1、 作品说明书 题 目 基于ProE造型下的马铃薯收获机的设计 学 院指导教师 目 录第1章 绪 论11.1 国外马铃薯收获机的发展简述11.2 国内马铃薯收获机的发展现状21.3 本课题的研究内容及方法31.3.1 研究内容31.3.2 研究方法3第2章 马铃薯收获机整体结构的设计42.1 马铃薯收获机的整体结构42.2 挖掘机的工作原理5第3章 确定传动比和选择减速器63.1 确定传动比63.2 选择减速器6第4章 传动系统的设计84.1 传动带的设计84.1.1 设计带轮的三维图134.2 链轮的设计174.2.1 链轮的设计目的174.2.2 链轮的设计174.2.3 计算链轮尺寸194
2、.2.4 设计抖动轮的三维结构20第5章 链轮轴的设计与校核265.1 链轮主动轴的设计265.2 链轮主动轴的校核26第6章 设计清选机构296.1 选择清选机构以及工作过程296.2 确定分离输送带的线速度30第7章 设计切土挖掘机构317.1 设计切土挖掘机构的要求31II 7.2 设计挖掘铲317.3 固定挖掘铲的螺栓的校核327.4 切土刀模具设计34第8章 机架部分的设计468.1 设计地轮468.2 设计机架468.3 机构仿真的概述478.4 机构的部分运动仿真488.5 数控加工机架板53第9章 结论63 45 第1章 绪 论1.1 国外马铃薯收获机的发展简述国际土豆收获机的
3、机械化起步早、成长快、技术水平高。在20世纪初，欧洲和美国的国家动物牵引挖掘机代替手锄挖土豆，随后由拖拉机牵引或悬挂。在20的重链和投掷型马铃薯收获机端。20世纪40年代初期，美国、前苏联便起先研制、推广应用土豆收获机器，50年代末便完成了机械化。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作物生产机械化。70年代主要是研制大功率自走式根块作物联合收获机，且以收获垄作种植为主。美国在1948年之前用收获机来收土豆，而后人为地捡拾，直到1967年，开始使用联结收获机。在第二十世纪80年代初，联合收割机和区域分割的收获土豆种植面积占85%，其中联合收割机已超过
4、50%。20世纪90年代，美国已基本完成了土豆收成机械化。近年来，马铃薯联合仍然是欧洲的大型火电机组。这些模型可用于大面积的土地，不适用于小地块。有些国家和地区出产少许袖珍挖掘机械，像意大利的SP100机型为小型垄作收获机器。在亚洲国家，更少的马铃薯收获机械的生产。日本在1955年之前利用畜力开采犁，1955年196年出产吊挂式和升运链式收获机，70年代着手引进美国、英国等发达国家的联合收获机，并研制适合日本国情的联结收获机。从马铃薯收获机械发展农业机械化，发展比较缓慢，但在过去的50年中向更高层次发展。在国外，马铃薯收获机，生产和使用挖掘机的比例呈下降趋势，与联合收割机获得了飞速的发展，形成
5、一个联合收割机，或两个完全实现收获机械化采与一个固定的分离装置分离收获捡拾装载机的支撑体系，基本实现了马铃薯收获机械。而且，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。发展中国家基本上选用发掘犁和发掘机进行收成工作，发达国家的土豆作物收成已基本完成了机械化联结作业。如德国，美国组合机床自动控制马铃薯分离和减少马铃薯作物的损害自己的窍门。1.2 国内马铃薯收获机的发展现状近年来，国内市场上也涌现了少许此类机器，但大多数机型在适应性和质地可靠性方面依然不同程度地存在着一些不足，重要体现在两个方面，一是毁伤作物，因为如马铃薯等作物，皮质新鲜脆弱的收获，和破坏将严重影响其价
6、格；二是适应性差，由于各农艺性状不同，不同株行距，机器不能满足要求2。因为入口农机具价钱较高，农夫难以承担，土豆收获机器还是要走国产化路线，并且还要依据中国国情，不应盲目照搬。使用现有的模型，如手扶拖拉机、四轮拖拉机，通过对国外收获机原理的消化和吸收，开发了适合中国国情收割机23。最近几年来,我国部分地区开始发展马铃薯和其他块茎作物收获机的研制,主要的方面还是进行微型化的挖掘机处理,少许机构如在河北研究所研制的4VM-1A型、4VM-2A型的土豆挖掘机8,西安市农业机械有限公司出产的4U-1型土豆收获机7。关于新产品的研制则重点适用于干旱和半干旱地区的土豆栽种，在华夏北部和小农场农夫利用收获土
7、豆的机器,生产效率高，尤其是对收获丘陵上的马铃薯更能显示该机器的优越性16。更有效的内蒙古呼和浩特新生产技术和设备4uldx-1500马铃薯收获机，该机具有两种类型的驱动链轮，可以实现高转速和低两种转移，适合在不同种植的土壤上工作。而且该机型适用于湿润、干燥和半干燥的土壤上实现土薯分离和耕作功能。华夏农业机械化科学研究院在吸取国际先进技术的基础上,优化计划了两种新型的土豆收获机：第一，背负式4UL-1型马铃薯收获机；第二,由拖拉机悬挂的4UW-120马铃薯挖掘机。支持36.851.5 kW拖拉机的马铃薯挖掘机和机制，一个独特的弧形马铃薯分离辊机构，从而克服了古代的机器抖动链式部分的高故障率、不
8、平衡传输等致命弊端,劳动能够更为可靠24。甘肃农业机械化技术推广站经过调整以及大量的研究,同时在结合全省的实际情况,开发出适合甘肃省马铃薯种植的农业机械14。在1998年,在实验中出产的土豆栽种机和土豆挖掘机各1套,屡次进行了试验，并依据计划需求来改进机器。2001年7月,经过甘肃省科学技术委员会的评估,两种模型都达到了国内先进水平,为甘肃地区的现代化马铃薯生产的实现提供了实用的机械模型4。马铃薯收获机的发展趋势是从机器的工作单元式大跨度发展，为了降低劳动消耗，提高了可操作性，扩大使用范围和通过性能改善土壤的马铃薯，自动化的操作增强以及最佳作业速度选择范围的扩大。此外，为了解决这个矛盾，提高机
9、器的速度和降低由机器损坏而造成马铃薯的损伤，使块茎和土壤充分分离，同时以解决块茎和土块、茎、叶和杂草之间的矛盾。随着中国社会和经济的发展，农业规模化经营，实现农业机械化，规模化生产的产业化，采用大、中等型的马铃薯收获机械将成为一种必然的发展趋势1。1.3 本课题的研究内容及方法1.3.1 研究内容本课题的研究目的在于设计一种适合我国农村分散经营的生产体制，以普通的拖拉机为动力，结构简单，体积小，适合在小块地上工作的马铃薯收获机。要求该机能够一次性实现挖掘和分离土署，提高工作效率，减少进地次数。1.3.2 研究方法（1）首先通过查阅各种相关的资料，了解该课题在国外和国内的发展情况。 （2）对材料
10、进行分析总结，找出现存马铃薯收获机的优缺点，然后在对马铃薯的特点和种植农艺的研究基础上，得出该课题的方向并拟定总体方案。 （3）综合考虑收获过程中的各个因素，得出一个适合该课题的方案。然后进行整体结构设计，并在此基础上再进行各主要部件尺寸和传动装置的初步设计。（4）最后进行装配，进而得出各部分的精确尺寸与参数。第2章 马铃薯收获机整体结构的设计2.1 马铃薯收获机的整体结构该马铃薯收获机主要由变速传动机构、挖掘机构、清选机构以及机架等组成。其结构如图2-1所示。43211-机架 2-变速传动机构 3-挖掘机构 4-清选机构图2-1 马铃薯收获机的结构简图 1、变速传动机构：这一部分主要由减速器
11、，皮带轮，皮带，传动轴等组成，工作时拖拉机后桥输出功率传递给减速器，减速器将力垂直变向后，传递给各个工作部件。2、 挖掘机构：这一部分重点由挖掘铲和切土刀构成，挖掘铲和切土刀由优良的钢质原料制作而成，切土与发掘作业的实现主要靠拖拉机在行进过程中供应的牵引力。 3、清选机构：这一部分采用震动和网状类似的清洁机制，16Mn钢作为传送带的主要材料，马铃薯与土壤、杂草等杂物分离是通过筛体条的上下震动、向后运动、和中间轮的抖动凸轮的运动，将马铃薯抛到后面的地上，从而达到土薯分离的目的。4、机架：该部分用于联结各个工作部件的主要材料，是用冷轧钢板折弯、焊接而成的。2.2 挖掘机的工作原理该机由拖拉机提供动
12、力，拖拉机提供行进和挖掘时所需的动力，拖拉机的动力输出轴提供动力传递给土壤和马铃薯的输送分离机构。工作的时候，拖拉机在前面牵引，地轮在垄间滚动，挖掘铲将块茎和土壤翻起，土署在拖拉机的牵引下被送到分离带，筛履带的抖动将土壤和马铃薯分离，进而使土壤和夹杂物等被筛选出来，通过杆间隙漏掉杂物，这样在输送的过程中，便可实现从土壤中将块茎分离出来，马铃薯块茎会从机器的后面抛出，落在地上，从而达到分离的目的。第3章 确定传动比和选择减速器3.1 确定传动比马铃薯收获机的拖拉机辅助动力的设计为18-25KW，的速度输出轴，通过减速齿轮和传动带后，假设的总传动比 减速器的传动比。带传动的传动比要满足分离输送线速
13、度为1.6m/s以上传动带驱动，然后： 201.5 r/min21.1 rad/s所以，链轮半径0.076m=76mm3.2 选择减速器减速器是原动机和劳动机之间的单独的闭式传动装置，减速器是一种相对较精细的机器，用来减低转速和增大转矩以达到各类工作机器的需求。减速器的踪影几乎在各类机器的传动体系中都能够看到，它的使用很是普遍。在低转速大扭矩的传动配置中基本上都有减速器，把高速运行的能量，经过减速器输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上齿数多的齿轮来达到减速的目标。减速器的选用原则为：（1）选择减速器，首先要满足工作条件。就是齿轮速度，最大速度最大圆周，转向和环境温度等。（2）应满足速度要求，根据机
14、械的工作速度和原动机的选择驱动最近比速度的要求，在正常情况下，2级时两者的极限偏差为-4%+ 4%，3级时为+5%。（3）基于输入和输出的连接方式，然后选择轴端式风格。（4）基于主机需要减速器的位置，安装接头，尺寸的限制，传输性能的要求，确定结构，减速器的类型，装配和安装。（5）考虑到使用维修方便，选择合理的油口，油口的位置，冷却与润滑方式。如图3-1为减速器的结构图：图3-1 减速器结构图第4章 传动系统的设计对马铃薯挖掘机进行其传动系统的设计，是对其进行动力传动的布置，使其能满足使用要求5。同时，对其进行链轮和带轮的设计。其传动图如图4-1所示。1、万向联轴器 2、链轮 3、减速器 4、动力输出轴 5、输送链驱动轴 6、振动筛轴图4-1 传动图4.1 传动带的设计马铃薯挖掘机的工作机26，属于机械电机原动机的交流与较大的负载，工作不超过10小时/天，软起动方式。挖掘机的工作功率为1.5KW。则：KW式中：-计算功率； -工作情况系数 ，取。 -所需传递的额定功率。（1） 选择V带的带型26由小带轮转速和计算功率，查表选择的带型为A型带。（2） 带轮基准直径的确定：1）主动轮的初选基准直径在V带带型的基础上，依据参考表确定小带轮的基准直径，应该使，所以选mm。2）验算带速 m/s。
