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1、前 言马铃薯的营养价值非常高，市场潜力巨大。在国外，大约占40%的马铃薯加工成食品后进入消费市场。在国内，一向被国人视为不能登大雅之堂的马铃薯产品也突然间在市场上风靡起来。在北京、上海、广州及西安等全国大中城市，以马铃薯条、马铃薯泥为基本原料的麦当劳、肯德基食品已占据我国快餐市场的半壁江山，而从各种渠道进口的其它油炸薯片或膨化食品等也滚滚而来。中国农科院副院长屈东玉博士在日前召开的中国马铃薯学术年会上指出：“马铃薯是一种产量高、适应性强、经济价值大的作物，应把马铃薯主产区列入国家粮食商品粮基地，享受与水稻、小麦等商品粮基地同样的财税待遇，这将是保证我国粮食安全的有效手段马铃薯收获机是当代马铃薯
2、收获不可或缺的设备。在进行田间马铃薯收获时，必须将土层里的马铃薯翻出再进行拣拾。市场上的马铃薯收获装置挖掘效率低，费时费力。因为传统的马铃薯收获设备不能高效的进行挖掘收获，需要大量人力进行收获，而且工作后的土地成块状，马铃薯的拣拾还需要破碎土壤进行收获。因此根据这一情况，研制出了一种小型家用振动式马铃薯收获机。该振动式马铃薯收获机因其体积小、重量轻、结构简单，所以制造成本低，而且马铃薯挖掘效率高，只需要小型拖拉机进行牵引带动，就可以很好地进行马铃薯挖掘收获。本文设计的振动式马铃薯收获机是一种常用机械设备，能够高效的进行马铃薯的挖掘工作。本次设计能够大大的提高收获效率；可以减少人力物力，同时也节
3、省时间。本课题设计的主要内容是振动式马铃薯收获机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了收获机的总体设计，振动原理的设计，分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对马铃薯收获机机体的结构尺寸、传动比等进行了详细的计算和说明。关键词：振动式；挖掘；马铃薯 目 录1.绪论11.1课题研究的意义11.2国内外葵花籽去壳机发展状况11.3国内外马铃薯收获机存在的问题31.4研究的内容和方法31.5预期目标41.6重点研究的关键问题及解决思路41.7工作条件及解决方法42.振动式马铃薯收获机总体设计42.1收获机的典型方法和方案选择42.2振动式马铃薯收获机的振动工作原理
4、52.3整机主要的技术参数63.整机关键部件结构设计及运动学分析63.1牵引架设计63.3挖掘铲的结构设计84.整机关键部件结构设计及运动学分析84.1挖掘铲、振动分离筛机构运动学分析85.动力装置的设计与选用125.1传动系统的确定125.2轴的校核12总 结14致 谢15参考文献16 塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的意义 马铃薯的营养价值非常高，市场潜力巨大。在国外，大约占40%的马铃薯加工成食品后进入消费市场。在国内，一向被国人视为不能登大雅之堂的马铃薯产品也突然间在市场上风靡起来。在北京、上海、广州及西安等全国大中城市，以马铃薯条、马铃薯泥为基本原料的麦当劳、肯德基食品已占据我
5、国快餐市场的半壁江山，而从各种渠道进口的其它油炸薯片或膨化食品等也滚滚而来。中国农科院副院长屈东玉博士在日前召开的中国马铃薯学术年会上指出：“马铃薯是一种产量高、适应性强、经济价值大的作物，应把马铃薯主产区列入国家粮食商品粮基地，享受与水稻、小麦等商品粮基地同样的财税待遇，这将是保证我国粮食安全的有效手段马铃薯收获机是当代马铃薯收获不可或缺的设备。在进行田间马铃薯收获时，必须将土层里的马铃薯翻出再进行拣拾。 市场上的马铃薯收获装置挖掘效率低，费时费力。因为传统的马铃薯收获设备不能高效的进行挖掘收获，需要大量人力进行收获，而且工作后的土地成块状，马铃薯的拣拾还需要破碎土壤进行收获。因此根据这一情
6、况，研制出了一种小型家用振动式马铃薯收获机。该振动式马铃薯收获机因其体积小、重量轻、结构简单，所以制造成本低，而且马铃薯挖掘效率高，只需要小型拖拉机进行牵引带动，就可以很好地进行马铃薯挖掘收获。 本文设计的振动式马铃薯收获机是一种常用机械设备，能够高效的进行马铃薯的挖掘工作。本次设计能够大大的提高收获效率；可以减少人力物力，同时也节省时间。本课题设计的主要内容是振动式马铃薯收获机的设计。主要通过对数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了收获机的总体设计，振动原理的设计，分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对马铃薯收获机机体的结构尺寸、传动比等进行了详细的计算和说明。1.2国内外葵
7、花籽去壳机发展状况1.2.1国外马铃薯收获机发展现状国外很早就研制马铃薯收获装置了，从农业机械化发展过程来看，马铃薯收获机发展较迟缓，只是近50年才发展到较高水平。国外马铃薯机械化收获起步早、发展快、技术水平高。在20世纪40年代初前苏联、美国就开始研制推广应用马铃薯收获机了，50年代末期全面实现了生产机械化。7080年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国亦相继实现了马铃薯生产机械化。国外马铃薯收获机械的技术水平相当高，不但生产率高而且高新技术已融于机具之中。如采用振动、液压技术进行挖掘；采用传感技术控制土壤喂人量、马铃薯传运量以及分级装载；采用气压、气流、光电技术进行碎土和
8、分离及利用微机进行监控操作等。 原苏联是生产收获机最早的国家。1960年，马铃薯联合收获机保有量是3万台，1976年，保有量是6万台，1979年，马铃薯收获机械工业化程度达到77%(其中国营农场为84%，集体农庄为73%)；到20世纪90年代除，马铃薯收获机共有16种机型，其中10种是联合收获机，其中劳动生产率比其他2行收获机提高1-2倍。 美国在1948年以前用收获机来收获马铃薯，然后人工捡拾。直到1967年，开始使用联合收获机，劳动生产率达到100kg/(h人)。20世纪80年代初期，联合收获机和分段收获的面积占马铃薯种植面积的85%，其中联合收获已经达到50%以上、20世纪到90年代，美
9、国已经基本实现了马铃薯收获机械化。 德国20世纪在40年代主要生产和使用抛掷式收获机；50年代主要生产和使用升运链式收获机和捡拾装载机，进行分段收获；到1970年保有量达到6205台；70年代开始生产联合收获机，机型有20多种，均是原联合收获机的变型，其保有量达到6万台；90年代开始生产收获-捡拾装载机和具有自动分选装置的联合收获机。日本在1955年以前使用畜力挖掘机，1955年到1965年生产悬挂式的抛掷式和升运链式收获机。70年代开始引进英国、美国等发达国家的联合收获机，并研制适合日本国情的联合收获机。目前，国外马铃薯收获机械大多采用升运链条式联合作业，技术上已达到相当高的水平。由于国外马
10、铃薯采用机械化垄作种植形式，适应这种特点而设计的收获机械在中国难以适应平作收获。以内蒙百事食品(中国)有限公司种薯基地进口机为例，其全部实现机械化作业，种植方式采用垄作，行距为900mm，收获机械为牵引式双行联合作业，多级链输送，配套动力在59.7kW以上，一次完成挖掘，土、石、薯、秧分离，并可实现薯块大小自动分捡、自行装车等功能该机为全液压操纵，各机构可实现自动折叠运输，伤薯率极低。机体与薯块可能接触部位均用橡胶件保护。又如，芬兰康克公司生产的双行马铃薯收获机为牵引式，配套动力为33.6kW以上，在拖拉机右侧实现挖掘，土、薯、茎叶分离，薯块直接装袋装箱。同时，该机可作为捡拾机使用，后部工作台
11、为液压升降式，薯块或石头可直接运至田地头。日本生产的主要为单行履带自走式联合作业机，行走与输送链HST无级变速，发动机为水冷4冲程3缸柴油机。1.2.2国内马铃薯收获机发展现状新中国成立初期, 我国收获马铃薯采用人工刨或旧犁挖掘的落后方式。直到20世纪60年代中期,马铃薯收获机具的研制工作才逐步发展起来。研究人员在研究原西德、原苏联、日本、瑞士等国外机具的基础上，研制成功了升运链式马铃薯收获机，但是由于受当时历史条件的限制，没能实现大面积推广和使用。20世纪70年代中期，由于手扶拖拉机的大量推广应用, 国内又掀起了为手扶拖拉机配套的马铃薯收获机的研制高潮, 成功研制了鼠笼式马铃薯收获机, 但受
12、当时的配套动力限制, 未能生产和推广。1979年，12国农机展览会后，国家将全部马铃薯收获机样机都投放在黑龙江省农业机械工程科学研究院，从而为马铃薯收获机的研究工作创造了良好的条件。 到20世纪90年代中期, 由于国产小四轮拖拉机的大量推广和应用, 研制马铃薯收获机已被列入重要日程。而此后, 其市场需求旺盛, 先后有小型升运链式马铃薯收获机和振动式马铃薯收获机投放市场,并占据了很大的市场份额。1.3国内外马铃薯收获机存在的问题我国研究马铃薯收获机起步较晚发展缓慢，和发达国家相比只能望其项背，目前市场上流行的一些机具中，存在如下问题，因此，难以大范围推广应用。(1)挖掘效率低。有些田间作业时，马
13、铃薯挖掘不完全，有许多果实还在土层里，机器入土较浅。所以挖掘效率低是推广使用马铃薯收获机机具的最大障碍。(2)损失率高。因为设计时参数选择不合理，造成挖掘不完全现象比较严重，果实在许多大的土块里，不能直接呈现在人们眼前，需要二次收获。(3)果仁完整性差。有些厂家设计的收获机具，为了改善漏剥或田间挖掘不完全现象，一味追求挖掘率的提高，造成很多果实破碎，从而降低了产品的商品价值。(4)机具性能不稳定，适应性不高。当土壤的含水率、硬度，果实形状、大小、品种等因素发生变化时，专门为某类马铃薯研究开发的专用机型马铃薯收获机性能也会变的不理想。从而国内能够完成挖掘、振动分离的马铃薯收获机设备由于实用性，技
14、术性等原因，还未在全国范围内实现大规模使用。国外马铃薯收获机的发展历史已经有上百年了，其特点主要是能够根据用户的不同需求，在收获机上配备多种工作装置。国外马铃薯收获机的使用比较广范，且以简单、高效的振动式收获机为主的马铃薯收获机抢占着全球很大市场。1.4研究的内容和方法根据我国马铃薯收获机的发展现状和存在问题以及未来马铃薯收获机的发展要求，我选择的是振动式马铃薯收获机的设计。家用振动式马铃薯收获机主要由动力输入装置、传动装置、挖掘装置、振动装置组成。其中，动力装置是通过人操作小型拖拉机进行牵引收获机提供动力，只需把马铃薯收获机通过三点悬挂连接在拖拉机上进行田间作业。先确定我国已有马铃薯收获机的
15、类型，根据已有马铃薯收获机的原理及结构来进行设计振动式马铃薯收获机，使收获效率能满足家庭及小型企业生产的要求，也就是马铃薯收获机要能工作稳定，操作简便，成本低，保证挖掘率高，马铃薯完整率高，果实和土壤分离效果好等优点。1.5预期目标（1）收获机操作方便，结构简单，通用性好，成本低，使用寿命长。（2）马铃薯完整率高、马铃薯和土壤分离效果好。（3）可以在各种田间作业，安装灵活，挖掘效率高，人工劳动量少，同时动力上要消耗少。（4）制造价格便宜，容易普及，能满足家庭使用的要求。1.6重点研究的关键问题及解决思路该机动力源于拖拉机提供牵引动力和动力输出的回转力实现动力的传输，再经偏心轮把回转力变化成上下振动，该振动为挖掘的碎土和果实进行振动分离。（1）选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用Solidworks进行虚拟样机设计，完成整机各零部件的三维建模。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、微机室、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件良好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件
