小型马铃薯收获机设计【三维PROE】

小型马铃薯收获机设计【三维PROE】,三维PROE,小型,马铃薯,收获,设计,三维,PROE 小型马铃薯收获机设计演讲稿 第一章 绪论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。2)马铃薯机械化收获是产业化发展的需要。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。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。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。6)马铃薯收获是时间紧，耗工多的一项作业。1.2 研究内容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-完善设计第二章 马铃薯收获机总体方案设计2.1整体布局的设计本任务设计的马铃薯收获机与80-100马力的拖拉机配套作业，挂接方式为后悬挂，作业时需对行。其传动图如图1如下图1 传动图1、万向联轴2、链轮 3、减速器4、动力输出轴 5、输送链驱动轴 6、抖动轮轴2.2工作原理本机主要由V带、减速器、抖动轮、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。拖拉机产生动力通过减速器和带轮将所需要的动力传送到链轮上，链轮带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的马铃薯向机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得马铃薯在输送的过程中实现马铃薯与土的分离，而达到了分离的目的。最后马铃薯落入收集箱中。第三章 传动比的确定与减速器选择3.1传动比的确定3.2减速器的选择由于其传动比为2，所以可以从市场上选择传动比为2的减速器，其型号为ZDY，ZDZ100型圆柱齿轮减速器。第四章 机械传动部分计算4.1功率的计算4.2传动比4.3链轮之间的链传动设计4.4 轴的设计4.5轴的校核4.6 键的校核4.7 轴承的校核第五章 主要部件的设计5.1 挖掘部件的设计5.2 挖掘铲的设计5.3挖掘装置的设计5.4 分离部件的设计5.5 地轮和机架的设计第六章 三维图的设计图6-1 支架图6-2 螺栓图6-3轴承座图6-4 三角板图6-5 压板图6-6 链条图6-7 拨动盘图6-8 连杆图6-9 叉形支架图6-10 侧板图6-11 圆形压板图6-12 支撑杆图6-13 支撑架图6-13 链轮图6-14 减速箱图6-15 总装配图 梧 州 学 院 毕 业 论 文 论文题目 小型马铃薯收获机 系 别 电子信息工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师（签名） ××× 完成时间 2013 年 5 月 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 30 第二章 马铃薯收获机总体方案的设计 拉机产生动力通过减速器和带轮将所需要的动力传送到链轮上，链轮带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的马铃薯向机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得马铃薯在输送的过程中实现马铃薯与土的分离，而达到了分离的目的。最后马铃薯落入收集箱中。 2.1整体布局的设计 本任务设计的马铃薯挖掘机与80-100马力的拖拉机配套作业，挂接方式为后悬挂，作业时需对行。该机主要由悬挂机架、转动输送筛、挖掘铲及铲架、切土圆盘刀、传动机构、摆动筛等机构组成。铲架通过螺栓安装在悬挂机架的侧板上，在铲架上安装有挖掘铲。在机架上焊有2点悬挂的地方，与拖拉机的悬挂机构相连。在机架中部安装有传动机构，它由传动箱、一对锥齿轮和传动轴组成。传动机构通过传动轴与拖拉机的动力输出轴连接，拖拉机的动力传动到转动输送筛和摆动分离筛上，使转动输送筛转动，将挖掘出的马铃薯输送到摆动筛上达到分离效果。转动输送筛的主动轴的转动作用由链条带动，从而使转动筛达到转动的效果。传动机构末端上有一偏心轮，偏心轮使与其相连的连杆一端作回转运动，在连杆另一端带动摆动筛使其摆动，使马铃薯和土壤达到分离的效果。 其传动图如图4： 图4 传动图 1、万向联轴2、链轮 3、减速器 4、动力输出轴 5、输送链驱动轴 6、抖动轮轴 2.2工作原理 拖拉机通过悬挂机构牵引马铃薯收获机前进，拖拉机的动力输出轴与收获机的机传动机构通过传动轴相连接，在拖拉机启动后，结合动力输出轴使其转动，并通过传动机构传送动力，使转动输送筛转动、摆动筛转动摆动；在拖拉机前进过程中，挖掘铲挖出土垡，土垡沿挖掘铲传到转动输送筛上进行初次分离，然后由传动筛输送到摆动分离筛上再次分离，在摆动筛的摆动作用下薯块和泥土分离，并将薯块成条状铺放在挖掘机的后面，以便捡拾。 本机主要由V带、减速器、抖动轮、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。拖拉机产生动力通过减速器和带轮将所需要的动力传送到链轮上，链轮带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的马铃薯向机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得马铃薯在输送的过程中实现马铃薯与土的分离，而达到了分离的目的。最后马铃薯落入收集箱中。 2.3主要性能参数 马铃薯主要性能参数见表1所示： 表1 马铃薯主要性能参数 作业宽度 1700 mm 作业行数 2 行 作业深度 150 mm 配套动力（拖拉机） 80-100 马力 第三章 传动比的确定与减速器的选择 3.1传动比的确定 该多功能马铃薯收获机的配套动力为80-100马力的拖拉机， 80-100马力=59-73.5KKW 拖拉机其输出轴的转速为540r/min，通过一级减速器和链条传动， 设其总的传动比 减速器的传动比。链条的传动比 3.2减速器的选择 由于其传动比为2，所以可以从市场上选择传动比为2的减速器，其型号为ZDY，ZDZ100型圆柱齿轮减速器。 第四章 机械传动部分计算 4.1功率的计算 1、输入功率的计算 选择拖拉机型选择功率80马力（功率为59KW）的柴油机。 2、 传动效率 查《机械设计手册》得： 减速器的损失：=0.97 链传动的损失：=0.96 滚动轴承：= 轴系效率：=0.98 由以上算出的总的传动效率： ==0.83 所以链轮的输出功率为 4.2传动比 根据传动比的一般分配原则，我们应该使各级传动的承载能力接近相等，考虑到在骑乘马铃薯收获机时一般分配的传动比为2.5左右，为了适应和习惯在陆地上的运动习惯及降低生产成本，我们这里就优先选用链传动比为2.5的传动比。 4.3链轮之间的链传动设计 4.3.1 设计要求 确定链条型号、链节数、排数、链轮齿数、、链轮结构、材料、几何尺寸、中心距、压轴力、润滑方式、张紧装置 已知设计条件：低速平稳运转，传动2.5。 链轮材料的选择 链轮的材料应当能够满足强度和耐磨性的要求。在低速、轻载、平稳传动中，链轮可采用中碳钢制造；中速、中载时，采用中碳钢淬火处理，其硬度＞40HRC～45HRC;高速、重载、连续工作时的传动，采用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火（如用15、20Cr、12CrNi3等钢淬硬至55HRC～60HRC）或中碳钢、中碳合金钢表面淬火。 本多功能马铃薯收获机为中速、中载，所以采用中碳钢淬火处理，其硬度＞40HRC～45HRC。 4.3.2 设计过程 （1）选择链轮齿数、 在17-114之间选取齿数。 （2）计算当量的单排链的计算功率 根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动的功率修正为当量的单排计算功率 ，查《机械设计》表9-6得 ，查《机械设计》图9-13得 ，由于是单排链，所以 故 （3）确定链条型号和节距 链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮转速由《机械设计》图9-11得到。然后由《机械设计》表9-1确定链条节距p 。 确定链条型号为：08A 确定链条节距为：12.7 （4）计算链节距和中心距 初选中心距，按下式计算链节数 将圆整为偶数 链传动的最大中心距为： 式中，为中心距计算系数，查《机械设计》表9-7得=0.24907 （5）计算链速，确定润滑方式 根据链速V，查《机械设计》图9-14得，润滑方式为定期人工润滑 （6）计算链传动在轴上的压轴力 有效圆周力N 压轴力==1.10x59.49=65.439 N （7）设计总结 链轮 大链轮 小链轮 齿数 45 18 分度圆直径() 181.43 73.41 齿顶圆直径() 186 80.00 齿根圆直径() 173.51 65.49 分度圆弦齿高() 3.00 4.00 齿侧凸缘直径() <164.25 <58.71 节距() 12.7 轴间距() 623.148 链长() 1270 链节数() 130 链速() 0.57 链号 08A 4.4 轴的设计 4.4.1链轮上力的计算 转矩=9550000=9550000x48.15/150=1950110N.mm 4.4.2材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。 4.4.3计算轴的最小直径 查《机械设计》表15-3可取=120， 由于轴的直径小于100mm，且由3个键槽，故将轴径增加15%，即 d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm 将轴径圆整为标准直径，取d=10 mm 4.4.4轴的结构设计 1、轴的外形结构 2、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度。 （1）、根据内径可得d67=30 mm，根据的宽度可得出L67=20 mm，右侧采用轴肩定为，取d78=38 mm，L78=11 mm。 （2）、初选深沟球轴承D6204，其尺寸为dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根据装配关系取L45=L910=15 mm 。 （3）、5处为一定位轴肩，故取d56=d89=25 mm，根据装配关系，计算得L56=L89=383 mm 。 （4）、3处为一定位轴肩，故取d23=d910=16 mm，根据装配关系，计算得L23=L910=33 mm。 （5）、1处为轴的最小直径d=10 mm，攻螺纹，与螺母配合，选择螺母为 GB/T 6172.1。通过查《机械设计手册》的螺母厚度m=5 mm，由于采用双螺母预紧，故取L12=L1213=19 mm。 （6）、4处为一定位轴肩，所以取d34=d1011=18 mm，根据装配关系计算得出，L34=L1011=40 mm。 至此已经确定了轴的各段长度和直径。 4.5轴的校核 需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差<%3）. 当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。 ：通过受力分析， 最大挠度： 查【1】表3-12许用挠度； 。 4.6 键的校核 键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得 可见连接的挤压强度足够了，键的标记为： 4.7 轴承的校核 ⑴、轴轴承的校核 Ⅰ轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对Ⅰ轴未端的滚子轴承进行校核。 ②轴传递的转矩 ∴ 受力 根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表13-6查得载荷系数，取，则有： ⑤轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命 故该轴承6206能满足要求。 ⑵、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。 第五章 主要部件的设计 5.1 挖掘部件的设计 挖掘部分的作用是把薯块和土壤一起挖起，并把薯块和土壤输送到分离筛上。对挖掘部件的要求如下： a 在尽量少挖取土壤的情况下挖净薯块； b 挖掘深度稳定不损伤薯块，并可根据需要进行调整； c 挖掘铲应有较强的碎土能力，对粘重土壤保证土垡能顺利通过，以便为分离薯块中的土壤提供有利条件； d 要求挖掘部件的牵引阻力小，刃口的耐磨性好。 为满足上述要求，采用了组合式挖掘部件。这种挖掘部件由三角平面多铲、铲架和切土圆盘刀组成。挖掘铲与铲架通过螺钉连接，铲架固定在机架上。切土圆盘刀安装高度可调节。 5.2 挖掘铲的设计 挖掘铲是挖掘机的主要部件，而挖掘铲的参数的选择是马铃薯挖掘机的设计基础。 主要依据是薯块的分布宽度、结薯深度和薯块成簇性等生长状况（图1）, 以及土壤土质和根系的抓土程度。 按收获农艺相关指标——挖净率、伤薯率、明薯率等, 对挖掘铲的设计要求是: a 将所有薯块掘起, 保证挖净且不铲薯。 b 能流畅地将掘起物送往分离装置。 c 尽早漏土, 减小挖掘阻力, 避免机前壅土,且减小筛分部件负荷, 提高整机收获的明薯率。 固定式三角平面多铲是挖掘机的主要工作部件之一，结构比振动式挖掘铲和主动圆盘挖掘部件结构简单，制造方便，不需要动力传动。其缺点是容易产生壅土现象。 壅土现象产生的原因： a 土壤板结，有大土块、大石块和杂草缠绕； b 悬挂连接尺寸不正确，挖掘铲工作倾角过大或过小； c 挖掘深度和前进速度超过设计值。 但在土壤条件好的情况下，正确使用挖掘机是可以避免和减少壅土现象发生的。因此，固定式三角平面多铲在国内外仍得到广泛应用。 5.3挖掘装置的设计 5.3.1挖掘铲的构成 挖掘铲由独立铲片、铲片固定板和角度调节机构组成。铲尖角度设计为钝角，这样可以减小铲前的入土深度，从而降低无效挖掘深度的动力消耗。挖掘铲铲尖的形状采用“w”型，前进阻力较小，入土性能好。 5.3.2挖掘铲的设计 挖掘铲的铲片是多片铲的变形，铲片与铲片之间留有间隙，这带来很多优点。 （1）一方面是减少铲尖与土壤的接触面积，达到减少阻力的目的。 （2）另一方面是减轻了机器前部的重量，防止铲尖下陷。 多片铲在工作时发生局部磨损时，更换方便维修成本低。一般单株块茎在土壤中的分布宽度为400mm，块茎分布的深度一般为在地表下120-200mm之间。 为了保证铲刃的自动清理功能，铲刃的倾斜角度可由受力确定，使土壤在铲刃上的滑切力能克服摩擦力，即： 式中： 为作用于铲刃上的阻力。 为铲刃上的正压力。 为铲刃上的滑切力。 为铲刃与土壤之间的摩擦力，且，为摩擦角。 代入得： 一般土壤对钢的摩擦角为，取，所以。 若铲片数量为5个，单个铲片宽度为100mm，长度为250mm，铲刃倾斜角度，铲面倾角为，铲间间隙为25mm。 为了保证挖掘铲挖进的土壤和块茎不会从两侧滑落，因此需要在挖掘铲的两侧加设挡板，挡板为平行四边形，焊接在机架上。 其结构如图 图14 挖掘铲 挖掘铲主要参数见表2： 表2 挖掘铲主要参数 铲的倾角α 23° 铲的宽度B 130 mm 边铲宽度B 165 mm 总铲宽度B 1800 mm 三角平面铲个数 11个（包括边铲2个） 铲间隙 27 mm 铲的长度L 340 mm 铲刃斜角γ 55° 挖掘阻力受土壤类型、挖掘深度、铲的形状和铲的倾角等影响很大，因此该机采用三角平面多铲，由11个三角平面铲组成，各单铲之间留有27mm的间隙，间隙过大，易漏掉马铃薯，间隙过小会增大挖掘阻力。 5.4 分离部件的设计 配置在挖掘铲后面的分离部件在工作时承受的负荷大，其单位宽度的喂入量达100～150kg/s.m，且要求分离掉的土壤达70%～80%。该部件工作可靠，对薯块的损伤小，并在分离的同时把剩余部分向后输送，以便进行下一步的清选和分离。 作业时为了防止石块卡在挖掘铲和转动输送筛之间，避免转动输送筛喂入口堵塞，在挖掘铲和转动输送筛之间设计了防石装置。被分离物料的成份主要有土壤、薯块、茎秧、杂草等。根系土壤交织粘合在一起，要想在较小的结构尺寸下提高分离明薯率，亦是设计难题之一。 本设计采用转动输送筛和摆动筛组合式分离装置，转动输送筛为有效分离面积较大的杆式链组成，它相当于栅格式闭合回转筛。在输送筛上输送边的中部设有偏心抖动轮，起到边输送边抖动掉土壤的效果。摆动筛连接在输送链的后部, 垂直机器前进方向振摆, 完成二次筛分和向机后铺放薯块的作用。 转动输送筛分离装置（运动简图见图7）具有较强的分离性能，并且在倾角达30°时仍有良好的输送能力，结构简单，但是金属用量较大，金属链磨损较快。 输送筛是由杆条和连接这些杆条的平胶带、被动式抖动轮、侧壁、架子等部分组成。杆条是由直径为10mm的圆钢，按一定间距固定在两条带子上组成。在输送筛上工作面的杆条下，设置有随动型的抖动轮，抖动轮直接与输送筛的升运链工作面的杆条相接，由升运链杆条带动，其转动的圆周速度与输送筛的工作速度相同，椭圆形抖动器的长半径和短半径之差使输送筛工作面的运动方向发生瞬时的周期性变化，从而抖动输送筛上的掘起物。 5.5 地轮和机架的设计 5.5.1 地轮的设计 地轮的作用主要是在机器行走过程中的平衡支撑作用。为了克服收获机收获时挖掘铲前部较大的阻力，设计的地轮应当有较好的通过性，且能够保证在凹凸不平的地表情况下准确控制挖掘深度。地轮材料可以选择铸铁，结构采用腹板式。在机架上设置不同的安装位置，可根据种植情况调节深度。 5.5.2 机架部分的设计 收获机组的入土性能、挖掘深度稳定性能、机组牵引性能、运输通过性能及对地表的适应性能等主要工作性能都收多功能马铃薯收获机悬挂装置的影响。本设计采用三点悬挂式机构，由拖拉机后置三点悬挂和收获机悬挂架机构成一个空间机构，它可以看作在纵垂直面和水平面的四个四连杆机构。这两个四连杆机构具有各自的瞬心，挖掘工作时，在各种作用力及相对瞬心的力矩作用下，将产生绕这两个瞬心的转动趋势转动，以保持平衡。悬挂架及机架部分大部分采用矩形管，这样即可以减轻质量、降低成本，而且还能够满足结构的刚度和强度的要求。 第六章 三维图的设计 本次三维图是由PROE5.0版本制图。以下是部分零件图和总装配图效果： 图6-1 支架 图6-2 螺栓 图6-3轴承座 图6-4 三角板 图6-5 压板 图6-6 链条 图6-7 拨动盘 图6-8 连杆 图6-9 叉形支架 图6-10 侧板 图6-11 圆形压板 图6-12 支撑杆 图6-13 支撑架 图6-13 链轮 图6-14 减速箱 图6-15 总装配图 结论 经过几个月的努力，并且在指导老师和同学的帮助下完成了此次的毕业设计，从最开始查找各种关于本次毕业设计的资料到确定总体方案，机械传动部件的选型，最后到撰写说明书，这是一个学习的过程，更是一个实践的过程。在大学四年当中，我接触和吸收了大量机械知识，通过此次的毕业设计设计，让我能有机会把学到的理论知识用到实践中。在今后的学习生活中，这次毕业设计的经历将起到重要帮助作用，通过设计使我更加接近生产实际，锻炼了将理论运用于实际的分析和解决实际问题的能力，巩固、加深了有关机械设计方面的知识。 通过这次的毕业设计，我对机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识，机械传动部件的选用原则，机械传动部件设计计算方案的原理等方面都有了一定的认识。此次设计，我认为最重要的事情就是让我明白了，无论做什么事情，要想做好，必须态度端正；要善于学习，时刻学习；做事要严谨、认真，细致、不怕吃苦，还要有创新精神。 参考文献 [1]丁玉兰《人机工程学第三版》 北京理工出版社, 2005 [2] 邹慧君主编《机械原理》 北京高等教育出版社1999 [3] 申永胜主编《机械原理教程》 北京、清华大学出版社1999 [4] 张伟社主编《机械原理》 西北工业大学出版社2001 [5] 邹慧君主编《机械原理课程设计手册》 高等教育出版社1998 [6] 赵松年主编《现代机械创新产品分析与设计》 2000 [7] 杨家军主编《机械系统创新设计》 华中理工大学出版社2000 [8] 张春林主编《机械创新设计》 机械工业出版社1999 [9] 机械设计手册编委会《机械设计手册新版2，3卷》 机械工业出版社，2004 [10]卜炎主编《机械传动装置设计手册（上册）》 机械工业出版社1999 [11]何灿群《人体工学与艺术设计》 长沙湖南大学出版社，2004 [12]阮宝湘/郡祥华《工业设计人体工程》 北京机械工业出版社 2005.05 [13] 王三明主编《机械原理与设计课程设计》 北京机械工业出版社，2005 [14].闫卫．工业产品造型设计程序与实例.机械工业出版社，2003.2，第一版 [15]. 沈法，王庆斌，杨足，丁熊．计算机辅助产品造型设计表现技法.人民邮电出版社，2002.9，第一版 [16].张展，王虹．产品设计.上海人民美术出版社，2002.1，第一版 [17].王玉林，苏全忠，曲远方．产品造型设计材料与工艺.天津大学出版社，1994.12，第一版 [18].程能林，产品造型设计手册.机械工业出版社，1994.8，第一版 [19].朱序璋.人机工程学.西安:西安电子科技大学出版社.1999年11月 [20].刘春荣.人机工程学应用.上海:上海人民美术出版社.2004年7月 致谢 通过本次设计我可以更加系统的了解方面的知识；能够加强马铃薯收获机结构设计；能够加强马铃薯收获机功能部件的选型和设计计算；能够加强马铃薯收获机的方法和理论；能够检验自己能否将三年学习的理论知识转化为实际应用；能够培养自己自学和与人合作的能力。 本次毕业设计涉及的全部内容是在指导老师XX老师的悉心指导下完成的。感谢XX老师给我提供了良好的课题条件，让我从这次设计中得到了很好的锻炼。同时也为我讲解了不少难题，在此特别感谢。XX老师渊博的学识、严谨的治学态度、平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益非浅。从XX老师处我们学到了许多的专业知识和相关的设计方法。在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。感谢他在百忙中给予我们的指导。当然还有本院其他老师的指导。在此我向各位给予我指导的老师表示忠心的感谢和致敬。让我从这次设计中得到了很好的锻炼。同时也为我讲解了不少难题，在此特别感谢。XX老师渊博的学识、严谨的治学态度、平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益非浅。从XX老师处我们学到了许多的专业知识和相关的设计方法。在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。感谢他在百忙中给予我们的指导。当然还有本院其他老师的指导。在此我向各位给予我指导的老师表示忠心的感谢和致敬。