傳動系統(tǒng)的運(yùn)動機(jī)理分析
4H2型花生收獲機(jī)主要由限深輪、傳動軸、偏心傳動輪、連桿、長擺桿、立軸、收獲部件、長連桿、擺桿、懸掛裝置、機(jī)架等零部件組成。工作過程中，花生收獲機(jī)在拖拉機(jī)的牽引下一方面前進(jìn)，一方面動力通過拖拉機(jī)的動力輸出軸、萬向節(jié)、傳動軸，帶動偏心傳動輪以一定的速度轉(zhuǎn)動：偏心膠帶輪則通過連桿帶動長擺桿運(yùn)動，隨之帶動長連桿、擺桿運(yùn)動。由于長擺桿、擺桿分別通過立軸、收獲部件。由于挖掘鏟后部連接的縱向分離柵條在不停地作扇形擺動，使得被挖起的土壤和花生的混合體松碎。密度大的土壤在運(yùn)動中從柵條間隙中落下：而密度小的花生莢果，在運(yùn)動中上浮，實(shí)現(xiàn)了花生與土壤良好分離。隨后花生植株繼續(xù)向后歸攏輸送，最后整齊地平鋪在挖掘后的地面[4]。
1.4國內(nèi)外研究存在問題
（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、拆卸不方便，操作不便；
（2）采用機(jī)械振動的方式采收花生，其偏心振動頻率高、振幅小，按要求正確操作；
（3）生產(chǎn)率較低，采凈率低，范圍不廣。
1.5研究的內(nèi)容與方法
根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的花生收獲機(jī)研究現(xiàn)狀與萊陽農(nóng)學(xué)院等單位研制了4H-2型花生收獲機(jī)密植模式的特點(diǎn)急需開發(fā)適于結(jié)構(gòu)簡單，收獲效果好，對花生損傷少的收獲裝置。該課題的主要研究內(nèi)容有：依據(jù)花生收獲裝置的特點(diǎn)，設(shè)計出花生收獲機(jī)，并利用Autodesk、Solidworks等軟件進(jìn)行繪圖與實(shí)體繪制設(shè)計出花生收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)主要由設(shè)備主要包括底盤、傳動系統(tǒng)和作業(yè)組件，整體采用側(cè)向配置式，底盤采用450型半喂入稻麥聯(lián)合收割機(jī)底盤等組成：動力設(shè)備提供動力，使整個收獲裝置向前行走；除雜與收集裝置負(fù)責(zé)收集與除雜工作：傳動系統(tǒng)采用分路傳動，并配有液壓無級變速系統(tǒng)；作業(yè)組件包括扶禾裝置、挖掘裝置、夾持輸送裝置、清土裝置、摘果裝置、清選系統(tǒng)和集果系統(tǒng)等。試驗(yàn)考核和示范應(yīng)用表明，該機(jī)性能穩(wěn)定，作業(yè)順暢，主要指標(biāo)為：果實(shí)損失率2.3%，摘果破損率0.45%，果實(shí)清潔度99%，設(shè)備可靠性系數(shù)96.2%，各項檢測指標(biāo)均達(dá)到或超過該機(jī)的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)。
討論分析了收獲機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)，參考動力設(shè)備參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量減小功率消耗。根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式計算出收獲機(jī)移動所需的功率，根據(jù)該功率選擇合適的動力設(shè)備。
該課題應(yīng)用的研究方法：理論設(shè)計、繪制模擬樣機(jī)圖并進(jìn)行仿真模擬。既要保證工作要求，又要盡量使其結(jié)構(gòu)簡單。
2 振動篩式花生收獲裝置的設(shè)計原理
中國對花生收獲機(jī)械裝置的研究正處在發(fā)展時期，花生收獲機(jī)械大面積的推廣還需要一段時間，農(nóng)村分散經(jīng)營的生產(chǎn)體制和農(nóng)民的消費(fèi)水平，東部與西部地區(qū)的差別，對產(chǎn)品、技術(shù)需求的遞進(jìn)趨勢以及廣大農(nóng)村中小型拖拉機(jī)擁有量大的特點(diǎn)，決定了在今后一段時期內(nèi)，中國仍然要以中小型花生收獲機(jī)械與裝置為主要的研究和推廣對象[5]。
但是，國內(nèi)對花生收獲裝置的理論研究有待深入，研究工作還基本停留在試制與試驗(yàn)階段，對花生收獲裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、具體的工作情況及規(guī)律性的深入研究尚沒有報道;而現(xiàn)有的花生收獲技術(shù)的理論著作過于老化，新理論和學(xué)術(shù)研究性文章比其它農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)理論相對偏少，且深度不夠，學(xué)術(shù)價值較低，致使收獲機(jī)械與裝置有效供給不足，小型機(jī)具多，優(yōu)質(zhì)機(jī)械過少，大中型農(nóng)機(jī)具跟不上發(fā)展需要，收獲裝置不能滿足花生生產(chǎn)實(shí)際的需求，影響了新裝置的開發(fā)改進(jìn)，最終影響了花生種植業(yè)戶購買機(jī)具的積極性。
因此，加強(qiáng)理論研究，加快理論與實(shí)踐的結(jié)合速度，研制出適合中國當(dāng)前國情、性能穩(wěn)定、高效優(yōu)質(zhì)的新型花生收獲裝置，以滿足國內(nèi)現(xiàn)階段廣大花生種植用戶及市場的迫切需求，應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)階段中國花生生產(chǎn)機(jī)械化研究的主要方向。
2.1設(shè)計依據(jù)
（1）符合中國國情
中國農(nóng)村人口多、土地少，且分散經(jīng)營，大型農(nóng)機(jī)具.保有量少，而中小型拖拉機(jī)擁有量大。所以，針對中國現(xiàn)階段農(nóng)村生產(chǎn)的實(shí)際狀況，所設(shè)計的花生收獲裝置應(yīng)以配用中小型動力為主。
（2）作業(yè)可靠、減少收獲損失
根據(jù)山東省質(zhì)量監(jiān)督局發(fā)布的《山東省地方標(biāo)準(zhǔn)～農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)質(zhì)量花生機(jī)械收獲》和農(nóng)藝要求，所設(shè)計的花生收獲裝置應(yīng)達(dá)到的性能指標(biāo)為:
配套動力:11～13.2kW小型四輪拖拉機(jī)
生產(chǎn)率:0.1～0.13hm2/h
損失率:3%
莢果破碎率:1%
（3）結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本
為便于花生收獲裝置的推廣和使用，考慮到中國現(xiàn)階段廣大花生種植戶的消費(fèi)水平，在保證收獲裝置作業(yè)質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，真正使廣大農(nóng)民買得起、用得上。
2.2設(shè)計方案的選擇與分析
傳統(tǒng)的花生收獲裝置大多采用挖掘鏟和抖動鏈相組合的方式。這種裝置是20世紀(jì)70年代中國從美國引進(jìn)和消化吸收后推廣應(yīng)用的，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、動力消耗大、可靠性差，而且收獲損失偏高、花生蔓鋪放雜亂，不便于人工揀拾。
本文所設(shè)計的收獲裝置擬采用將挖掘和分離兩項功能溶為一體的全新結(jié)構(gòu)，以減少功耗、機(jī)體尺寸以及收獲損失;并對動力傳遞系統(tǒng)和操縱裝置進(jìn)行合理配置，確保動力傳遞高效可靠，操縱調(diào)整簡便。
由于花生的種植模式是兩行壟作，所以收獲裝置的挖掘部件應(yīng)為兩個挖掘鏟，在收獲裝置作業(yè)過程中擬使挖掘鏟以一定的頻率擺動前進(jìn)，即擺動式挖掘。這樣，可以最大限度地減少土壤對工作機(jī)組的阻力，降低機(jī)組功耗。
為減少機(jī)構(gòu)尺寸，簡化結(jié)構(gòu)，收獲裝置的分離部件擬附著在挖掘部件上，在作業(yè)時，通過挖掘部件的擺動使分離機(jī)構(gòu)將花生與泥土分離。
所以，設(shè)計方案的選擇主要是傳動系統(tǒng)的選擇和挖掘分離裝置的確定。
2.3總體設(shè)計
該機(jī)主要由挖掘鏟、振動篩、行走輪、傳動裝置及機(jī)架等組成。
挖掘鏟的作用是鏟斷花生主根、掘起秧土，并將掘起的土壤和花生秧果傳輸?shù)角逋裂b置上。對挖掘鏟的要求是前行阻力小、挖掘深度穩(wěn)定、耐磨損、碎土性好、自潔性好、制作工藝方便等。本機(jī)挖掘鏟采用整體單鏟式平鏟，并在其后端設(shè)有碎土柵，以增加其破碎土功能，也是花生秧果從挖掘鏟升運(yùn)到振動篩的銜接部件。挖掘鏟選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，固定連接在機(jī)架的前下部?；ㄉ斋@機(jī)的清土裝置目前主要有抖動升運(yùn)鏈?zhǔn)胶驼駝雍Y式兩種，振動篩式結(jié)構(gòu)緊湊、清土效果好、傷果率低等特點(diǎn)，但較抖動升運(yùn)鏈?zhǔn)秸w震動較大。綜合考慮本設(shè)計采用振動篩式清土裝置，振動篩柵條為縱向排布，柵條中心距可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼗ㄉ贩N（主要是花生果大?。﹣泶_定，為便于將花生秧果成條鋪放到遠(yuǎn)離未收取區(qū)的已收區(qū)，振動篩設(shè)計為下傾式，振動篩通過機(jī)架兩側(cè)的連桿與機(jī)架鉸接，由前上部的偏心驅(qū)振裝置驅(qū)動作往復(fù)振動，驅(qū)振裝置上配有偏心平衡塊裝置。為防止作業(yè)時秧草纏繞設(shè)備和機(jī)器內(nèi)側(cè)挑鄰行花生秧蔓。傳動系統(tǒng)采用帶組合傳動，分別將拖拉機(jī)的輸出動力傳輸?shù)絺?cè)向切割器與篩動裝置。設(shè)備兩側(cè)配有充氣式橡膠行走輪，行走輪直徑為405mm，寬度為100mm。
2.4工作原理
此類振動篩式花生收獲機(jī)作業(yè)時，拖拉機(jī)帶動收獲機(jī)具前行，挖掘鏟以一定角度鏟入土中（挖掘深度通常在100～150mm），將花生主根切斷，并將掘起的土壤和花生秧果輸送到振動篩上。掘起的土壤和花生秧果進(jìn)入往復(fù)運(yùn)動的振動篩，將花生和沙土不斷地向后振動輸送，大部分沙土被振落至篩下，實(shí)現(xiàn)清土目的，花生秧果和少部分未去除的沙土隨后從振動篩的側(cè)尾端被拋送到已收區(qū)，實(shí)現(xiàn)成條鋪放，待田間晾曬后再進(jìn)行揀拾作業(yè)。行走輪安裝在機(jī)架上，通過選用不同的定位孔可調(diào)節(jié)行走輪的安裝高度，調(diào)節(jié)挖掘鏟的挖掘深度和入土角。
本機(jī)的主要特點(diǎn)：采用側(cè)尾振動篩清土裝置，清土效果好、條鋪效果好、可靠度高、損失率低；偏心塊與振動篩采用等慣量反配置自平衡設(shè)計，不僅可同時實(shí)現(xiàn)清土和輸送一體化功能，而且具有震動小、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、駕乘舒適等特點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)行走輪安裝高度，來調(diào)整挖掘深度和挖掘鏟入土角，操作簡單方便；11～13.2 kW 拖拉機(jī)即可帶動，與現(xiàn)階段大多數(shù)農(nóng)戶擁有的小四輪拖拉機(jī)相適應(yīng)，具有適配動力廣，投資少，收效快等特點(diǎn)。
3主要參數(shù)確定與關(guān)鍵部件設(shè)計
3.1 主要參數(shù)確定
參照相關(guān)花生收獲機(jī)的技術(shù)參數(shù)和雙行振動式馬鈴薯挖掘機(jī)功率選定原則，本設(shè)備適配動力功率為11～13.2 kW的拖拉機(jī)，每次收兩行，預(yù)期生產(chǎn)率為：0.07～0.1 hm2/h，根據(jù)花生主產(chǎn)區(qū)種植的寬窄行距實(shí)際情況，選定作業(yè)幅寬為550mm，因此確定挖掘鏟的寬度為430mm，同時采用入土角與振動篩升運(yùn)角一致設(shè)計原則，選定挖掘鏟入土角為25°。挖掘深度設(shè)計為100～150mm可調(diào)，通過調(diào)節(jié)行走輪在機(jī)架上的上下安裝位置實(shí)現(xiàn)。振動篩組振動由偏心輪帶動，偏心距為1cm。
3.1.1 花生收獲機(jī)的功率計算
花生收獲機(jī)所需的總功率可分為3部分，即挖掘裝置及地輪行走所需的功率 振動篩所需的功率 和機(jī)械傳動消耗的功率 。
（3-1）
（3-2）
式中 P～平均牽引阻力，P=4808.7N；
G～花生收獲機(jī)質(zhì)量，G=2234N；
f～綜合摩擦系數(shù)，f=0.25～0.5；
K～土垡抵抗變形的性能系數(shù) K=0.2～l；
～動態(tài)阻力系數(shù)，取kg/s2·cm4；
～機(jī)組前進(jìn)速度，；
a～挖掘深度，a=l2cm；
B～挖掘幅寬，B=60cm；
～摩擦阻力，包括挖掘鏟和溝底、溝壁之間及輪軸之間的阻力，地輪對土壤的滾動阻力及摩擦阻力，；
～土垡變形的阻力，；
～動力變化阻力，即土壤動量變化時所產(chǎn)生的阻力，；
（3-3）
式中 ～牽引阻力利用系數(shù)，取=0.8-0.9。
（3-4）
式中 ～分離鏈上土壤的百分含量；
～土壤的容重。
（3-5）
式中 ～機(jī)械傳動效率。
則花生收獲機(jī)所需的總功率為：
=8.1kW （3-6）
故采用8.8kW以上的四輪拖拉機(jī)作為配套動力。所以11～13.2kW的拖拉機(jī)作為動力配套裝置可以使用。通過傳動部件的運(yùn)動機(jī)理與參數(shù)分析，得到了該部件主要參數(shù)間的關(guān)系表達(dá)式與傳動部件的運(yùn)動規(guī)律，為進(jìn)一步的分析研究提供了理論依據(jù)。
3.1.2 挖掘鏟主要參數(shù)的確定
如圖3-1所示:三角形平面鏟的主要參數(shù)有入土角α、鏟面長度L、鏟刃斜角γ、鏟面寬度B和鏟后端高度h等。
圖3-1 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)
（1）入土角α
挖掘鏟入土角較小時，其入土性能差，鏟面上土壤后移速度較快，漏土較少；當(dāng)入土角較大時，入士性能好，但阻力增大，土壤后移速度減慢，易雍土。機(jī)器前進(jìn)作業(yè)時，位于鏟面上的土壤受力情況如圖3-2所示。
圖3-2 鏟面受力分析
利用達(dá)朗伯原理，為使土壤能夠后移應(yīng)滿足：
（3-7）
式中：P-沿著挖掘鏟移動的掘起物所需的力;
R-鏟對上壤的反作用力;
T-鏟面與上壤的摩擦力;
G-掘起物的重力;
α-挖掘鏟的入上角;
μ-上壤對鏟的摩擦系數(shù)μ=tgφ,φ為掘起物與鏟面之間的摩擦角。
簡化（7）式得：
pGtan(α+μ) （3-8）
式（8）表明牽引阻力P與挖掘鏟的入土角α為正切函數(shù)關(guān)系，在不同土質(zhì)中作業(yè)時，入土角的改變對阻力P的影響規(guī)律如圖3-3中曲線所示。當(dāng)φ較小時，曲線變化平緩，隨著φ增大，曲線變陡，說明入土角的改變對牽引阻力的影響，在重質(zhì)土壤中比在輕質(zhì)土壤中敏感，當(dāng)入土角α較小時，牽引阻力P隨α 增長較慢，當(dāng)α以后，牽引阻力急劇上升，因此，挖掘鏟的入土角應(yīng)取α為宜。
（2）鏟面長度 L
鏟的長度 L分為L1和L2，L1是挖掘鏟的入土長度，L2是鏟在地面以上過渡部分的長度。
入土長度由圖3-2可得：
（3-9）
式中H-挖掘深度。
花生結(jié)果通常在地表以下100mm深處，取挖掘深度H=120mm，L1隨α的變化如圖3-3中曲線所示，入土部分長度L1隨入土角α的增大而減小，當(dāng)α取較小值時L1會較長，入土性能差且結(jié)構(gòu)不緊湊，一般取α>，這里取α=。由公式（3-9）得L1284mm。
過度部分長度L2 ：
過渡部分L2為土壤和花生向分離裝置輸送的必經(jīng)區(qū)段，土壤在這里將發(fā)生膨松、變形，并消耗動能，過渡部分長度L2應(yīng)盡量短，以便土壤在鏟面上的后移速度未達(dá)零值之前，就被送至分離裝置。
L2的長度可根據(jù)能量守恒定律確定。設(shè)質(zhì)量為m的掘起物，在L2區(qū)段的始點(diǎn) A的速度為VA，移到B點(diǎn)時的速度為VB，掘起物由A點(diǎn)向上移動到B點(diǎn)時，其動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，
將AG、AF帶入（10）式得：
（3-11）
式（3-11）表明，當(dāng)速度VA增大時，L2增加很快，有利于土壤上升和后移。所以，在確定時L2應(yīng)考慮工作檔位。當(dāng)入土角α取較大值時，L2應(yīng)減小。另外L2隨μ 增大而減小。所以實(shí)際設(shè)計挖掘鏟時，為減少摩擦力，避免壅土，將挖掘鏟入土部分的一段和過渡部分設(shè)計為柵條式，以便于土壤順利后移，并使部分土壤分離。根據(jù)以上條件取L2266mm。
（3）鏟刃斜角γ
挖掘鏟工作時!切斷根蔓的能力主要取決于鏟刃斜角γ。γ 過大時，根蔓易纏結(jié)鏟刃，嚴(yán)重時產(chǎn)生堵塞。γ過小時，根蔓不易被切斷而發(fā)生滑脫現(xiàn)象。
圖3-4 鏟刃劃切受力分析
如圖3-4所示，設(shè)φ為根蔓和土壤對挖掘鏟鏟刃的摩擦角，P為作業(yè)時土壤對鏟的反作用力，則P沿挖掘鏟鏟刃的分力Q=Pcosγ使根蔓和土壤后移，阻止根蔓和土壤向后滑移的摩擦力T=Rtanφ式中R=Psinγ為使根蔓能滑離鏟刃，產(chǎn)生滑切的條件是Q>T 即Pcosγ>Psinγtanφ化簡該式得：
γ=-φ （3-12）
為使挖掘鏟具有良好的切割性能，鏟刃斜角的選擇應(yīng)滿足式（12）。γ越小滑切性能越好，但在幅寬不變時鏟刃斜角γ減小會增加鏟刃長度，使整機(jī)縱向尺寸變大，對機(jī)組的提升和行走均不利。因此鏟刃斜角不宜過小，土壤對鋼的摩擦系數(shù)tanφ=0.4～0.8，所以γ<～一般γ取為左右。為了使未切割的莖葉和雜草順利地滑出鏟刀，鏟刃末端應(yīng)離機(jī)器側(cè)板及其他零件40mm以上的距離。因此，所設(shè)計的鏟刀刃角度取。（4）鏟面寬度B
鏟的寬度主要取決于花生地下分布寬度、行距的不均勻性、植株對垅中心的偏移和機(jī)器工作行駛時的偏差。一般單行花生收獲機(jī)挖掘鏟的寬度不小于400mm～600mm可按下式計算：
（3-13）
式（13）中b—花生分布平均寬度(mm)
—花生分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(mm)
c—機(jī)器行駛偏差，可取 c=50～80mm。
根據(jù)以上條件取B1=430mm。
在保證鏟刃的自動清理和良好的入土性能及碎土能力的前提下，從理論上推導(dǎo)出挖掘鏟的入土角、鏟面長度、鏟刃斜角、鏟面寬度的計算方法，為設(shè)計挖掘鏟提供了理論依據(jù)。
（5）鏟面離地表最高距離hα
根據(jù)以上計算確定鏟面長度為L=L1+L2=550mm，入土角α=。
h=sinα·L=233mm
hα= h－H=233mm－120mm=113mm
所以確定鏟面離地表最高距離h=233mm
3.1.3平行連桿機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)及行走輪的設(shè)定
振動篩組由平行連桿機(jī)構(gòu)練接，振動篩傾斜角（相對水平位置）為0.5o ，使得在運(yùn)動過程中振動篩上的所收獲的花生有向下的加速度，保證收獲的花生可以順利脫土并滑落到滑板實(shí)現(xiàn)一側(cè)倒伏。根據(jù)Solidworks實(shí)體作圖得出連接振動篩一側(cè)的兩根桿的桿長為670mm，距離為250mm。設(shè)定振動篩的振幅為12mm，則根據(jù)實(shí)體圖得出連桿比例為1：10，所以偏心輪的偏心距為1.2mm。
行走輪高度為人工可調(diào)，輪直徑為405mm，寬為200mm。支架上設(shè)有空，可通過螺栓連接來調(diào)節(jié)高度。行走輪裝置如圖3-7所示。
圖3-8 行走輪
3.1.4軸的校核
軸在實(shí)際工作中，承受各種載荷。設(shè)計計算是確保軸可以承受載荷、可靠工作的重要保證。根據(jù)軸的失效形式，對軸的計算內(nèi)容通常為強(qiáng)度計算、剛度計算和臨界轉(zhuǎn)速計算。軸如圖3-9所示?
圖3-9 軸
考慮軸的剛度、強(qiáng)度、及耐摩性要求，并且考慮材料成本等問題，選擇了45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使HBS達(dá)到217-255，查機(jī)械設(shè)計手冊確定軸的直徑，軸的直徑為30mm，軸上的鍵槽用于連接皮帶輪和凸輪，下面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。
集中載荷作用于凸輪，在草稿上繪制受力簡圖，得出：
（1）凸輪上作用力大小
轉(zhuǎn)矩
偏心輪最小處直徑為59.88mm
圓周力
徑向力
軸向力
（2）求軸承上軸承的支反力及主要截面彎距
截面處彎距為
（3）求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎距
截面處的彎距為
（4）截面處垂直面和水平面的合成彎距
（5）按彎距合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎距和扭矩的截面的強(qiáng)度，取=0.6，計算應(yīng)力：
查表得，由于，故安全。
軸承座的選用及壽命計算：
軸承座的選擇：
選擇深溝球軸承，型號為6207，因?yàn)橹饕惺軓较蜉d荷，當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。而且價格最低。
軸承座的壽命計算：
由設(shè)計手冊可查得 6207軸承的基本額定動載荷，基本額定靜載荷。具體計算如下：
（1）計算兩軸承的內(nèi)部軸向載荷
（2）計算兩軸承的軸向載荷
左端軸承
右端軸承
（3）計算兩軸承當(dāng)量動載荷
載荷平穩(wěn)，查得載荷系數(shù)
同理可知：
（4）計算軸承壽命
工作溫度低于120度，查的溫度系數(shù)
左端軸承
右端軸承
經(jīng)過上面的計算，可以得出左端軸承比右端的容易失效，應(yīng)該在5482小時也就是工作7.6個月后換，右端的只要3年換一次就可以。
3-10 受力圖
4結(jié)束語
本文通過對花生的產(chǎn)量，及對國內(nèi)花生收獲機(jī)的情況分析，通過運(yùn)算得出各組件的參數(shù)，設(shè)計出了包括可調(diào)節(jié)行走輪、振動篩、可調(diào)節(jié)高度的挖掘鏟、傳動輸出組件等。根據(jù)圖得出一些無法計算的數(shù)據(jù)，并利用此軟件中的強(qiáng)度試驗(yàn)證明機(jī)器的一切部件達(dá)到使用要求。
設(shè)計成功的振動篩式花生收獲機(jī)適用于花生分段收獲作業(yè)模式，可完成花生挖掘、清土、鋪放功能，本機(jī)用于花生收獲，節(jié)省工時，減緩農(nóng)村勞力不足，降低收獲作業(yè)成本。
致 謝
通過這一階段努力，我的畢業(yè)論文《振篩花生收獲機(jī)械機(jī)的設(shè)計》終于完成了。此時意識到大學(xué)四年的求學(xué)生涯即將結(jié)束，在大學(xué)階段，我在思想上和學(xué)習(xí)上都受益匪淺。這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和關(guān)心、支持和努力是分不開的。
論文從選題到做論文這幾個月的時間里，我深刻體會到畢業(yè)論文創(chuàng)作過程的艱辛并為能夠經(jīng)歷這種歷練心存感激。感謝那些給予我無私幫助與熱情幫助的老師、同學(xué)和朋友。正是在他們的幫助和鼓勵下，才使我能夠順利提交這篇論文。在此，向所有關(guān)心與支持我的人致謝！本論文是在范修文老師的悉心指導(dǎo)下完成的。范老師以特有的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、淵博知識與開闊思路指導(dǎo)本文的寫作，從論文的選題到形成開題報告以及論文的一稿二稿再到最后定稿過程中，自始自終得到了指導(dǎo)老師的無私幫助。同時，指導(dǎo)老師勇于探索和求知的精神、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)風(fēng)范、把握科學(xué)前沿和追求創(chuàng)新的意識深深地銘刻在學(xué)生心里，使我受益終身，在此，謹(jǐn)向指導(dǎo)老師范修文老師致以由衷的感謝和崇高的敬意！
感謝農(nóng)機(jī)12屆各位同窗好友四年來給予我的無私幫助。感謝四年里指導(dǎo)我學(xué)習(xí)的各位老師，你們教會了我很多科學(xué)知識，做人之道。是你們的支持和付出給予叫我戰(zhàn)勝困難的堅韌力量！論文的最終完成建立在學(xué)術(shù)界前輩的大量探索研究結(jié)果基礎(chǔ)之上，本文的很多地方應(yīng)用了他們的研究成果和學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，在此謹(jǐn)致謝意。
最后，再次向關(guān)心我和幫助我的所有老師、同學(xué)、朋友及家人致以由衷的謝忱！
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12 屆畢業(yè)論文
花生收獲機(jī)械設(shè)計
學(xué)生姓名 趙 歡
學(xué) 號 8031208104
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 12-1
指導(dǎo)老師 范修文
日 期 2012 .06
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
前 言
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程,是對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識的全面總結(jié)。
本組畢業(yè)設(shè)計題目為《花生收獲機(jī)械》。在畢業(yè)設(shè)計前期，我溫習(xí)了《畫法幾何工程制圖》、《機(jī)械CAD制圖》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》等知識，并查閱了CAD圖紙標(biāo)示等規(guī)范。在畢業(yè)設(shè)計中期，我們通過所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中同學(xué)之間齊心協(xié)力、互助合作，發(fā)揮了積極合作的團(tuán)隊精神。在畢業(yè)設(shè)計后期，主要進(jìn)行設(shè)計手稿的電子排版整理，并得到老師的審批和指正，使我圓滿地完成了設(shè)計任務(wù)，在此我表示衷心的感謝。
畢業(yè)設(shè)計的兩個月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，使我加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的理解，鞏固了專業(yè)知識，提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練掌握了各種CAD設(shè)計制圖軟件，以及多種結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。以上所有這些從不同方面達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求。