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1、 目 录1 引言11.1课题的背景和意义11.2大蒜收获中所需的农艺要求21.3国外大蒜收获机的发展状况21.4国内大蒜收获机的发展状况31.5大蒜收获机的发展趋势32 整体方案的设计42.1整体布局的设计42.2工作原理53 传动比的确定与减速器的选择53.1传动比的确定54 带轮联合轮的设计74.1带轮的设计74.2链轮的设计115 联轴器的选择及设计135.1联轴器的选择135.2 联轴器上轴的选择136 链轮轴的设计和校核146.1链轮轴的设计146.2链轮轴的校核157 分离输送器的设计167.1分离输送器的机构及工作过程167.2杆条参数的确定177.3分离输送器线速度的确定188
2、 挖掘装置的设计1919 地轮和机架的设计209.1地轮的设计209.2机架部分的设计20结论21参考文献22谢辞242 新型大蒜收获机的设计（机电工程学院，山东德州 253023）摘 要：大蒜是我国的主要种植作物之一。大蒜作为生长在地下作物，并且块茎繁殖，收获受季节和天气限制。由于大蒜的收获费时费力、劳动强度极大，因此给农民造成了极大的困难。为了改善这种问题，本文就国内外大蒜收获机现状、收获机的研究和应用进行了详细的分析和介绍，设计了组合分离式大蒜收获机。并且对该机的一些参数进行了大量的分析选择，且对主要零件进行了设计和理论计算。关键词：大蒜；大蒜收获机；分离式1 引言1.1 课题的背景和意
3、义 大蒜营养丰富，风味可口，且有广泛的用途。可以用来调味品、食品添加剂、以及饲料添加剂和美容化妆品中的原料。大蒜具有多项药用用途有杀菌、抑菌、抗毒等医疗、保健的功能，对一些高血脂、高胆固醇、糖尿病、心脏病患者及胃、肠、肝、肺、乳腺等癌症患者有减轻症状及治疗的作用9。所以，大蒜越来越受到人们的重视。大蒜在生产过程中最重要的一项作业是收获，此农业适时期短、劳动强度大、作业条件差等多项困难条件。我国目前大蒜的收获作业基本上还都是传统的人工刨挖、人工捡拾。随着我们国家改革步伐的大力推进，农村体制的改革逐步深化，农村中的青年人往往向往城市、乡镇、发达地区谋求发展，这样就使农村劳动力越来越紧张，每当农忙时
4、期就出现严重不足，并且劳动力的趋势也越来越老龄化、女性化了，劳动效率大大降低。因为劳动力严重短缺，农忙时期雇佣工人特别的困难，以至于工资成本节节攀升，直接增加了大蒜的生产成本16。如果恰逢在收获季节时遇到了连续阴雨的恶劣天气，就会耽误大蒜最佳收获期，这样大蒜极易发生品质下降，就会造成巨大的经济损失。所以，广大大蒜种植区的农民和农业主管部门就会对此项作业的机械化需求日益加大，非常的迫切要求解决大蒜在生产过程中机械化收获问题，况且收获机械化也可以较大地带动大蒜其他生产过程的机械化。比如播种的机械化、管理机械化、土壤耕作等一系列的农业机械化，从而达到了农业生产中的全过程机械化，所以收获机械化是契机、
5、是农业发展的转折点、是农业发展的重中之重。1.2大蒜收获中所需的农艺要求在原始农业生产中，因种植作物不同，其收获方法及使用的工具也多不相同。收获块根和大蒜作物时，除了用手直接来拔取外，还主要使用尖头铁铲、锄头等工具来挖取。并且根据生产规模大小，大蒜的收获也可采用其他器具，其中含有铲形耙、犁子。最重要的是，在收获期间应避免出现碰伤或其它损伤，这样就会降低贮藏时间。现在人们大多采用单一型联合收获机，并与手扶拖拉机配套进行使用6。大蒜被是茎块类农作物，大蒜果实生长在土壤中，其果实的大小不同。大蒜收获时的作业条件变化大，比如大蒜土壤的坚实度和含水率，不同地域有较大差异，因为刚收获时的大蒜特别的鲜嫩含水
6、量较大，容易碰伤，并且还怕在太阳下曝晒，因此对机械化收获大蒜的要求较高、难度较大16。另外大蒜收获还要受季节的制约，过早的收获对大蒜的成熟度和产量都有较大影响，过晚的收获大蒜就会裂头，所以收获大蒜的最佳时间一般都要在7天之内。如果不及时的话，就会直接影响到大蒜的质量和价格。1.3国外大蒜收获机的发展状况国外大蒜收获机械化收获起步早、发展较快、技术水平相对来说较高。20世记初，欧美等国家就出现了畜力牵引挖掘机以此来代替手锄挖掘大蒜、随后改由拖拉机牵引或悬挂牵引12。20年代末还出现了升运链式和抛掷轮式大蒜收获机15。在20世纪40年代初，前苏联、美国就已经开始研制、推广应用收获机械来收获大蒜，5
7、0年代末即己全面实现了机械化。6080年代，德国、英国、法国、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国等国家亦相继实现了大蒜收获的机械化10。30年前主要是研发了块茎作物联合收获机，所有的机型大多是功率较大的拖拉机变型而成，比如美国在拖拉机的一些基础上按照马铃薯收获机的一些原理改装而成收获机，且为了增加筛选的效果，制作了由5个液压泵带动的分离器并用液压控制系统来控制运作14。德国、美国的联合收获机在自动化控制大蒜分离和减少大蒜作物损伤等方面都有独到之处。1.4国内大蒜收获机的发展状况目前，国内市场上也出现了一些类似的农业机械，如马铃薯挖掘机就有对行松土铲式和不对行平铲式等多种输送方式7。但是大多
8、数机型在可靠性等方面有或多或少的问题，主要体现在损伤作物，因为像马铃薯、大蒜此类农作物，收获时因为易损伤，而且损伤后就会影响贮藏时间;其适应性同样较差，因各地种植方法不同，也存在着或多或少的差异，所以难以满足这种适应性要求。由于进口农机具价格昂贵，农民实在难以接受，大蒜收获机械还是要走国产化道路，而且还要根据本国实际国情，不可以盲目照搬外国。利用现有的机型，如田园管理机、手扶拖拉机以及四轮拖拉机等农用机械，开发研制出合适自己国家农艺要求的机具。国内大蒜的机械化收获处在发展中阶段，国内种植大蒜大多是单户小地块种植方式，且不同地段种植差异较大。设计的机械不可能同时适合多种农艺要求，只有靠农民朋友自
9、己认识到和接受了这么一种类型的机具，并且采用统一的合适农艺，才能有利于这种机具的大面积推广和应用11。所以，在国内外现有的基础上，结合我国农村市场的实际情况，分析国内大蒜类作物的农艺要求和土壤的物理特性研制多功能的大蒜收获机11。1.5 大蒜收获机的发展趋势 综观国内众多大蒜收获机的发展特点以及外部环境特征，未来的大蒜收获机的主要发展趋势是：（1）向精量化及农业机械发展 （2）向智能化方向发展 （3）创新与改造 （4）大型化与小型化将是产品系列化的两个极端方向。 （5）开发节能、高效、可靠、环保型产品的多功能大蒜收获机。（6）技术上的进步、操作的方便性和售后服务将成为企业生存的三大关键因素。2
10、 整体方案的设计21整体布局的设计本课题设计的机型主要参考4ul系列型大蒜收获机15，在保证它的明蒜率和工作效率的同时，对机器的结构进行了加强设计，同时对机器的输送装置进行了改进。降低了机器收割过程中对大蒜的伤害，降低了伤蒜率。同时还节省了材料，降低了成本。本机器是由拖拉机带动三点悬挂牵下而工作，可与多种拖拉机配套使用。采用正配置，使整机的受力稳定均匀，收获时行走平稳，冲击减小，并且减小了牵引力。该机采用链结构输送，可防止机构打滑，保证了输送的稳定性，减小机构的冲击。同时输送链上包裹了医用硅胶管，大大的降低伤蒜率，保证了输送中的柔性。 该机架采用低碳钢和焊接工艺。防止挖掘部分在正常工作时受到杂
11、草缠绕造成拥堵，减小机器的阻力，机架还特别得安装了防缠绕装置8。挖掘机输送部分可以分为带杆式升运分离链，分离土壤效果较好。它能够提升土壤及其所含蒜头的离地高度的同时也能分离土壤，并且防止了打滑。筛面呈“U”型更好的集中了条状铺放。同时，输送链在工作时候，在振动机构的带动下，不断上下震动，不断破碎土壤，分离筛掉土壤提高了蒜土的分离效果，增加了机器的明蒜率15。在工作时，蒜头和土壤沿挖掘铲上升并向后输送，当到达输送链，经输送链继续输送。在输送过程中，被破碎的土壤从输送链间隙中漏下。动力是由拖拉机输出轴经过万向节从而传给减速器输入花键轴，再经过花键轴传给轴端小带轮。在减速器出来，一路带动小带轮转动，
12、小带轮是通过皮带带动大带轮旋转，大带轮是经过轴带动主动链轮旋转，主动链轮带动链条传动，带动被动链轮旋转；另一路是小带轮带动轴1转动，带动锥齿轮，通过一对啮合的锥齿轮带动防缠绕装置的转动。 其传动图如图1： 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、抖动轮轴图1 传动图 其总体结构图如图2： 1、V带轮 2、V带 3、机架 4、抖动轮 5、减速器 6、联轴器7、悬挂架8、挖掘铲 9、链轮 10、传动链 11、地轮图2 总体结构图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
13、带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的大蒜向机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得大蒜在输送的过程中实现大蒜与土的分离，最后使大蒜落入收集箱中。3传动比的确定与减速器的选择3.1传动比的确定 该多功能大蒜收获机的配套动力为40.550KW的拖拉机，其输出轴的转速为540r/min，通过一级减速器和带传动，设其总的传动比减速器的传动比。带传动的传动比为了能满足分离器上的线速度为1.3m/s的要求， （1） （2）所以链轮半径 （3）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。其结构图如图3所示：图3 减速
14、器结构图4 带轮链和轮的设计4.1带轮的设计 因为工作机是多功能大蒜收获机，故属于载荷变动较大的机械，原动机是交流电动机（普通转矩鼠笼式），工作时间小于10小时/天，启动形式为软启动。收获机的工作功率为1.5KW。 （4） -工作情况系数 取=1.2。（1） 选择V带的型号根据计算功率和小带轮转速，故选择A型带。（2） 确定带轮基准直径：1）初选主动轮的基准直径根据所选V带型号参考，选取，选。2）验算带的速度V （5） 3）计算从动轮直径 ，取为107mm。 （3）确定传动的中心距和带长初定中心距，由 即： 所以可取 根据公式计算基准带长： （6）选取带的基准长度，查表得：根据公式计算实际中心距：考虑安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的变动范围为：
