土豆采摘装置结构设计

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计毕业设计（论文） 土豆采摘装置结构设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程夏子泳 学 号：职 称：160406102719韩琪、李冶讲师、高级工程师中国珠海二O二O年 五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计土豆采摘装置结构设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期： 年 月 日土豆采摘装置结构设计摘 要机械工业发展较快，各种设备研制出来被用于生产与生活当中，为生产与生活提供方便。我国是农业大国，农业产品的种植面积比较大，其中土豆的种植面积多达1.5亿亩，是目前全球种植面积最大的，面积是全国的耕地8%。并且国内的土豆产量也是全世界第一的，年产量达到9000万吨，土豆的用途比较广泛，产值较大，为众多农产品当中的一种。如此巨大产量的土豆收获采摘的话，工作量非常大，特别是每年在收获季节来说，时间比较紧凑，传统方式多为人工采摘收获，这种方式是从古至今延续下来的一种方式，存在效率较低的问题，因此适用于一些农村种植小户。对于大型种植基地以及土豆生产企业来说，每年的产量较大，单纯依靠人工采摘的话，没法满足大批量收货要求，并且现在的人工成本逐年提升，对于生产单位来说，无疑是面临巨大的经济压力，因此急切需要通过使用农用机器替代传统人工作业，将生产种植企业的人工密集型转变成本机器自动化生产，大幅度提升企业的产能和效率，降低人工成本。本次设计的土豆采摘装置，主要是对土豆进行采摘收获的设备。通过市场考察以及分析，并且查询相关书籍知识， 对本次的土豆采摘装置进行方案确定。通过分析土豆尺寸，确定铲斗间隙，同时对传动机构方案进行确定，链传动做出相应的计算，以及传动轴的设计校核，键与轴承的设计等。并且通过CAD软件对本次土豆采摘装置进行图纸绘制。关键词：土豆采摘装置、方案确定、链传动、设计校核Structure dseign of potato picking deviceAbstractWith the rapid development of mechanical industry, various kinds of equipment have been developed and used in production and life to provide convenience for peoples life. China is a large agricultural country, and the planting area of agricultural products is relatively large. The planting area of potatoes is up to 150 million , which is the largest in the world at present. The area is 8% of the cultivated land in China. And the domestic potato output is also the first in the world, with an annual output of 90 million tons. Potatoes are widely used and have a large output value, which is one of many agricultural products. Such a huge output of potato harvesting, the workload is very large, especially in the harvest season every year, the time is relatively compact, the traditional way is mostly manual harvesting, this way is a way that has continued from ancient times to the present, there are low efficiency problems, so it is suitable for some small farmers in rural areas, for large planting bases and potato production enterprises Say. The annual output is relatively large, if only relying on manual picking, it can not meet the requirements of large-scale receiving, and the current labor cost is increasing year by year, for the production unit, it is undoubtedly facing huge economic pressure, so it is urgent to use agricultural machinery instead of traditional manual operation, to change the labor-intensive production of the production and planting enterprises into automatic production of cost machines Increase the production capacity and efficiency of the enterprise by a large margin and reduce the labor cost.This design of the potato picker device, mainly for potato harvesting equipment. Through the market investigation and analysis, and query the knowledge of related books, the potato picker program is determined. Through the analysis of potato size, determine the bucket clearance, at the same time, determine the transmission mechanism scheme, make the corresponding calculation of chain drive, as well as the design and verification of transmission shaft, the design of key and bearing, etc. And draw the drawing of the potato picker by CAD software.Key words: Potato picker、 scheme determination、chain drive、design check目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪论11.1课题的背景和意义11.2采摘装置的发展现状及趋势21.3毕业设计的目的31.4本次设计任务与要求3第二章 土豆采摘装置基本方案和原理分析32.1基本方案的提出32.2整体方案介绍42.3工作原理分析42.4土豆采摘装置主要参数5第三章 采摘装置传动设计53.1传动与减速器设计计算53.2采摘装置功率计算63.3链传动的设计73.3.1链传动设计要求73.3.2链传动的计算73.4链轮主动轴的设计103.5链轮主动轴的校核113.6轴的设计123.6.1链轮的转矩133.6.2轴的材料选取133.6.3轴的最小直径计算133.6.4轴的结构设计133.7轴的校核143.8键的校核153.9轴承的校核16第四章主要部件的设计174.1挖掘部件设计要求174.2挖掘铲设计依据174.2.1挖掘铲的组成184.2.2挖掘铲的结构设计184.3机器分离部件的设计214.4机架与车轮的设计224.4.1机架的结构设计234.4.2车轮的结构设计244.5 土豆采摘装置总装图25结论26参考文献27致谢28V 第一章 绪论1.1课题的背景和意义 土豆作为一种草本植物，是大家熟悉的一种粮食作物，也可以看做是蔬菜，可以被用来做成各种菜肴，并且还可以被用来切片烧烤等，土豆里面的维生素含量之高，超过了其他农作物，其中蛋白质含量，含糖量较高，也被用于生产淀粉等。目前我国是全球土豆种植面积最大的国家，产量也位居全球第一。根据2015年北京召开得到世界土豆大会公布的信息可知，我们国家种植的土豆面积为5570千公顷，并且土豆的产量达到了9500万吨，其中的种植面积跟产量都大于全球四分之一，都位列全球土豆生产第一名。土豆的产量这么高，出了部分出口到国外以外，国内的需求量也比较大，并且是我国的第四大粮食作物，国内对于土豆的吃法较多，用于炒菜土豆丝是每个家庭耳熟能详的，并且烧烤土豆片，油炸土豆片薯条等，这些都是我们熟悉的吃法。我国是农业生产大国，长期以来，土豆就伴随着人类的进步和发展。每年国内大量的土豆收获作为不同事物的原材料，其中薯条的原材料就是土豆，需要用到的土豆非常的多。我国的土豆产能虽然大，但是还远达不到需求量。因此国内目前的土豆种植面积也在逐步扩大，土豆的年产值也非常大。土豆的种植多分布在西南，西北以及东北等地，自重国内最大的土豆种植基地为黑龙江。目前国家规划以后的土豆种植面积也将逐步扩大到1.5亿亩，产量有望突破2亿吨。对于这些土豆的种植过程中，每年到了采摘的季节，工作量非常的大，特别是种植基地来说，由于种植面积广泛，产量都是以吨计算，所以一些地区还是保持着人工采摘的方式，这种作业模式在东北一些地区还较为常见，不仅仅效率比较低，同时由于采摘的季节较短，有大部分的土豆因为采摘不及时造成部分土豆烂在地里，因此造成极大的浪费和损失，对于企业来说，这些都是很大的经济损失。并且这些年来企业招工比较困难，大量的人员采摘作业，需要支付的成本较大，因此很多种植基地都面临巨大的压力，没办法满足现在的快效率的采摘要求。随着目前农用机械设备的发展，很多不同的机械设备可以制造出来满足生产需求，特别是对于这类农产品的机械近些年发展特别迅速，技术也比较成熟，所以对于企业来说通过使用机械设备来替代传统的人工采摘作业，这种是个较好的选择，不仅仅可以提升企业的采摘工作效率，也能避免因为采摘速度太慢造成粮食的浪费，并且降低企业的人工成本，改善企业的人工密集型的现状，更好提升生产效率，增加企业的竞争力。因此农用机械的使用是未来的一个主要的趋势，市场前景非常好。1.2采摘装置的发展现状及趋势采摘装置作为农用生产设备，主要的功能就是对这类固态的农作物进行采摘分离，将农作物从土地当中挖掘出来，通过将泥巴进行筛落，最终获得农作物果实，这类设备的工作功能单一，效率较高，工作稳定性较好。随着目前农业设备的快速发展，用于市场当中的农产品采摘装置的种类也比较多，根据结构目前主要有侧挂式采摘装置，背负式采摘装置，以及手扶式采摘装置等。侧挂式是目前用的较为普遍的一种，主要的动力是借助发动机作为动力，多是使用前面拖挂的拖拉机作为采摘收获机的动力，拖动采摘收获机进行快速收获作业，此种类型的采摘装置的作业面积较为广泛，因此多用于种植面积较大的农场或者种植基地。背负式的话，这种主要是通过人体背附着设备，动力多为小型电机，通过电机的驱动，满足少量收获要求，一般功率较小，作业面积也比较小。手扶式采摘装置主要通过人力推动设备进行行走，主要是早期用的比较多，目前随着采摘装置技术的不断成熟，目前这种手扶式用的较少。在土豆采摘装置的发展来看，最早对这种土豆采摘装置进行研究的国家为美国和苏联等国家，这些国家因为早期的工业基础非常好，并且土豆种植面积比较广泛。特别是美国这种发达国家，在六七十年代农业机械就发展的比较好。因此大量农业设备被用在生产当中。根据数据显示，早在60年代时候，苏联全国的土豆采摘装置的保有量就多大3万台，并且在70年代的时候，全国的保有量更是达到了6万台。并且生产的机型种类也比较丰富，其中有收获效率非常高的大型联合采摘收获机。德国作为工业基础最好的国家，早期也对土豆采摘装置做了大量研究，其在1940年就生产制造出抛掷型根茎采摘装置，并且到1950年更是大量投产了运链式采摘收获机。并且在后期生产制造出各种型号的大型收获机。目前在这类农产品采摘装置的制造和研究方面，国外发达国家技术处于领先地位，出口数量占据较大比重。我国在采摘装置的生产与研究等方面较晚，虽然我们国家是农业生产大国，农作物的种植面积较大，但是这类机器设备的研究落后欧美发达国家将近半个世纪。这些都是跟国内的大环境相关联的，早期国内的工业条件不足，因此没有进行大量的研究，但是在建国之后，国内的农业生产较快，这段时间对于农业设备的需求量较大，急需要生产高效率的机器来取代传统人工作业，也是面临的主要农业生产大问题。因此在上个世纪的50年代的时候，国内就对拖拉机进行大量的研究，并且在70年代的时候，国家对这种土豆收获机进行了一定研制，主要研制出了鼠笼式土豆收获机，但是早期的工业较差，没法达到使用需求，因此也就被搁置了，但是到了1979年以后，国家农机展览会之后，黑龙江农业机械研究院，对土豆收获机进行大量改进以及研究，终于生产出属于国内的自主研制的土豆收获机。近些年来，随着国内农业机械技术的成熟，以及自动化技术的发展，很多企业目前可以自主生产这种农用机械，并且可以满足大量制造加工要求，基本上可以满足国内市场需求。其中有中小型以及大型的联合收获机，都可以自主生产。并且很多企业生产的设备可以出口到国外。这些都是目前我国在农业机械发展的现状。虽然我们的产能较大，但是在一些高智能以及高端农业机械发展来说，仍然还是存在一些不足，没办法跟那些老牌工业发达国家相比，还是有很长一段路程需要走，仍然需要继续努力。1.3毕业设计的目的毕业设计是大学最后阶段的总结跟测试，可以很好的将学到的知识通过毕业设计进行深入的巩固以及总结。所学的机械设计、机械自动化以及机械制图等课堂学到的知识运用到本次设计当中，更好的学会机械设计的整个过程，以及对机械设计的相关的机构进行确定，动力的选取以及传动部件的设计校核等，经过系统全面的操作以及设计，以此提升自己的思维能力，分析问题能力，以及解决问题能力，更为关键的是，凭借毕业设计的经验，可以更好的为工作做好铺垫，打下一个良好的基础，这些都是本次毕业设计的主要目的，对于未来的工作有较大的帮助与益处。1.4本次设计任务与要求本次设计的为土豆采摘装置，需要分析与考察目前市面的采摘装置机构 ，并且运用到学到的相关机械设计知识以及机械基础设计等知识，对本次土豆采摘装置方案确定，完成土豆采摘装置结构设计，并且对主要完成的内容如下：（1）分析土豆采摘装置的基本要求以及工作原理。（2）完成土豆采摘装置整体结构设计以及方案确定。（3）完成土豆采摘装置的各部分机构的确定以及部件的选取和计算；（4）通过CAD软件对本次土豆采摘装置装配图与零件图的绘图。（5）完成本次土豆采摘装置说明书内容要求。1.5本次设计小组流水线概述本次设计的主要任务是负责采摘收获环节。传统的土豆收获装置会有挖掘铲卡土豆和已收获土豆附着大量泥土等问题，本设计经过实地收获地考察，重新设计了挖掘铲之间的距离，并且加入了抖动机构，保证收获量的同时完美解决了上述问题。第二章 土豆采摘装置基本方案和原理分析2.1基本方案的提出我国是农业大国，但是在农业机械的使用方面，普及度还不够，跟发达的欧美某些国家相比，还是存在一定差距，虽然国内的农用机械技术不断成熟，但是还是需要发展很多年，才能跟上全球先进技术水平。我国土豆的种植面积较大，对于土豆的采摘装置的需求量也大，传统采摘方式多为人工进行采摘，存在效率低下的问题，因此很多种植企业急需这些设备来替代传统的人工采摘作业，提升企业的采摘效率，提高产能，避免因为采摘不及时造成粮食的损失和浪费。所以本次设计的土豆采摘装置结构设计有重大意义。不仅仅可以帮助土豆种植企业提升采摘效率，还能降低人工成本。通过机械设计也可以锻炼自己独立设计能力，以及分析能力，对大学阶段所学知识可以进行很好复习与巩固。2.2整体方案介绍本次设计的土豆采摘装置采摘的对象为土豆，对长在潮湿土壤中的土豆进行采摘收获。通过综合考察以及分析，设计的土豆采摘装置是目前较为普遍的一种结构，通过拖拉机对采摘装置进行牵引。拖拉机为动力源牵引前进，并且以拖拉机为动力源通过减速器与带轮传递至链轮，链轮带动链条进而带动分离机构运动，把挖掘铲机构挖出的土豆传送到机械后方进行收集，并且在传递过程中，通过抖动轮的抖动效果，可以将土豆上附着的土壤进行分离筛落出来，因此满足分离的效果，最终分离出来的土豆就被收集箱收集好，达到采摘的效果。传动方案如下图：图2.1 传动方案图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2.3工作原理分析本设计的土豆采摘装置，其动力是设计功率75-105马力拖拉机驱动，采摘装置的结构由机身部分、挖掘铲斗、支架、拨动盘、传动链条链轮以及减速器构成。传动方式为减速箱的传动轴传递动力到链传动，大齿轮上在安装拨动盘，输送链套在拨动盘上。传动方式为，减速箱传递给链传动，再传递到拨动盘，之后传送到输送链。前端挖掘铲斗从土里挖出的土豆传送到输送链，之后经过输送链来回转动，之后经过抖动盘的抖动分离泥巴，最终通过筛选出土豆，最后收集达到采摘的要求。2.4土豆采摘装置主要参数采摘装置主要参数见表1所示：表2.2 采摘装置的主要参数机器的宽度2m机器的高度2.5m挖掘的深度0.2m机器的功率75-105hp第三章 采摘装置传动设计3.1传动与减速器设计计算土豆采摘装置的拖拉机辅助动力的设计为75-105hp，速度为的输出轴，通过减速齿轮和传动带后，设的总传动比减速器的传动比。链轮传动比 要满足分离输送线速度为1.6m/s以上传动链驱动，然后： 所以，链轮半径141mm机器的功率：75-105hp=55.125-77.18kw机器输送轴的转速540r/min总传动比减速器的传动比 链轮传动比 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。分析本次的采摘装置工作要求，本次的减速器选取的为YND系列一级减速箱。如图图3.1 YND系列一级减速箱3.2采摘装置功率计算1.机器输入功率本次采摘装置选取的拖拉机选马力75hp（功率为55.125KW）柴油机。2.机器的输出功率减速箱耗损功率：链轮耗损功率：轴承耗损功率：所有轴总功率： 机器传动效率：机器输出功率：3.3链传动的设计链传动是较为常见的一种传动方式，传动稳定性比较好。并且可以使用不同场所使用要求，其传动比为两个转动机构角速度比值，分析到传动承载能力，以及经济性要求，根据传动设计计算本次链传动传动比选取为2.5。3.3.1链传动设计要求对于链传动的设计需要考虑链条型号以及链轮链条材料的选取以及相关尺寸。链条作为传动部件，需要承载能力和耐磨性都比较好，同时要有一定强度。对于一般的中速传动的链条，硬度需要大于40-45HRC，有些高度转动的链传动中，链条还要进行碳化表面硬化处理加工。材料一般用中碳钢即可。本次的土豆采摘装置工作为中速传动，因此材料选取中碳钢即可，强化处理硬度大于40-45HRC。3.3.2链传动的计算1.链轮的齿数、，。2.计算链传动的功率按照链条的移动速度，以及链条齿数量跟布置情况，可依据单排量进行计算功率： 式中： 3.计算链节距 在链式中，链节距p由单排链条的计算功率 根据链条的数量和链条的旋转速度确定。链型：0.8A 决定链条是12.7。 4.链节距p和链轮中心距的计算初选中心距：，根据公式计算链接数 将取成偶数链传动中最大中心距为： 式中：5. 因此可知链轮速度是6.压轴力的计算 有效圆周力：压轴力为 7. 链传动的参数数据表3.2 大小链轮主要参数大链轮小链轮451821274.212297918366.545161.559.19.68624.2166101280.56图3.3 大链轮零件图3.4链轮主动轴的设计链轮主动轴的设计步骤如下：1.轴1与轴5部分：两部分安装轴承，轴承选用角接触球轴承，宽度是24.75mm。两轮侧壁和机架内壁的距离为20mm，因此这部分的轴长度设计为50mm。2.轴2与轴4部分：这两部分都装链轮。由于链轮厚为75mm，所以这部分轴长度的设计为70mm。3.轴3部分：这部分通过计算得出长度是488mm。4.轴6部分：这部分安装轴承端盖，其长度是33mm。5.轴7部分：该部分装大链轮，其长度设计为70mm。链轮主动轴的结构如图3.2所示：图3.4 链轮主动轴结构图3.5链轮主动轴的校核采用应力计算图来对轴进行校核，采取集中载荷作用于链轮支撑的中点与轴承支撑的中点。1.作用在大链轮上的力的大小压轴力 N 则 N N2.作用在小链轮上的力的大小压轴力 N 则 N N扭矩为：Nm合成弯矩为：Nm因为轴的材料为45号钢，所以许用应力是按照弯扭组合的校核公式13， 由于计算的弯矩、扭矩图如图3.3所示。 图3.5 轴的弯矩扭矩图3.6轴的设计轴为关键传动部件，主要是传动轴，传动动力过程中轴主要是对转矩以及转速进行传递的部件。3.6.1链轮的转矩链轮的转矩为：3.6.2轴的材料选取轴为传递转矩和转速的部件，因此需要有较好的强度和刚度，轴的材料本次选取的为45Cr。3.6.3轴的最小直径计算 轴上因为有三个键槽，所以轴的直径要加大15%，则计算为： 需要对轴径进行圆整，取轴径为d=10mm.3.6.4轴的结构设计 1.本次轴的结构外形如下：图3.6 轴的结构2.根据轴的位置确定轴的每个步骤的直径和长度。（1）根据内径，横向放置的宽度，取右侧轴的肩部，取，。（2）第一个深沟球是的轴承，它的尺寸,所以，计算得出。（3）第五个地方是轴肩，因此，通过合并计算。（4）第三个位置是固定轴，且根据该组合，计算。（5）1处最小直径，以一点为轴，与圈套器和螺母组合，螺母为。螺母的厚度，需要两个螺母，因此需要。（6）由于四处具有恒定的轴肩，因此取由使用关系系统来计算。3.7轴的校核传动轴在工作当中传递转矩和转速，轴对于传动非常关键，很多时候传动部件失效多为轴的断裂或者弯曲等造成。因此需要对主轴进行校核，需要分析轴的最小直径或者是有设计键的位置，本次对轴轴的最小直径进行校核，分析传动轴薄弱位置倾角绕度，对倾角进行确定。需要确保绕度符合要求。校核计算如下： 通过分析可知：最大绕度： 式中： 查表可知许用挠度； 。图3.7 传动后轴零件图3.8键的校核键和轴的材料都是钢，查询可知钢的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽接触高度。计算可知： 式中：。 。 。 。 键、轴、轮毂中最弱材料许用挤压应力计算可知挤压强度满足要求，本次键标准为.3.9轴承的校核1.轴承的校核I轴设计的为深沟球轴承，规格为载荷，转速，齿轮较小，因此齿轮于或等于一定值，同轴转速接近轴承转速。故本次对 I轴远侧的轴承进行检查修改。轴传递的转矩 依据受力情况可知轴承径向受力图如下： 图3.8 轴承受力图在水平面： 4.由于在工作当中轴承为中等载荷冲击，并且不受轴向力，故查询载荷系数可知。则：。5.轴承的寿命计算根据轴承受力大小进行寿命计算如下： 则本次轴承6206可以满足使用需求。第四章主要部件的设计4.1挖掘部件设计要求挖掘部件是本次的土豆采摘装置的关键部分，是用来对土豆进行挖掘的主要部件，对于挖掘部件的设计需要满足下面的几个基本要求：1.挖掘过程需要确保不会遗漏土豆。2.保证挖掘的深度不会造成土豆的损伤，并可以根据实际需求对深度调节。3.工作可靠性要高。4.要方便维修以及拆卸等要求。挖掘部分要保证达到对土豆精确采摘收获需求，需进行合理设计。本次挖掘部分设计为三角形板块跟切割土圆盘构成。4.2挖掘铲设计依据挖掘铲的设计，需要结合土豆的块茎分布宽度，深度以及土质要求进行分析。主要功能是对土里的土豆进行挖掘，将挖掘出来的土跟土豆一块进行筛选和分离。目前用于土壤挖掘的铲斗多为三角外形的铲斗。主要依据是薯块的分布宽度、 结薯深度和薯块成簇性等生长状况（图4.1） , 以 及土壤土质问题和根系的抓土程度。 按收获农艺相关指标挖净率、伤薯率、明薯率等, 对挖掘铲的设计要求 是: 1.所有土豆都能挖起，并且保证土豆的完整性。 2.能流畅地将土豆送往分离装置。 3.尽早将多余泥土排除, 减小挖掘的阻力, 避免机前壅土,且减小筛分部件负荷, 提高整机收获的明薯率降低伤薯率保证挖净率。 图4.1 土豆和土豆根系一般分布状况固定式三角平面多铲是挖掘机的主要工作部件之一，与振动式挖掘铲和主动圆盘挖掘件相比，其优点是制造方便，结构简单，并且不需要传动动力，缺点是容易堆积泥土，产生壅土现象。壅土现象产生的原因： 1.土壤板结，有大土块、大石块和杂草缠绕； 2.悬挂连接尺寸不正确，挖掘铲工作倾角过大或过小； 3.挖掘深度和前进速度超过设计值。 但在土壤条件好的情况下， 正确使用挖掘机是可以避免和减少壅土现象发生 的。因此，固定式三角平面多铲在国内外仍得到广泛应用。4.2.1挖掘铲的组成本次的挖掘部件为独立铲子跟刀片固定板，以及角度调整部件组成，本次的铲斗可设计为w型外形，这种可以确保较好的入土性能，提升挖掘效率，降低能耗。 4.2.2挖掘铲的结构设计挖掘部件的刀刃为多个，并且相邻的刀刃部分还留有间隙，方便泥土从间隙中掉下去，以及确保入土顺利，降低刀刃跟泥土的接触面积，减少铲斗的重量。对于刀刃设计还还要考虑到后期使用工作磨损方便更换。只需更换损坏的个别刀刃即可，这样确保经济性较好。一般情况下，土壤单一块茎分布宽度是400mm，分布深度多为低下120-200mm。为确保刀尖的性 能，可以用力来决定刀尖的倾斜角度，刀尖跟泥土的摩擦能战胜摩擦力。即： (1) 式中： 且。 (2)代入得：一般土壤对钢的摩擦角是，取30，因此。如果铲片是5个，每个铲片宽是13mm，长度250mm，铲刃倾斜角度，铲面倾角为，铲间间隙为25mm。还要考虑铲都的土壤跟土豆从侧边掉落，因此需要在挖掘铲两边设计隔离层，本次的铲斗外形结构如下图：图4.2 方挖掘铲结构图图4.3 铲板零件图挖掘铲主要参数见4.2：表4.4 挖掘铲主要参数三角平面铲个数挖掘铲间隙 因为挖掘的时候，阻力跟土质，挖掘铲外形，及入土深度，刃倾斜角相关，需要综合做出分析设计，本次是合计挖掘铲为11个三角平面铲，并且铲跟铲部分设计27mm间隙，间隙大小可以确保土豆不会从间隙掉落下去，如果间隙太小又会造成挖掘阻力过大。4.3机器分离部件的设计分离部分主要是对挖掘出来的土壤，块茎，土豆等进行区分筛选出来，单位宽度分离达到100至150kg/s.m，分离的土壤达到70至80。又去挖掘出来的都是泥土和土豆混合的物质。本次设计考虑提升分离效果，主要是设计的为旋转驱动卫星驱动分离机构，在输送链的尾部设计摆动的筛盘，通过运动，可以将土豆跟土质进行筛选出来。输送筛结构主要是通过杠杆条，被动式抖动轮，侧壁，架子这些，杠杆设计的是直径10mm圆形杠杆，将这些杠杆都安装在双排钢上。通过此间隙以及抖动可以实现很好的筛选和分离要求。图4.5 抖动轮零件图图4.6 拨动盘三维图4.4机架与车轮的设计机架是主要的支撑机构，车轮为行走机构。4.4.1机架的结构设计机架是整体的支撑部件，在此要安装各个零部件，对于支架需要有较好的刚度和强度，但是同时还要考虑到整体的重量不能过大，要确保质量轻巧，同时满足经济性要求，因此本次设计的支架选取矩形钢管，这种可以满足刚度强度要求，同时经济性较好。图4.7 吊板零件图图4.8 支架零件图图4.9 支架三维图4.4.2车轮的结构设计车轮是整个采摘装置的行走机构，要保证采摘装置的行走稳定性，保证速度满足要求，同时可以支撑整个支架行走。在考虑工作效率以及土壤的性质，本次选取的为钢材料的车轮，设计为圆形。同时车轮设计为腹板形式的，直径可适当设计大一点。4.5 土豆采摘装置总装图总装图是各个部件的总体构成，通过组装装配，最终得到本次的土豆采摘装置的装配图如下：图4.10 总装配图图4.11 总装配三维图结论本次设计的为土豆采摘装置，设计运用到的知识点比较多，综合运用了大学学到的相关机械设计，机械制图等知识，将所学的知识点运用到本次设计当中，通过毕业设计可将所学知识点以及课本知识都很好掌握以及总结，加深和巩固机械专业知识。对于本次设计来说，主要是考察了目前土豆采摘装置的设备，并且通过查询书本知识以及参考了很多书本的机械结构案例，这些都是本次的前期一些基本工作，通过前期工作以后，顺利完成本次的开题任务，因此也奠定了设计的基本方向。在设计当中，本次主要是结合分析土豆的尺寸要求，对本次的土豆采摘装置进行方案确定，以及动力系统进行确定，通过分析工作要求，确定减速器以及链传动的设计计算，并且对轴进行设计计算，键与轴承的设计，以及挖掘部件的设计等。最终通过CAD软件绘制本次的土豆采摘装置装配与零件图纸，ug软件绘制三维图。在设计过程中，有很多问题困扰着我无法继续的时候，都在老师的细心指导下得到很好解决。本次设计最后阶段还对一些细节的知识点进行补充和完善，以及图纸的一些错误的地方进行修改，最终达到任务要求标准。通过设计，可以系统的进行一个结构的设计与计算，熟悉机械设计的一些资料的查询以及方案的确定，全身心的投入到设计当中，可以将所学的知识进行很好的巩固以及掌握，提升自己设计思维能力以及动手能力，同时也熟练掌握软件制图的能力，为工作奠定较好的基础。参考文献1 濮良贵,纪名刚.机械设计（第八版）M.北京:高等教育出版社,2006.60-380 2 吴宗泽.机械设计师（上下册）M.北京:机械工业出版社,2003.660-1250 3 李育锡.机械设计课程设计M.北京:高等教育出版社,2008.11-208 4 邓星钟.机电传动控制M.武汉:华中科技大学出版社，2001.90-150 5 毛谦德,李振清.袖珍机械设计师手册M.北京:机械工业出版社2003.300-1020 6 山东建筑工程学院.金属结构M.机械电子工程系机械设计教研室,2004.100-260 7 成大先.机械设计手册（1-5 卷）M.北京:化学工业出版社,2002.14-1200 8 黄珊秋.机械设计课程设计M.北京:机械工业出版社，1998.5-430 9 郑玉华.典型机械产品构造M.北京:科学出版社,2004.230-37010 廖念钊.互换性与测量技术M.北京:中国计量出版社,2000.180-275 11 王世刚.机械设计实践M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2001.200-380 12 于光瑜,秦惠民.材料力学M.北京:高等教育出版社,1999.170-380 13 曾志新,吕明. 机械制造技术基础M. 武汉:武汉理工大学出版社，2004.240-37014 宋龙镇.HX-85A多功能收获机.农村新技术.2015.10 15 农业部农机化技术开发推广总站编.农机化适用新技术读本M.兵器工业出版社,2000:4510316 李建东,杨薇,杜永琪,贾晶霞,李洋.4UL-1型多功能根茎类作物挖掘机的设计.农业工程.2015.05致谢转眼之间，我们即将要踏出学校，走上工作岗位的征程了，也将从一个学生变成社会工作人员了，这些也都是需要我们鼓起勇气去面对的，大学四年有太多的不舍，但是没有不散的宴席，即便太多的不舍，也没法阻挡时间潮流的推动，四年的时间我们成长了，必须面对，勇敢走向社会岗位。需要把这些年学到的知识，身上的本领，老师教的技能都运用到实际当中，为社会为国家创造价值，更是实现自身的一个价值。毕业设计对于我来说也是一个很好的知识总结，也是衡量着四年的知识掌握程度，整个设计下来，我深深的体会到什么叫做知识就是力量，把平时学到的知识运用到实际设计当中，那是一种无法比拟的喜悦，也是一种自豪感，当看到自己的成果被老师被大家认可的时候，那种成就感深深的烙在心中，甜甜的，这些都将伴随我们的以后慢慢人生。在此我要感谢指导老师对我的耐心帮助，那么忙还能抽空指导我们，对于设计过程中出现的问题，老师教会我怎么去看待问题，找到问题的所在，并且学会了怎么解决问题，这些不仅仅是指导，在我看来更是技能的传授，吃饭的本领，让我受益终生，对以后的工作起到恨到的帮助。同时还要感谢同学们这些年的互相关爱，和谐相处，有了你们的陪伴，我学会很多做人的原则，学会了怎么与人沟通，待人接物也都是你们教会我的，我不再是一个才踏入校园的小伙子，即将走出校园，对你们太多的不舍，希望若干年以后，再次相聚，你们都幸福美满。并且要感谢学校这么多年对我的培养，感谢学校给我们提供良好的学习环境，创造浓厚的学习氛围，让我们能再次愉快的学习，掌握知识以及技能。总之感谢指导老师对我的悉心教导，感谢学校的培养，感谢同学的陪伴关爱。 26