畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-大蒜收獲機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、 大蒜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) GARLIC RECEIPT MACHINE DESIGN 摘要 大蒜作為國內(nèi)主要農(nóng)作物之一，它的地位毋庸置疑，并且大蒜的經(jīng)濟(jì)性越來越顯著，所以大蒜機(jī)械化收獲受到關(guān)注。大蒜的傳統(tǒng)人工收獲包括大蒜的挖掘、剪徑以及拾掇、裝運(yùn)，人工勞動強(qiáng)度非常大，效率也不高，丟失比較厲害。又因?yàn)榇笏獾募竟?jié)性強(qiáng)，要求收獲時(shí)間短，所以大蒜的機(jī)械化收獲就顯得尤為重要。 在此制造一種新的自走式的手扶大蒜收獲機(jī)。該機(jī)包含大蒜的扶苗桿、切莖刀具、挖掘鏟、運(yùn)輸鏈條、收集網(wǎng)袋等機(jī)械裝置。先采用高速旋轉(zhuǎn)刀具對

2、大蒜進(jìn)行切徑，并用扶苗桿對大蒜苗進(jìn)行一個(gè)簡單的扶持以便于去除蒜秧。然后利用平面三角挖掘鏟挖起大蒜，通過運(yùn)輸鏈條實(shí)現(xiàn)大蒜與土壤的分離，最后將大蒜收集到機(jī)器收集框的網(wǎng)袋里面。設(shè)計(jì)在上面的柴油機(jī)能提供充足的動力，運(yùn)用二級減速箱減速，保證整個(gè)過程的行走速度在合理范圍內(nèi)。并結(jié)合摩擦離合器，來控制大蒜收獲機(jī)的啟動和停止。 關(guān)鍵詞：大蒜收獲機(jī);挖掘鏟;分離器;減速箱 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 Abstract Garlic is one of the main plant of agricultural in our country, It is in

3、 the position in agriculture is very important, and garlic economy is more and more useful, So people are concerned about garlic mechanized harvest. Traditional artificial way of garlic harvest is digging, garlic harvesting and ripping, shipment, artificial results will be very tired, the efficiency

4、 is not high, the situation of the loss of garlic is very serious. And since the harvest of garlic is very seasonal, require short time of the harvesting, so the garlic mechanized harvesting is particularly important. Therefore, It combined the garlic harvester has a structure, the design of a new

5、 type of self-propelled walking harvester for garlic. The machine of machinery including clamping garlic seedlings tool rod ，the knife cut the seedling of garlic ，digging shovel，transportation chain，collecting bag ，etc. First of all, the use of high speed rotary tool cutting diameter of garlic, and

6、 the tool rod clamp the seedlings of garlic to remove it easily. Then garlic is digging up by Triangle-flat-shovel, garlic and soil be separated by the transport chain, the garlic is collecting mesh the bag of collection box. Design on the diesel engine provides ample power, using gear box reducer t

7、o slow the rotation speed, ensure the whole process of the walking speed in a reasonable range, and combined with the friction-clutch control start and stop of the garlic harvester. Keywords: Garlic?harvester Mining shovel Splitter The gear box II 目 錄 摘要 I Abstract

8、II 1緒論 1 1.1研究的目的和意義 1 1.2大蒜收獲機(jī)的國內(nèi)外機(jī)械現(xiàn)狀 2 1.2.1國外大蒜收獲機(jī)機(jī)械現(xiàn)狀 2 1.2.2國內(nèi)大蒜收獲機(jī)機(jī)械現(xiàn)狀 5 1.2.3大蒜收獲機(jī)存在的問題 7 1.2.4本文研究內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 8 2大蒜收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2.1設(shè)計(jì)要求 10 2.2總體結(jié)構(gòu)及工作原理 10 2.3大蒜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)組成 11 2.4大蒜收獲機(jī)的創(chuàng)新性 12 3部件設(shè)計(jì) 14 3.1動力源 14 3.2減速裝置 15 3.3離合器 20 3.4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 3.4.1明確該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 22 3.4.2分析其工作情況與基本的

9、參數(shù) 23 3.4.3擬液壓系統(tǒng)的原理圖 23 3.5切莖裝置設(shè)計(jì) 24 3.5.1刀具的形狀以及參數(shù) 25 3.5.2限深輪 25 3.5.3扶禾稈 26 3.5.4清理裝置 26 3.5.5切莖裝置的傳動 27 3.6起蒜和蒜土分離裝置設(shè)計(jì) 27 3.6.1起蒜裝置 27 3.6.2蒜土分離裝置 29 3.6.3挖掘鏟部位輔助裝置 29 4設(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算 30 I 4.1傳動效率的計(jì)算 30 4.1.1傳動裝置功率計(jì)算 30 4.1.2傳動比計(jì)算 30 4.2帶輪傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30 4.3行走輪及其軸的校核 34 4.3.1行走輪 34

10、4.3.2行走輪軸的校核 34 結(jié)論 38 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 II 1緒論 1.1研究的目的和意義 近年來，大蒜在人們心中的地位日益提高。它為草本植物半年生長，百合科蔥屬，富含營養(yǎng)，用途廣泛[2]。大蒜具有奇強(qiáng)的抗菌消炎作用，現(xiàn)在知道能有抗菌效果的天然植物中大蒜是最明顯的作物。既能抗疲勞、抗衰老、保護(hù)肝功能，也能抗癌、防癌、治療陽痿、保護(hù)心血管。另外大蒜在工業(yè)方面，可做一些調(diào)味品，食品添加劑原材料，也可以用來做飼料添加劑和美容化妝品的原材料。 由聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，有一年全球大蒜收獲了約1400萬噸且收獲面積大約為1706萬畝。當(dāng)中，國內(nèi)收獲為

11、956萬畝，收貨為1060萬噸，占了世界總量的3/4，為世界第一大蒜生產(chǎn)國，統(tǒng)計(jì)到參與的蒜農(nóng)多達(dá)500多萬戶[1]。國內(nèi)把大部分大蒜使用于內(nèi)銷和深加工。江蘇邳州市、廣西玉林市、河南沈丘縣等地是大蒜主要出口的地域。臨港口的山東、江蘇、河南三省的接壤地受氣候條件和地理位置影響，種植的規(guī)模很突出，也就是說在山東金鄉(xiāng)縣500公里范圍內(nèi)集中種植的大蒜長勢以及質(zhì)量明顯的好于其他種植地區(qū)[1]。目前由于國內(nèi)處于社會產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型階段，大部分青壯年進(jìn)城打工，導(dǎo)致農(nóng)村勞動力相對短缺時(shí)代，留在農(nóng)村大多是老人、婦孺以及讀書的孩子。因此每到大蒜收獲季節(jié)，大蒜收獲的人工價(jià)格為每畝500元~700元，人工收獲是要從地里把大蒜挖

12、出來并用剪刀剪斷大蒜根須和蒜莖，并且這個(gè)時(shí)候處于農(nóng)忙時(shí)，蒜農(nóng)都得集中在一星期把大蒜收獲，缺工短力。所以把人工收獲轉(zhuǎn)為機(jī)械收獲，不僅能減少勞動力、節(jié)約成本，也能很好的把利益最大化。并由于大蒜收獲季節(jié)主要集中在5月，種植面積大、產(chǎn)量多，若為人工收獲，那么人工勞動強(qiáng)度特別大，其中損傷大蒜的情況也比較多，收獲效率也會降低。大蒜收獲效率低和大蒜損傷率高的這些問題成為了大蒜收獲的關(guān)鍵，另外這些也將影響到大蒜后續(xù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。迫切解決大蒜機(jī)械化收獲，把人工收獲轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械收獲，已經(jīng)成為大蒜產(chǎn)業(yè)的重要的一步。 目前，國外已經(jīng)有了幾種大蒜收獲機(jī)，有的技術(shù)與裝備比較成熟，也有的是初代產(chǎn)品，研發(fā)階段。但是，國

13、內(nèi)外作業(yè)環(huán)境不同，收獲方式也有區(qū)別，所以很難適應(yīng)國內(nèi)一些地區(qū)的需求。國內(nèi)也有個(gè)人及團(tuán)體研發(fā)了幾款大蒜收獲機(jī)，目前來說，跟發(fā)達(dá)國家開發(fā)的大蒜收獲機(jī)相比較，國內(nèi)的大蒜收獲近還有一些不足，生產(chǎn)力需要提高?，F(xiàn)階段，蒜農(nóng)還是依靠人工來完成大蒜的收獲，有少部分地區(qū)使用半機(jī)械大蒜挖掘犁，但是它容易傷蒜，效率也不高，難以滿足蒜農(nóng)的需求。所以如果現(xiàn)在有一款的大蒜收獲機(jī)作業(yè)效率高，適用性強(qiáng)，那么它就很容易被人采納以及廣泛的推廣。 本論文是根據(jù)大蒜收獲的需求，設(shè)計(jì)一種手扶式的大蒜收獲機(jī)是結(jié)合農(nóng)村生產(chǎn)的模式特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。初步計(jì)劃設(shè)計(jì)一款中小型的大蒜收獲機(jī)，適用于農(nóng)村低成本高效率的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，并且努力提高大蒜收獲機(jī)的作業(yè)

14、質(zhì)量，簡單設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu) ，減少功率上其他方面的浪費(fèi)。 1.2大蒜收獲機(jī)的國內(nèi)外機(jī)械現(xiàn)狀 1.2.1國外大蒜收獲機(jī)機(jī)械現(xiàn)狀 現(xiàn)在外國大蒜收獲的技術(shù)較成熟。法國，西班牙等國家也生產(chǎn)了較好的大蒜收獲機(jī)。下面介紹幾種大蒜收獲機(jī)生產(chǎn)公司和機(jī)型： 1） 美國TopAir公司。它是產(chǎn)大蒜收獲機(jī)而出名。且產(chǎn)的大蒜收獲機(jī)有挖掘鋪條機(jī)和撿拾機(jī)，都是以分段式來工作的[5]。 大蒜挖掘鋪條機(jī)。如圖1-1，其工作原理：先用挖掘鏟直接從土壤中挖起大蒜，然后由挖掘鏟和挖掘鏟上部的拔輪共同工作，把蒜與泥帶到分離輸送鏈上，且將大部分泥從大蒜里分離出來在運(yùn)送過程中，去泥之后的蒜頭通過集條裝置被鋪放于地面之上。此

15、機(jī)具和90kw功率的拖拉機(jī)配套使用，生產(chǎn)效率為20 hm^2/h，一次兩行，壟距為100~112mm。此機(jī)通過拖拉機(jī)的后驅(qū)動的軸從而來提供動力。該機(jī)缺點(diǎn)是收獲的大蒜中會有少許土塊，而且該機(jī)不能單獨(dú)作業(yè)還需要和大蒜撿拾機(jī)一起配套作業(yè)[3]、[4]。 圖1-1 GW4400型4行大蒜挖掘鋪條機(jī) 1.鋪條機(jī)構(gòu) 2.液壓及動力連接機(jī)構(gòu) 3.挖掘鏟 4.分離輸送鏈 5.車輪 大蒜撿拾機(jī)。如圖1-2，其工作原理：一開始通過之前裝置使大蒜是鋪放成條的，使用撿拾鏟撥動輪從土中撿拾于分離輸送鏈上面，通過分離輸送鏈來抖動，大蒜被輸送的過程中清理掉一些土壤，之后蒜通過傳

16、送鏈來傳送是的，到清選機(jī)中，此時(shí)有兩名人工參與到機(jī)具作業(yè)過程中，一處是在凈蒜較多的一側(cè)，工人用手撿掉運(yùn)輸線上的土塊，另外一處是土塊較多的一側(cè)，工人從土塊中挑選出大蒜，最后由輸送裝置將大蒜送進(jìn)其后跟著行走的收集車上，再送到大蒜集中地。此機(jī)的配套動力為110KW的功率，且生產(chǎn)效率是為0.82m2/h,作業(yè)的行距400~420mm。此機(jī)是通過后驅(qū)動的軸來驅(qū)動，上面有裝液壓控制等一些的操作系統(tǒng)且效率高。該機(jī)不足之處是在收獲過程中，機(jī)具容易纏繞雜草，并且預(yù)留蒜莖過長[4]。 圖1-2 GL2400型大蒜撿拾機(jī) 1.車輪 2.分離輸送鏈 3.清選機(jī) 4.人工撿拾平臺 5.輸送器

17、 6.液壓及動力連接 7.撿拾鏟 2）法國ERME公司。該公司在法國是比較有名的農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)具生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)的大蒜聯(lián)合收獲機(jī)得到眾人廣泛的認(rèn)可，當(dāng)中典型機(jī)有打捆式與切秧式大蒜收獲機(jī)這兩種機(jī)型，這兩款收獲機(jī)的動力是由拖拉機(jī)所帶的液壓裝置提供。這兩種收獲機(jī)有一個(gè)比較明顯的優(yōu)點(diǎn)就是：經(jīng)該機(jī)收獲后的大蒜，后續(xù)生產(chǎn)非常容易。但是，該機(jī)作業(yè)效率相對與其他機(jī)具來說比較低[4]。 打捆式大蒜聯(lián)合收獲機(jī)。如圖1-3 ，其工作原理：5將大蒜的蒜莖進(jìn)入夾7中，6挖斷了大蒜的根莖部位，7將大蒜的蒜莖傳送于打捆機(jī)構(gòu)1，同時(shí)拍土裝置拍打大蒜根須部，清理其附著在上面的泥土。此機(jī)有36.75KW（50hp）功

18、率，并且速度約為4km/h。 圖1-3 RE1型單行打捆式大蒜聯(lián)合收獲機(jī) 1.打捆機(jī)構(gòu) 2.工作人員座椅 3.機(jī)架 4.液壓連接系統(tǒng) 5.分禾器 6.挖掘鏟 7.夾持膠帶 8.車輪 9.橫向輸送帶 圖1-4的工作的原理與打捆式的收獲機(jī)是有著相類似的地方，其整體的結(jié)構(gòu)主要是有夾持的輸送部分裝置、挖掘裝置與大蒜的清土的裝置等等機(jī)械裝置，蒜莖被夾持經(jīng)過了8送到了1之中，經(jīng)由刀具來切斷了蒜的莖之后，然后大蒜的蒜頭到了橫向的輸送鏈3上面到最后再通過橫向的輸送鏈3傳送到其后面的網(wǎng)袋中，進(jìn)行自動化收集。此機(jī)需要在那個(gè)撿拾工作臺上要有一名工人來人工的認(rèn)真清選大蒜。此機(jī)有著44

19、.1kw（60hp）的功率，速度則大約為3km/h。行距要求為43~55cm[4]。 圖1-4 RE1型單行切秧式大蒜聯(lián)合收獲機(jī) 1.切秧機(jī)構(gòu) 2.揀拾工作臺 3.橫向輸送鏈 4.噸袋拖桿 5.車輪 6.液壓連接系統(tǒng) 7.機(jī)架 8.夾持膠帶 9.挖掘鏟 10.分禾器 3）西班牙J.J.BROCH。 打捆式大蒜聯(lián)合收獲機(jī)。如圖1-5，其工作原理和RL型的打捆式的大蒜收獲機(jī)有著相類似的地方，相當(dāng)于把其兩個(gè)機(jī)具組合在一起使用。該機(jī)具配套44.1kw（60hp）功率的拖拉機(jī)，作業(yè)效率為2~3m2/d,該機(jī)作業(yè)是需要兩名工作人員同時(shí)工作，該機(jī)最小行距為40cm[4]。

20、 圖1-5 兩行打捆式大蒜聯(lián)合收獲機(jī) 1.分禾器 2.液壓連接系統(tǒng) 3.工作人員座椅 4.夾持膠帶 5.橫向輸送帶 6.拍土器 7.挖掘鏟 如圖1-6，此機(jī)相當(dāng)于就是把其4個(gè)機(jī)具組合在一起。此機(jī)具有735kw（100hp）的功率，并且工作效率則是為45hm2/h，它的行距是在400mm以上的[4]。 圖1-6 4行切秧式大蒜聯(lián)合收獲機(jī) 1.液壓連接系統(tǒng) 2.夾持膠帶3.切秧機(jī)構(gòu) 4.拍土器 5.機(jī)架 6.挖掘鏟7.機(jī)架 8.分禾器 另外，韓國，日本等也研發(fā)出了幾種大蒜收獲機(jī)，韓國有16種

21、以上關(guān)于大蒜的機(jī)械專利，日本有8種以上關(guān)于大蒜的機(jī)械專利，基本上是以小型收獲機(jī)。以上的這一些機(jī)具能夠一次性的對大蒜的挖掘與運(yùn)輸與去土還有可以自動地收集等等農(nóng)藝的工序，其中工作行距大約是40cm左右的。它們的工作性能都不錯(cuò)，但是作業(yè)效率有待提高、經(jīng)濟(jì)性低，不利于在國內(nèi)大面積推廣。 1.2.2國內(nèi)大蒜收獲機(jī)機(jī)械現(xiàn)狀 近幾年來，國內(nèi)漸漸重視農(nóng)業(yè)機(jī)具方面的生產(chǎn)發(fā)展能力，實(shí)行農(nóng)民購買農(nóng)業(yè)機(jī)器的會有補(bǔ)貼的利民政策，其中大蒜收獲機(jī)也慢慢的發(fā)展了起來了，好多的大蒜收獲機(jī)被研究并且研發(fā)了出來。這些農(nóng)業(yè)機(jī)具，有的是只能夠收獲大蒜的收獲機(jī)具，有的是能夠收獲土豆、花生等共用的收獲地下農(nóng)作物機(jī)具，包括分段式收獲機(jī)和

22、聯(lián)合收獲機(jī)。但是，由于大蒜播種因各地域的性質(zhì)不同而沒有統(tǒng)一，大蒜在地里不規(guī)則生長，所以大蒜機(jī)械化收獲沒有大面機(jī)的推廣。 下面介紹幾款國內(nèi)的大蒜收獲機(jī)： (1)4DS-1000型大蒜挖掘機(jī)。如圖1-7，其工作原理：此拖拉機(jī)的輸出軸來供應(yīng)了動力由此通過變速箱來傳達(dá)給到了挖掘輪裝置中去，此后傳動的裝置就會將有些部分的動力傳達(dá)至后撥禾裝置的減速箱去了實(shí)現(xiàn)傳動。這種的挖掘裝置是旋轉(zhuǎn)式的刀具來實(shí)現(xiàn)挖掘。為了避免拖拉機(jī)的輪胎在進(jìn)行行走的時(shí)候會壓傷到大蒜，此機(jī)具進(jìn)行了調(diào)整，并且也設(shè)計(jì)了前、后撥禾器就將蒜頭撥向了兩邊從而就實(shí)現(xiàn)了降低了大蒜的損傷率。此種機(jī)具對行距的要求是為19~30cm，進(jìn)行一次的作業(yè)為4

23、行且工作的幅度是100cm，此機(jī)的生產(chǎn)的效率0.1hm2/h，該機(jī)是使用液壓系統(tǒng)來控制的升降[6]。 圖1-7 4DS-1000大蒜挖掘機(jī) 1.齒輪箱 2.傳動鏈條 3.旋轉(zhuǎn)刀具 4.限深輪 5.撥禾器 6.機(jī)體 7.后撥禾器 （2）4DS-2型大蒜收獲機(jī)。如圖1-8，此機(jī)是通過拖拉機(jī)來拖動的，是采用了3點(diǎn)的懸掛方式，它的動力源是拖拉機(jī)的驅(qū)動輪與同軸鏈輪并且也解決了拖拉機(jī)的取力困難的一些問題，此機(jī)不僅能調(diào)動挖掘的深度使整機(jī)的縱向的長度較小了，而且它的縱向的穩(wěn)定性好，次機(jī)具的一次收獲為2行，挖掘深度在

24、12~150mm范圍內(nèi)，生產(chǎn)率為0.067hm^2/h[6]。 圖1-8 4DS-2大蒜挖掘機(jī) 1.手扶拖拉機(jī) 2.限深輪 3.挖掘鏟 4.分離輸送鏈 5.傳動鏈 （3）4S-85收獲機(jī)。如圖1-9，該機(jī)具可以能夠一次性的完成碎土與斷根、還有將蒜土分離掉而且集條鋪放等等的環(huán)節(jié)。此機(jī)一般用在沙性的土地里面來工作而且里面的篩選的裝置還可以讓大蒜的蒜頭與土進(jìn)行完全的分離開來，并且一起集中然后鋪放到一塊?？傮w來說，該大蒜收獲機(jī)工作是效率不錯(cuò)，大幅度降低了人工收獲的勞動強(qiáng)度，并且此款大蒜收獲機(jī)得到了當(dāng)?shù)厮廪r(nóng)們的肯定[6]。 圖1-9 4S

25、-85大蒜收獲機(jī) 1.限深輪 2.液壓千斤頂 3.機(jī)體 4.手扶拖拉機(jī)離合器 5.拖拉機(jī)底盤6.液壓泵 7.柴油機(jī) 8.防滑輪 9.左右撥禾輪 10.泥土分離器 11.碎土輥 12.挖掘鏟 1.2.3大蒜收獲機(jī)存在的問題 盡管已有了這么多的大蒜收獲機(jī)，但是或多或少還存在一些問題： 大蒜收獲機(jī)具因?yàn)榉N植模式的阻礙而難以推廣。各地方蒜農(nóng)的大蒜種植方式各不一樣，沒有形成規(guī)范、統(tǒng)一的大蒜種植模式，使大蒜收獲機(jī)具難以去適應(yīng)各種各樣的種植模式。舉例說明，有些地區(qū)蒜農(nóng)是采用壟作式種植，有些地區(qū)蒜農(nóng)是采用平播式種植，并且每行之間的距

26、離不規(guī)范，沒有規(guī)范的種植模式。并且有些蒜農(nóng)在大蒜地里套種其他農(nóng)作物，不同蒜農(nóng)套種農(nóng)作物不一樣，另外就算套種同一種農(nóng)作物，它的行距又是不一樣的，單個(gè)大蒜收獲機(jī)適應(yīng)不同種植模式的要求就比較困難。綜上所述，因?yàn)榇笏馐斋@機(jī)的適用性，造成某一地區(qū)的大蒜收獲機(jī)在另外地區(qū)的復(fù)雜推廣形勢[2]。 大蒜收獲機(jī)設(shè)計(jì)本身存在的一些問題。①大蒜收獲機(jī)適用性不高。有些大蒜收獲機(jī)能在土質(zhì)呈粘性的環(huán)境下很好工作，但是在沙性土壤中工作情況就不行；②有些大蒜收獲機(jī)設(shè)計(jì)缺少清理輔助結(jié)構(gòu)，大蒜收獲機(jī)很容易被塑料薄膜和大蒜蒜稈纏繞，從而影響到大蒜機(jī)械收獲質(zhì)量[2]。 1.2.4本文研究內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 1）研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)針

27、對大蒜收獲時(shí)的一些問題，并考慮到大蒜種植的地方大量的使用手扶拖拉機(jī)，根據(jù)農(nóng)機(jī)動力這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款由9.7KW柴油機(jī)提供動力并結(jié)合二級減速箱的手扶大蒜收獲機(jī)。[5]該自走式手扶大蒜收獲機(jī)能夠完成大蒜的切徑、挖掘蒜頭、蒜土分離、輸送蒜頭和自動收集到網(wǎng)袋等作業(yè)。同時(shí)該機(jī)設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu)，當(dāng)把切莖裝置拆下來后，剩余作業(yè)部件能夠用于馬鈴薯，花生等農(nóng)作物的收獲。也可以拆卸柴油機(jī)，用作其他用途。以上可知此機(jī)提升了一些農(nóng)業(yè)機(jī)具的使用率且有效的避免了資源的嚴(yán)重的浪費(fèi)，從而也減輕了一些農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)的負(fù)擔(dān)。 2）預(yù)期成果 經(jīng)過本章節(jié)開始所闡述的大蒜收獲機(jī)研究目的和意義、研究內(nèi)容、以及分析了國內(nèi)外目前大蒜收獲機(jī)的

28、現(xiàn)狀后，得出了一個(gè)結(jié)論：國內(nèi)現(xiàn)今要適應(yīng)農(nóng)業(yè)的需求的大蒜收獲機(jī)到現(xiàn)在為止還沒有被設(shè)計(jì)出來。為此，預(yù)針對大蒜收獲機(jī)收獲效率不高、推廣難等問題，設(shè)計(jì)一款手扶大蒜收獲機(jī)。本次設(shè)計(jì)的預(yù)期成果是：設(shè)計(jì)一臺能一次自動完成對大蒜切莖、起蒜、去土、收集等農(nóng)藝環(huán)節(jié)的大蒜收獲機(jī)，并且該機(jī)具有收獲效率高，作業(yè)性能良好，推廣容易等特點(diǎn)。 另外本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，先根據(jù)已有的資料，初步確定設(shè)計(jì)方向，并結(jié)合所學(xué)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和步驟，確定設(shè)計(jì)一款自走式并能夠?qū)嵭新?lián)合收獲的大蒜收獲機(jī)的方案，并且該機(jī)結(jié)構(gòu)有創(chuàng)新點(diǎn)，總結(jié)歸納技術(shù)路線如圖1-10所示： 文獻(xiàn)檢索、調(diào)研 綜合分析已有機(jī)具、找出存在問

29、題 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案 建立三維模型 行走輪軸的強(qiáng)度校核 圖1-10 設(shè)計(jì)路線 2大蒜收獲機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 根據(jù)有的地下農(nóng)作物機(jī)械收獲技術(shù)要求來參考，尤其是塊根、塊莖作物的機(jī)械化收獲的技術(shù)要求，再依據(jù)蒜農(nóng)基本的需求，大蒜機(jī)械化收獲的要求如下： 1）起蒜和蒜土分離。收獲機(jī)能完整的挖起大蒜，并且對大蒜的損傷要達(dá)到很少或者沒有的情況，大蒜損傷包括蒜皮被劃傷、切傷以及大蒜被壓傷，大蒜的機(jī)械化收獲大蒜損傷率應(yīng)

30、低于1%[8]。 2）有足夠的工作幅度以及不掉蒜、不漏蒜。大蒜的機(jī)械化收獲工作幅度是被限制的，所以工作幅度應(yīng)該盡量大，其收獲效率高。大蒜一次收獲中，不應(yīng)該有掉蒜、漏蒜的情況發(fā)生，避免人工的再次撿拾，增加勞動強(qiáng)度[9]。 3）防護(hù)裝置應(yīng)該做好。機(jī)器作業(yè)地方有很多雜草和蒜秧，防護(hù)裝置是保護(hù)工作部件不被纏繞，機(jī)具工作流暢、不被打斷。 4）有一定的適應(yīng)性。該機(jī)能夠在不同土質(zhì)、不同濕度的情況下正常工作；能夠在蒜秧倒伏、蒜秧干枯或者青綠的情況下正常工作；在大蒜生長地平坦或者低洼的情況下，也能正常工作[10]。 5)一機(jī)多用的機(jī)具，能提高機(jī)器的使用率。該機(jī)不僅能夠在大蒜收獲中，還能夠其他農(nóng)作收獲過程

31、中使用，提高機(jī)器使用效率，減少蒜農(nóng)購買其他機(jī)具。 6)機(jī)器便于操作，保養(yǎng)方便。為了使機(jī)器便于操作和保養(yǎng)方便，設(shè)計(jì)該機(jī)具時(shí)，盡量使其結(jié)構(gòu)簡單，減少不必要的輔助裝置，使用低成本的材料。 2.2總體結(jié)構(gòu)及工作原理 該機(jī)由扶禾稈、切莖刀具、挖掘鏟、輸送裝置、收集網(wǎng)袋、以及減速裝置等機(jī)械結(jié)構(gòu)組成。圖2-1為大蒜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

32、 14 15 圖2-1 大蒜收獲機(jī) 1.皮帶 2.柴油機(jī) 3.變速箱殼 4.換擋器 5.機(jī)架 6.手扶架 7.扶禾稈 8.錐齒輪殼 9.刀具稈 10.刀具 11.限深輪12.挖掘鏟 13.傳輸鏈 14.大行走輪 15.收集框 其工作原理為，該機(jī)作業(yè)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)切徑刀具切斷大蒜的莖；挖掘鏟對深陷土壤中大蒜進(jìn)行松土和挖起；挖掘鏟后的一塊橫板，把大蒜收到傳輸鏈條上；在傳輸鏈條上對大蒜進(jìn)行蒜土分離；大蒜運(yùn)送到鏈條后端，落入套在收集框上的收

33、集網(wǎng)袋，完成大蒜的收集作業(yè)。其中扶禾稈在機(jī)具行進(jìn)時(shí)，夾持蒜莖，便于刀具切斷。此機(jī)能夠通過一次性的自行弄完對蒜的農(nóng)藝環(huán)節(jié)的大蒜收獲機(jī)。此機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單明了，并且是通過手扶稈來進(jìn)行控制了其行走的速度與行走的方向。該機(jī)由手搖啟動方式，現(xiàn)在有前檔和空檔位，由離合器控制，和減速器聯(lián)合使用。該機(jī)由轉(zhuǎn)速2300r/min、最大功率9.7kw（13馬力）的ZH195A柴油機(jī)提供動力。工作幅度為650mm，一次收獲三行，挖掘深度40mm，機(jī)具行走速度約為2.52km/h，行距要求為160mm。該機(jī)不同于一些收獲機(jī)的先起蒜、再切莖過程，而是先切莖、再起蒜。而且它是通過了多行作業(yè)的，對機(jī)具的工作的效率有了較大的提

34、高。 該機(jī)啟動方式是先將離合器置于空檔，手搖啟動柴油機(jī)，然后回到手扶架位置即兩手握住手扶稈，再將離合器置于前檔，機(jī)具行走。手扶架上有操縱機(jī)構(gòu)，用來控制制動裝置，機(jī)具的行走速度和行走方向的轉(zhuǎn)變，還包括控制油門和變速等功能。 2.3大蒜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)組成 大蒜收獲機(jī)整體的結(jié)構(gòu)是有許多的裝置進(jìn)行組成并結(jié)合起來的，大蒜收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)的組成如下圖所示： 動力源 9.7kw ZH195A柴油機(jī) 刀

35、具 扶禾桿 切莖裝置 萬向輪 清理裝置 切莖裝置的傳動 挖掘鏟 大蒜收獲機(jī) 傳輸抖動裝置 傳輸鏈和抖動輪 傳動裝置 減速箱配套離合器 行走裝

36、置 用了高摩擦力的橡膠輪胎 控制裝置 控制啟動、變向、停止等 其他裝置 制動裝置、收集柵條和收集框 圖2-2 大蒜收獲機(jī) 以下會依據(jù)大蒜收獲機(jī)的相關(guān)的結(jié)構(gòu)的組成來對其主要的裝置與結(jié)構(gòu)來做詳細(xì)的介紹 2.4大蒜收獲機(jī)的創(chuàng)新性 該機(jī)在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)歸納為： 1.改變的大蒜收獲的順序，把切莖環(huán)節(jié)提前，并能夠完成聯(lián)合收獲； 2.增加了新的結(jié)構(gòu)在大蒜收獲機(jī)中，在大蒜收獲機(jī)的切莖裝置安裝粉碎刀具，粉碎大

37、蒜秧苗。其裝置不僅能防止雜物纏繞刀具桿上，也能清理秧苗在大機(jī)器前的堆積，粉碎后還能做肥料。 3.該機(jī)可拆卸?？梢圆鹦肚星o裝置，其余作業(yè)部件可以收獲土豆、花生等農(nóng)作物；柴油機(jī)可以拆卸，可用于其他動力源的輸出。這種“一機(jī)多用”模式對機(jī)器的使用效率非常高，不會閑置機(jī)具，也可以少購買一些農(nóng)業(yè)機(jī)具，并且在以后的的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，“一機(jī)多用”模式肯定能得到極大的推廣。 3部件設(shè)計(jì) 3.1動力源 1）動力源的放置 動力源可以和作業(yè)部件分開，也可以裝在作業(yè)部件上。

38、方案一：設(shè)計(jì)大蒜收獲機(jī)的作業(yè)部件包括切莖、起蒜、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，然后懸掛在手扶拖拉機(jī)前面。通過操控是利用手扶拖拉機(jī)來使大蒜作業(yè)部分的部件的驅(qū)動工作。 方案二：單獨(dú)的來使用并控制其動力源，由此來設(shè)計(jì)并利用換擋裝置部件和傳動裝置這兩部分。使用一款柴油機(jī)，裝在作業(yè)部件機(jī)架上，動力經(jīng)皮帶傳遞給傳動系統(tǒng)。也可以在手扶稈上來同樣的安裝此操縱機(jī)構(gòu)，以操控其轉(zhuǎn)向與動力的輸出等的操作。 方案一的大蒜收獲機(jī)的農(nóng)藝環(huán)節(jié)要有收集裝置，當(dāng)作業(yè)部件和收獲拖拉機(jī)配套使用時(shí)，其收集裝置不能合理的設(shè)計(jì)出來。方案二的農(nóng)機(jī)機(jī)具其結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和保養(yǎng)，另外柴油機(jī)可拆卸，當(dāng)農(nóng)機(jī)閑置下來時(shí)可以把柴油機(jī)用到其他方面。經(jīng)過綜合考慮，選用

39、方案二，柴油機(jī)安裝在作業(yè)部件上。設(shè)計(jì)其傳動系統(tǒng)，減速裝置，以及手扶桿操作系統(tǒng)等必要裝置。 2）動力源的選擇 參考已有的大蒜收獲機(jī)動力源提供的功率，選擇一款高功率、高轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)。所以該機(jī)動力源是由沂南縣瑞豐內(nèi)燃機(jī)有限公司生產(chǎn)的ZH195A柴油機(jī)提供動力，表是該柴油機(jī)的明細(xì)參數(shù)， 表 3-1 柴油機(jī)技術(shù)規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 型號 燃油消耗率（g/kw h） 主要的形式 臥式、單缸、四沖程 機(jī)油消耗率（g/kw h） 燃燒的方式 直噴式 冷卻的方式 蒸發(fā)水冷 行程缸徑（mm） 潤滑方式 壓力與飛濺復(fù)合式 壓縮比 啟動方式

40、 手搖啟動 1小時(shí)功率 凈重量（kg） 108 12小時(shí)功率 功率輸出方式 飛輪端輸出 額定轉(zhuǎn)速 外形尺寸 此款柴油機(jī)啟動極其簡單，輸出功率很大、損耗油量低，并且具備外形體積小、整體重量輕等特點(diǎn)，另外它的操作方便、維護(hù)簡單、可靠性好。該柴油機(jī)用途非常廣泛，可用于小型工程機(jī)械的產(chǎn)品中，如農(nóng)用手扶拖拉機(jī)、玉米粉粹機(jī)，配合使用提供動力 [7] 。 3.2減速裝置 1）變速總述 大蒜收獲機(jī)先用皮帶傳動傳遞給傳動裝置，傳動裝置輸出使用鏈條傳動。因?yàn)殒湕l傳動適合在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。大蒜收獲機(jī)的行走速度要控制在2~3km/h，而動力源提供的轉(zhuǎn)速在2300r/mi

41、n,所以使用減速器把速度控制下來。下面計(jì)算其傳動比， 行走輪的直徑D=680mm 而 V=ωR 式（3-1） ω=2πN 式（3-2） 所以，N= V/2πR 式（3-3） 取V=0.7m/s 所以，N=30.4r/min 式中：--行走輪的速度

42、 --角速度 --行走輪轉(zhuǎn)速 而柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=2300r/min 那么λ=nN=75.66 經(jīng)過初步計(jì)算，需要四級減速，所以采用一個(gè)二級減速箱，并在減速箱的兩端也在減速。使離合器和減速箱來配套使用，其中控制機(jī)具的檔位的是離合器。 設(shè)減速箱的兩端傳動比分別為λa、λb,二級減速箱傳動比為λ0。λa=2，λb=3.23，λ0=11.745。以下就是針對減速箱來進(jìn)行具體計(jì)算的過程。 2）減速箱計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)[19]，可知齒輪傳動效率， =0.96，=0.99，=0.97， （1）分配傳動比 設(shè)減速箱兩級傳動比分別為，λ1、λ2，λ1=（1.3~1

43、.5）λ2，兩級大齒輪直徑相近，去λ1=1.4λ2。所以，λ1=4.05，λ2 =2.9。 （2）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=2300 Ⅰ軸（高速軸） 轉(zhuǎn)速：n= 式（3-4） Ⅱ軸（中間軸） 轉(zhuǎn)速：n= 式（3-5） Ⅲ軸（低速軸） 轉(zhuǎn)速：n=

44、 式（3-6） （3）計(jì)算各軸輸入功率 輸柴油機(jī)輸出功率：P=P=9.7KW Ⅰ軸（高速軸）：P=P 式（3-7） Ⅱ軸（中間軸）： P=P 式（3-8） =8.94KW Ⅲ軸（低速軸）：PP 式（3-9） =8.59KW （4）計(jì)算各軸輸出轉(zhuǎn)矩： 柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：

45、 Ⅰ軸（高速軸）輸入轉(zhuǎn)矩： 式（3-10） 式（3-11） Ⅱ軸（中間軸）輸入轉(zhuǎn)矩： Ⅲ軸（低速軸）輸入轉(zhuǎn)矩： 式（3-12）

46、 式（3-13） 將上述計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)在表3-2內(nèi)，如下： 表3-2各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 軸 號 功率（KW） 轉(zhuǎn)矩（N） 轉(zhuǎn)速（） 柴油機(jī) 9.7 4.03 2300 Ⅰ軸 9.312 7.7 1150 Ⅱ軸 8.94 3.01 283.5 Ⅲ軸 8.59 8.38 97.91 （5）齒輪參數(shù) 表3-3為高級齒輪參數(shù)，如下： 表3-3高速級齒輪相關(guān)參數(shù)（單位mm）： 名稱 符號 計(jì)算公式及說明 模數(shù) M 2.5 壓力角 齒頂高 2.5 齒根高 =(+)m=3.7

47、5 全齒高 =(+)m=5.62 分度圓直徑 =m Z=35 163.75 齒頂圓直徑 =m=37.5 =（）=166.25 齒根圓直徑 =31.875 =160.625 基圓直徑 = = 中心距 表3-4為低級齒輪參數(shù)，如下： 表3-4低速級齒輪相關(guān)參數(shù)（單位mm） 名稱 符號 計(jì)算公式及說明 模數(shù) m 4 壓力角 齒頂高 =4 齒根高 =(+)m=5 全齒高 =(2+)m=9 分度圓直徑 =m Z=54 =m176 齒頂圓直徑

48、 =（）m=58 =（）m=180 齒根圓直徑 =()m=49 =()m=171 基圓直徑 = = （1）軸類零件設(shè)計(jì) 軸Ⅰ 分析其軸上零件裝配，其軸Ⅰ設(shè)計(jì)如圖所示： 圖3-1 軸Ⅰ 軸上面的的彎矩圖與扭矩圖以及軸上的受力圖如圖所示： 圖3-2 軸Ⅰ 軸Ⅱ 分析其軸上零件裝配，其軸設(shè)計(jì)如圖所示： 圖3-3軸Ⅱ 軸上面的的彎矩圖與扭矩圖以及軸上的受力圖如圖所示： 圖3-4軸Ⅱ 軸Ⅲ 分析其軸上零件裝配，其軸設(shè)計(jì)

49、如圖所示： 圖3-5 軸Ⅲ 軸上面的的彎矩圖與扭矩圖以及軸上的受力圖如圖所示： 圖3-6 軸Ⅲ 3.3離合器 離合器使用彈簧摩擦離合器，安裝在變速箱殼內(nèi)，是柴油機(jī)和減速器的過渡件[16]。其主要作用是控制傳動系統(tǒng)的結(jié)合和分離，通過操縱桿實(shí)現(xiàn)控制機(jī)具的空檔和前檔檔位。用于機(jī)具的啟動、停止和轉(zhuǎn)向，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-7所示。 圖3-7 摩擦離合器 控制裝置在手扶桿上，用手扶桿上的扶手把控制大蒜收獲機(jī)的啟動、停止以及轉(zhuǎn)向。 1）機(jī)具的啟動和停止。 （1）換擋原理 機(jī)具啟動和停止的控制

50、結(jié)構(gòu)圖如圖3-8所示，檔位桿控制著離合器與變速箱的輸入軸的分離和接合。離合器在正常情況下處于接合狀態(tài)，當(dāng)機(jī)具啟動時(shí)控制B方向手把，檔位桿移向B位置，將檔位桿置于空檔位置，啟動后控制B方向手把，檔位桿移向A位置，將檔位桿置于行進(jìn)檔，離合器接合機(jī)具運(yùn)行；機(jī)具停止時(shí)，控制B方向手把，檔位桿移向B位置，離合器分離，然后柴油機(jī)停止，機(jī)具停止。B方向手把使用旋鈕式的單行程，不會自動回程:當(dāng)檔位桿移向B位置后，如果不控制手把，檔位桿不會沿著A方向返回A位置。 1 2 3 A

51、 B 圖3-8 控制結(jié)構(gòu)圖 1. 彈簧 2.檔位桿 3.剎車線 （2）離合器控制結(jié)構(gòu)圖 檔位桿和離合器通過弧形連接桿相連，研究汽車離合器的控制連接方式，設(shè)計(jì)該機(jī)具離合器控制連接結(jié)構(gòu)圖如圖3-9所示。[16] A位置連接柴油機(jī)傳入到變速箱的軸，B位置連接減速箱輸入軸,檔位桿沿著C方向移動。當(dāng)機(jī)具空檔時(shí)，檔位桿移向C位置帶動其連桿向左移動，其后離合器內(nèi)壓板和摩擦盤分離，離合器處于分離狀態(tài)；當(dāng)檔位桿回位時(shí)，連接桿向右移動，其后離合器內(nèi)壓板和摩擦盤接合，離合器處于接合狀態(tài)。該離合器控制結(jié)構(gòu)參照汽車離合器連接方式，檔位桿和手扶拖拉機(jī)剎車線連接。

52、 C A B 圖3-9 離合器控制連接圖 2）機(jī)具的轉(zhuǎn)向 該機(jī)在車輪與行走輪軸連接位置安裝摩擦離合器，實(shí)現(xiàn)該機(jī)的轉(zhuǎn)向。當(dāng)轉(zhuǎn)向是需要的時(shí)候，把需要轉(zhuǎn)向的一側(cè)的手扶桿上的轉(zhuǎn)向手把握緊，該側(cè)離合器使之分離開來并切斷其驅(qū)動力，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。另外需要注意的是，應(yīng)該盡量避免起步時(shí)候和下坡的轉(zhuǎn)向。 3.4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.4.1明確該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 此液壓系統(tǒng)要滿足該升降的要求與對應(yīng)的技術(shù)的參數(shù)。在設(shè)計(jì)之

53、前，需要對此作業(yè)機(jī)的升降工況來分析，確定對此液壓系統(tǒng)要到達(dá)的要求：液壓泵是用手扶拖拉機(jī)傳來的動力的驅(qū)動，放在動力的第一軸旁邊，要保證不會發(fā)生干涉，且需要達(dá)到穩(wěn)定的換向功能，負(fù)載合理，沖擊力小，且運(yùn)動平穩(wěn)，和液壓系統(tǒng)所處工作的環(huán)境要干擾小，溫度和濕度要適宜，沖擊的振動要小，要有可靠性以及經(jīng)濟(jì)型。 3.4.2分析其工作情況與基本的參數(shù) 在此設(shè)計(jì)中，其中工作負(fù)載是作業(yè)機(jī)的重力?；緟?shù)如下所示： 大蒜根系一般在土下9～15cm左右，取最大的值15cm設(shè)計(jì)。在普通行進(jìn)的過程中，需提升到一定的高度來保證鏟齒離地，選離地高度5cm?；钊麠U的行程5+15=20cm,見表3-5。

54、 表3-5根據(jù)負(fù)載選執(zhí)行件工作的壓力 工作壓力 此外一重要的參數(shù)值為最大的流量，可根據(jù)皮帶輪輸出至液壓泵的功率計(jì)算得。 3.4.3擬液壓系統(tǒng)的原理圖 根據(jù)以上可以綜合的考慮，來擬出下面設(shè)計(jì)的方案：在行駛的過程前之，要用作業(yè)機(jī)提升，三位四通的換向閥5在右位，油液在右側(cè)進(jìn)，柱塞向左動；在挖蒜時(shí)，換向閥5在左位，油從左側(cè)到液壓缸，在自重下，作業(yè)機(jī)很快到了指定的位置。 當(dāng)換向閥在換向的時(shí)，內(nèi)部的油液會產(chǎn)生擾動，壓力會產(chǎn)生減退。進(jìn)油路上加個(gè)單向閥2，再加上個(gè)蓄能器4，為確保

55、換向的過程中，發(fā)生了上面的情況，這個(gè)蓄能器也能在第一時(shí)間對油路補(bǔ)壓。 閥2、蓄能器4和閥3的組合是卸荷。進(jìn)油路的油壓達(dá)到溢流閥3的指定壓力時(shí)，油液通過液壓泵，到3回油箱，沒影響到單向閥的油路，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)可靠的卸荷。 圖3-10液壓系統(tǒng)原理圖 3.5切莖裝置設(shè)計(jì) 切莖裝置是一個(gè)組合結(jié)構(gòu)，如圖3-11所示，實(shí)現(xiàn)大蒜稈莖的扶起和對大蒜稈莖的切斷功能。它是由柴油機(jī)提供轉(zhuǎn)速，傳給皮帶輪3，再通過皮帶輪2傳遞給齒輪殼1，齒輪殼1內(nèi)有一對錐齒輪，實(shí)現(xiàn)變向過程，然后傳給刀具桿上的刀具，高速旋轉(zhuǎn)，切斷蒜桿。扶禾稈5是大蒜收獲機(jī)行走時(shí)，對倒地的蒜苗扶起，并對其行程一個(gè)夾持力，便于刀具的切徑

56、。限深及導(dǎo)向輪8在機(jī)具在行走時(shí)控制其方向和入土深度。 當(dāng)卸下切莖裝置時(shí)，該機(jī)還可以收獲土豆，花生等農(nóng)作物，同樣滿足其收獲的農(nóng)藝環(huán)節(jié)。切莖裝置用螺釘和整機(jī)機(jī)架連接，便于固定和拆卸方便。 1 2 3 4 5 6 7 8 圖3-11 切莖裝置 1.齒輪殼 2.皮帶3.皮帶輪4.機(jī)架 5.扶禾稈6.刀具7.刀具桿8.限深輪 3.5.1刀具的形狀以及參數(shù) 在錐齒輪殼內(nèi)有一對傳動比為1的錐齒輪，把動力源提供

57、的轉(zhuǎn)速改變方向。切莖位置有三把刀具，刀具如圖3-12所示，旋轉(zhuǎn)刀具切斷大蒜稈莖，三道刀具工作增寬作業(yè)幅度。該刀具采用W18Gr4V ，這種原材料是在鹽浴爐或箱式爐中加熱到1200～1275℃然后油冷，用540～570的溫度回火，硬度HRC不小于63。適合做高速旋轉(zhuǎn)的工具鋼 [20] 。 刀具小圓直徑 D1=100mm 圖3-12刀具 刀尖直徑 D2=190mm 刀具厚度 H=6mm 所以，刀具轉(zhuǎn)速ω=2πn=14444r/min 而刀具功率P=9.7kw 所以，刀具轉(zhuǎn)矩為T=9.55=4.03N

58、該刀具片刃使用5片能形成按照中心線兩邊不同的一個(gè),當(dāng)單片葉片不具備動力勢能時(shí),其他的雙片片處于勢能狀態(tài),雙片勢能葉片自然可以輕松帶動一片暫時(shí)不具備勢能葉片,可以節(jié)省能量，并且提高工作效率。 3.5.2限深輪 安裝在切莖裝置上的行走輪有限深作用。其結(jié)構(gòu)如圖3-13所示，切莖裝置在行走時(shí)，該輪在土壤上行走，控制其后的挖掘鏟陷入土中深度。其結(jié)構(gòu)上部配合軸承安裝在機(jī)架上，其支架能夠在動載或者靜載中水平360度旋轉(zhuǎn)，在收獲機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)能自由旋轉(zhuǎn)。 圖3-13限深輪 限深輪離地面的高度可以調(diào)整，通過移動上下兩個(gè)桿孔位置對齊，來調(diào)整其高度限深輪離地面的高度，然后用螺釘緊固如圖3-14所示。

59、 圖3-14升降孔位 3.5.3扶禾稈 在機(jī)具前端部位的機(jī)構(gòu)是扶禾稈。其作用是機(jī)具行進(jìn)時(shí)扶起倒伏蒜莖，并對高于土壤的大蒜莖上部行程一個(gè)夾持力，平衡刀具切莖時(shí)大蒜的泥土阻力，有便于大蒜的切莖。其結(jié)構(gòu)為圓形柵條，向下彎折，減少泥土擁堵阻力。另外其在于大蒜上部，不會對大蒜有損傷。 3.5.4清理裝置 機(jī)具在行進(jìn)時(shí)，工作順序是先對大蒜秧苗的切斷，再起蒜，那么就會遇到蒜秧在機(jī)具的刀具位置堆積以及收蒜時(shí)有蒜秧混入的情況，為了解決這一問題。設(shè)計(jì)了其清理裝置：在切莖刀具桿上安裝粉碎刀具，對蒜秧進(jìn)行粉碎，即使個(gè)別蒜秧沒有被粉碎，因?yàn)榈毒咝D(zhuǎn)不會堆積在收獲機(jī)前面，粉碎后的蒜秧在經(jīng)過后面的傳輸抖動

60、裝置時(shí)，會掉落到地上，不會收集到收集框內(nèi)。該刀具結(jié)構(gòu)如圖3-15所示： 圖3-15粉碎刀具 此結(jié)構(gòu)裝置也是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，把蒜秧粉碎到地里，作為后續(xù)農(nóng)作物的肥料，合理性和可行性都很高。 3.5.5切莖裝置的傳動 把柴油機(jī)提供的動力經(jīng)皮帶輪和轉(zhuǎn)軸傳到齒輪殼，齒輪殼內(nèi)的一對錐齒輪實(shí)行傳遞的轉(zhuǎn)向但不變速，再傳給刀具桿，其上刀具高速旋轉(zhuǎn)先切斷蒜秧、后粉碎蒜秧。錐齒輪圖3-16為: 其主要參數(shù)為：M=2 D=60mm B=20mm α=20° 傳動比λ =1 刀具轉(zhuǎn)速n=2300r/min 圖3-16錐齒輪 此錐齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)件。

61、 3.6起蒜和蒜土分離裝置設(shè)計(jì) 3.6.1起蒜裝置 1）挖掘鏟選用 帶最少泥土的量來挖掘大蒜，并且讓土壤松碎，把大蒜運(yùn)送到其后的分離裝置上面且要求其所受的阻力小，能減少能量損失是挖掘鏟的任務(wù)。用于該大蒜收獲機(jī)的可以使用平面鏟和曲面鏟，下面提供兩種方案對比。 方案一： 本方案選用三角平面鏟。三角平面鏟如圖3-17所示，三角平面鏟外形是三角形，鏟面平整，作業(yè)時(shí)由鏟柄推向土壤中，破土并取蒜，所受阻力小。 圖3-17三角平面鏟 方案二： 本方案選用曲面鏟。曲面鏟的鏟面分為凹和凸性，增加了挖掘面積，泥土也很容易掉落。一般使用在有運(yùn)動軌跡的挖掘

62、機(jī)上。圖3-18所示的是凹面鏟。 圖3-18 凹面鏟 參考土豆、花生等作物的收獲機(jī)，三角平面鏟用的最為廣泛，曲面鏟應(yīng)用相對較少。考慮整機(jī)的作業(yè)時(shí)，工作阻力比較大，能量損失也比較大，為了減少不必要的功率損失，減少其他阻力，故選擇方案一，使用三角平面鏟。 經(jīng)過以上的思考，并且其他結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，所以本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)成型，下面具體介紹大蒜收獲機(jī)的各個(gè)裝置。 2）挖掘鏟的參數(shù)確定 在方案選擇時(shí)分析了挖掘鏟的選用。此三角平面鏟的鏟主要參數(shù)有鏟的工作角度α，其寬度B，以及形狀斜角γ。鏟工作角度α越小，鏟的運(yùn)行阻力也就越小，其值應(yīng)該小于22°，所以選α=18°；鏟寬B=110mm；鏟高H=80m

63、m，為了保證鏟的清理能力，鏟的形狀斜角γ的大小應(yīng)該滿足不等式： 90°-γ>φ 式 （3-14） 其中，φ為土壤對鏟刃的摩擦角，大多數(shù)取27°~35°，所以選γ=80°。 3.6.2蒜土分離裝置 蒜土分離裝置用傳輸抖動實(shí)現(xiàn)，傳輸鏈形狀如圖所示。傳輸抖動裝置由桿條、鏈條和凸輪構(gòu)成。在傳輸鏈的中部位置，設(shè)計(jì)一個(gè)偏心抖動輪，緊靠輸送鏈條的上邊的底部位置。抖動輪以固定速度轉(zhuǎn)動，其最高點(diǎn)以不規(guī)則圓周運(yùn)動，鏈條隨著抖動輪發(fā)生周期性變化，從而抖動傳輸鏈抖掉泥土。 抖動輪設(shè)計(jì)為凸輪，凸輪抖動輪工作性質(zhì)比較溫和，

64、產(chǎn)生的沖擊力小，工作穩(wěn)定。抖動輪及傳輸鏈條位置如圖3-19所示。兩邊鏈條都有凸輪，兩凸輪之間有一連接稈，使其同步運(yùn)動。傳輸鏈有規(guī)律的運(yùn)動，不會兩邊抖動不同。 1 2 圖3-19傳輸鏈 1.鏈條 2.凸輪 另外，在傳輸鏈末端有收集大蒜的裝置，大蒜在傳輸鏈上直接送至收集網(wǎng)袋中。完成其自動收集。 3.6.3挖掘鏟部位輔助裝置 挖掘鏟輔助裝置。其作用是便于大蒜頭全部的運(yùn)到傳輸鏈上，不掉蒜頭，避免人工的再撿拾。位于機(jī)具同挖掘鏟徑向位置，在機(jī)具旁邊，設(shè)計(jì)為柵條形狀。 4

65、設(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算 4.1傳動效率的計(jì)算 已知電動機(jī)的額定功率，拖拉機(jī)的額定功率為，通過查詢資料得，輸出軸的轉(zhuǎn)速的輸出標(biāo)準(zhǔn)值，~， 輸出軸的功率： 查閱資料得，在整個(gè)動力傳送過程中，各傳動副的機(jī)械傳動效率： 4.1.1傳動裝置功率計(jì)算 已知P出為 總· =·· =· 4.1.2傳動比計(jì)算 總傳動比與各級傳動比的計(jì)算如下所示： 總的傳動比：== 各級傳動比則為，，,查閱資料選擇每級傳動比為，， 4.2帶輪傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一級是將帶輪傳動通過動力從輸入軸到軸，已知電動機(jī)功率，轉(zhuǎn)速,傳動比定為,按機(jī)器每天工作八

66、個(gè)小時(shí)計(jì)算 (1)算出功率 工作情況系數(shù)，查得 式 (2)選擇V帶型號： 已知轉(zhuǎn)速， 查得可知普通帶選型圖選擇帶型為 (3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑、 選取小帶輪基準(zhǔn)直徑 選取小帶輪直徑 驗(yàn)算帶速： 式 因,所以帶速合格 確定從動輪直徑 = 式 查得，取標(biāo)準(zhǔn)值 (4)確定中心距與帶長 初選中心距： 通過計(jì)算，得,初定中心距 計(jì)算出所需的基準(zhǔn)長度 式 得出 計(jì)算實(shí)際中心距： 式 中心距a的變動范圍如下： - = 中心距的調(diào)整范圍是： (5)對小帶輪包角進(jìn)行驗(yàn)算： 式 經(jīng)驗(yàn)算，合格。 (6)確定帶根數(shù) 確定額定功率： 計(jì)算單根帶的額定功率 由與,知單根帶基本額定功率。 ，與型帶，知