山药挖掘收获机的设计【SW三维图】

山药挖掘收获机的设计【SW三维图】,SW三维图,山药,挖掘,收获,设计,SW,三维 200 年 月 第 期 山药挖掘收获机的设计 杨佳佳 （塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300） 摘 要：长期以来，山药都是靠传统的人力收获，山药的根茎较长，深入地下，难以采收，如果收获技术不够成熟，根茎破损率就会很高。随着计算机技术的快速发展，虚拟制造和运动仿真在农机设计中得以实现，从而大大缩短了设计周期，降低生产成本，提高了设计的准确性和可靠性。本设计利用三维设计软件，对农业机械进行产品设计。 本文设计了一种山药收获装置，结构简单合理，能够完成山药的机械化收获作业。不仅极大地提高山药收获效率，而且对深土农作物的规模化种植起到了推广作用。 本次的设计对传统山药收获机进行了改进，着重设计了山药收获机的整体结构、传动方式、工作方式，论述了装置在收获过程中的的工作原理。在完成设计构想之后，基于SolidWorks进行了三维模型建立。整个过程包括各零件图三维设计、装配体三维图。 关键词：三维设计；传动方式；动态仿真 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： - 3 - 0 引言 山药对当地气候要求不严，但喜温暖湿润，忌积水，怕干旱。宜种植于肥沃疏松、土层深厚、排水良好的砂质壤土上种植。原产地位于河南焦作，现在分布于中国西北，华北，和长江流域的湖南江西等地。由于其营养比较丰富，一直以来都被视为比较理想的补虚佳品，不仅可作为主粮，又可作为蔬菜食用。有很高的药用价值和食用价值 。随着现代社会人们更加注重养生和健康，而山药的药用价值和使用价值使得其成为很多人的选择。特别是近几年，山药的种植面积和种植规模不断上升。因此，山药生产和收获的机械化越来越得到行业的重视[1]。 长期以来，山药的收获都是靠传统的人力收获方式，山药的根茎较长，难以采收，如果收获技术不够成熟，根茎破损率就会很高。我国大部分地区收获山药的方法是：从山药种植垄的一端开始，先挖出60-70cm左右的土坑来，人坐在坑的边上，然后用特制的山药铲，沿着地面上山药生长的20cm处的两边开始挖，将根两边泥土铲出，一直挖到山药沟下见到根茎的尖端为止，最后轻轻铲断剩下的细根，手握着根茎的中上部分，小心拔出山药的根茎。一定要小心精细铲土，避免山药根茎的损伤和折断。采收山药时，一定要按着山药种植的顺序，一株一株地挨着挖，这样才能有效减少破损率，又能避免漏收。由于山药一般在下层土壤延伸，最深可延伸到地下70～100cm处，靠人力收获相当费力。最重要的是人力收获的过程中容易挖到山药块茎，影响山药的品质和市场。而且劳动强度大，生产效率低。为此，山药收获的机械化问题就亟待解决。 山药收获技术如果能够实现机械化，将有力地推动山药生产的规模化，显著降低山药生产成本，节省劳动力和农活作业量，使山药种植户增加更多的收入，提高农业生产的经济效益。 本课题研究了我国山药收获机械化的发展现状，山药收获机的未来研究方向。为山药收获方式以及推广山药收获机械化，促进山药生产效率提供了理论依据。 1 设计方案及结构 1.1设计方案的优化分析及确定 通过对山药收获机的现状研究，对市场上已经开发成功的山药收获机的分析，总结山药收获机需要满足的条件，分析现有山药收获机的优缺点，最终确定山药收获机的最佳优化方案。 首先总结设计山药收获机要完成的任务：1）通过山药收获机能实现山药收获的简易化，提高山药收获的效率。2）此装置在收获山药的时候不能损坏山药的块茎。3）山药收获机的设计要尽量简易，方案要符合实际情况。设计方案可以投入生产，并且可以推广。 其次通过对上述现有山药收获机的研究与考察，发现现阶段山药收获机有两个无法实现的难题：1）装置在开沟后仍然需要大量的人力劳动来完成后续的采收。2）在后续人力采收的工程中，比较容易损坏山药的块茎。想要克服这些问题，必须尽量使山药收获机开沟后，山药所在土块要有所松动，使山药与土壤的结合不在紧密。在装置作业之后，人工收山药的过程中，能够更直接。这样就能提高山药的完整性，尽量少的破坏山药的块茎。 1.2 整体结构 山药收获机的组成部分大致可由支撑部分、动力部分、工作部分和传动部分。 支撑部分：主要就是山药收获机的机架和山药收获机与拖拉机连接部分，用于支撑整个山药收获机能够顺利切协调的完成收获工作。 动力部分：用于连接拖拉机传输的动力，把动力提供给山药收获机的传动部分。 传动部分：传输动力，并起到减速作用。 工作部分：这部分入土，用螺旋钻杆开沟，达到收获山药的目的。 装置选择在山药的两侧同时开沟，并且在开沟后利用一个简易的装置，来松动山药种植行的土块。这样山药采收的后续过程就能很大程度上减少人力，而且如果山药所在土块松动之后，人们后续收山药的方式就不仅仅是从沟下一点一点挖掘，而是可以更直观的，更简易的收获山药。这样一来，就减少了山药块茎的破坏。这个简易的装置不能给收获机带来太大的阻力，在此装置之前的开沟装置，能够很好地提供前进的空间。利用送土器，在开沟后之后，将提升到地面的泥土放置到沟的两侧，机器走过的地方就开出了一道深沟。这样，人就可以下去把山药捡拾出来。设计构想简图如下图1： 图1 山药收获机整体结构 1.2 总体设计 山药挖掘收获机整体结构示意，如图2所示。 图2 山药收获机结构 1—花键轴，2—差速箱，3—丝杠，4—传动轴，5—滑套，6—齿轮，7—齿轮，8—轴承座，9—齿轮，10—螺栓，11—架子，12—机架，13—送土器，14—螺旋钻杆，15—带轮，16—轴承座，17—螺帽 2.1.2 山药收获机的工作原理 以拖拉机为动力源，在拖拉机的尾部安装一个螺旋钻杆机构进行钻土，前面的两个螺旋钻杆开沟，起到收获机的开沟作用。在开沟之后利用安装在机架后面的送土器将土放置到沟的两侧，起到提升山药种植行土块的作用，机器走过的地方就开出了一道深沟。 2 关键部件设计 2.1 传动机构的设计 传动机构的设计主要就是：根据拖拉机的输出功率和输出轴所需输出功率，经过传动机构的传输达到一个整机和谐工作的设计过程。即传动齿轮和传动轴的合理选择。 2.2 送土器的设计 送土器的设计，可以更好的将螺旋钻杆松动的土块提升到沟的两侧，大大提升了山药收获装置的优越性。送土器要横跨山药种植行，与机架连接，起到固定的作用。送土器通过皮带轮与拖拉机的皮带轮相连，这样拖拉机就能带动送土器工作了。如下图3-2所示： 图3 送土器 2.3 轴的初步设计 根据山药收获过程中，开沟轴的实际工作情况，工作过程中，轴的转速为200～300r/h左右。 3 山药收获机的整体结构设计 本次设计的主要内容有：1、山药收获装置的整体结构设计。2、开沟螺旋钻杆工作部分的设计，使收获装置更有效采收山药。3、齿轮机构的传动设计，符合拖拉机功率传输，使开沟轴得到适合的输出功率。 3.1 箱体机架的设计 根据山药收获作业的要求，需要确定符合采收山药装置的总体结构设计，设计出特殊而且简单的机架，机架不仅要起到对螺旋钻杆和送土器的支撑作用，而且还对螺旋钻杆起到提升和下降作用。如下图4： 3.2 传动方案的确定 传动方案确定不仅要考虑输入功率和输出功率的转换，还要考虑山药收获时的具体情况，比如山药种植行之间的距离基本能确定工作周之间的距离，然结合减速器的校核，一起确定工作轴传动齿轮的分度圆直径。 装置选择配备24匹，17.7千瓦的拖拉机，装置作业时，拖拉机转速达到2000r/min。拖拉机与收获装置采用锥齿轮传动，拖拉机传动轴通过两个锥齿轮将动力传送到山药收获装置的传动轴上，传动轴通过齿轮将动力传送到螺旋钻杆上，两个螺旋钻杆同速转动。通过考察，确定山药收获装置的开沟深度为1000mm，开沟宽度为400mm，开沟速度为400～500m/h[6] 。 4 结论 1. 此次此次设计的任务是山药挖掘收获机的设计。长期以来，山药都是靠传统的人力收获，山药的根茎较长，深入地下，难以采收，如果收获技术不够成熟，根茎破损率就会很高。通过这次设计发现现阶段山药收获机有两个无法实现的难题：1、装置在开沟后仍然需要大量的人力劳动来完成后续的采收。2、在后续人力采收的工程中，比较容易损坏山药的块茎。根据设计要求设计出简单而且特殊的机架，在机架上安装螺旋钻杆进行开沟。 毕业设计是作为我在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对我的学习能力和独立工作能力也是一个培养。这次的毕业设计工作总体来说，时间较长，毕业设计内容也较充实，每个同学都有各自重点深入的部分。 通过本次毕业设计我对山药收获机有了进一步的了解，也对三维设计软件SolidWorks，可以熟练地进行软件的操作。更重要的是学会了利用所学知识进行机械设计的方法和过程。 在设计过程中也曾遇到很多的问题，但通过查阅相关的书籍、手册以及老师的精心指导，都得到了解决，设计过程基本顺利完成。 图4 收获装置机架 参考文献： [1] 缪明.山药机械化种植技术的研究与开发[J];江苏农机化.2002（2）：40-42. [2] 李垒,李善文.多功能山药收获机[P].中国专利：201310650116.5，2013.12.06 [3]倪凡喜.山药收获机[P].中国专利：201220165331.7，2012.04.18 [4] 王茂成.山药收获种植两用机[P].中国专利：201110034816.2，2011.01.25 [5]李善文.山药收获机[P].中国专利：200510038969.9，2005.04.18 [6] 刘百合,刘保义.超低速拖拉机与开沟机 [J]. 农业机械, 2010.12:59-60.