【正文】 工時為整個過程的三分之一以上。這一階段的作業(yè)成本為整個花生生產(chǎn)成本的二分之一以上。第二，生產(chǎn)成本高。目前的花生收獲無論是人工還是畜力以及簡易的機(jī)械，整個收獲過程都不是一次性完成的，都要經(jīng)過兩道以上的工序，首先 是將花生從土里挖掘，然后人工除土，這種生產(chǎn)方式的主要問題是造成 莢 果的較多損失，并且這種損失大部分情況下， 莢 果埋到地里，需要進(jìn)行二次復(fù)收，不僅勞動強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)成本高。第三，耽誤農(nóng)時?；ㄉ氖斋@季節(jié)，正值 “三秋 ”大忙之際，勞力緊張，如果能縮短花生的收獲日期，會對小麥播種打下一個良好基礎(chǔ) [4]。據(jù) 某些 研究者到農(nóng)村的實(shí)地考察，在山東省萊陽市，一般的沙壤地收花生 (只完成花生的挖掘和去土兩道工序 )，一個勞力每天工作 8h，可收花生 ； 借助畜力或者是簡單的機(jī)力 (用手扶拖拉機(jī)先耕出花生 )每天可收花生面積也僅為 ～ hm2。 因此 ， 解決花生 收獲 過程中 的機(jī)械化問題， 設(shè)計研制新型的符合中國國情的花生收獲裝置是提高中國花生生產(chǎn)機(jī)械化水平的關(guān)鍵 ，大 力發(fā)展花生收獲機(jī)械化，對推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 ， 促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng) 民增收和提高農(nóng)產(chǎn)品的競爭力，支持農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，全面建設(shè)小康社會都具有重要的意義。 而且隨著廣大農(nóng)民群眾對生產(chǎn)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 效率的要求越來越高， 農(nóng)民對集 挖掘、輸送、分離泥土、摘果、分離清選和集果 功能于一身的花生聯(lián)合收獲機(jī)的 需求 也 越來越 迫切。為此， 本課題擬設(shè)計一種新型，高效，成本合理的花生聯(lián)合收獲機(jī)來滿足農(nóng)村對花生收獲機(jī)械的實(shí)際需求。 花生聯(lián)合收獲機(jī)具有挖掘、輸送、分離泥土、摘果、分離清選和集果的復(fù)合功能，該種機(jī)型成熟后，機(jī)器適用于較大面積的地塊作業(yè)，具有生產(chǎn)效率高、收獲損失率低等特點(diǎn)。 本課題為半喂入式花生聯(lián) 合收獲機(jī)， 整體采用側(cè)向配置式，作業(yè)組件包括扶禾裝置、挖掘裝置、夾持輸送裝置、清土裝置、摘果裝置、清選系統(tǒng)和集果系統(tǒng)等 。 摘果及清選部件是聯(lián)合收獲機(jī)的重要工作部件 ,直接影響收獲后的花生質(zhì)量。因此，摘果及清選部件的性能直接影響著整個聯(lián)合收獲機(jī)的性能。 此次畢業(yè)設(shè)計希望 能 在 導(dǎo)師的幫助下，利用自己的所學(xué) ， 通過 了解國內(nèi)外 花生摘果及清選 機(jī)械 的現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài) 完成半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清選部件的設(shè)計，滿足摘凈率、破損率、含雜率等方面的要求。 希望能 解決目前花生收獲過程中的一些 問題并 為 自己 以后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 花生收獲機(jī) 的 國內(nèi)外 發(fā)展現(xiàn) 狀 花生收獲經(jīng)歷了撅刨、犁耕和機(jī)械收獲等過程 ,收獲作業(yè)包括挖掘花生、除土、鋪條晾曬、撿拾、摘果和清選等作業(yè)。由于世界各地經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)力發(fā)展不平衡 ,發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的花生收獲已全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè) ,而欠發(fā)達(dá)國家基本還是以人工和畜力為主 [3]。 發(fā)達(dá)國家在花生生產(chǎn)機(jī)械化方面的研究較早，與其它農(nóng)業(yè)機(jī)械相比，幾乎是同步發(fā)展的，機(jī)械制造與應(yīng)用技術(shù)己比較先進(jìn)、完善。美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家已實(shí)現(xiàn)了花生生產(chǎn)全過程的機(jī)械化作業(yè)，在收獲環(huán)節(jié)早已發(fā)展到聯(lián)合收獲水平，并且正依照本國的種植特點(diǎn)，向著大型化、機(jī)電一體 化、智能化、高可靠、高安全的方向發(fā)展 .一些發(fā)達(dá)國家還不斷將高、精、尖技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械上來，農(nóng)業(yè)機(jī)械正向智能化方向發(fā)展 [4]。 發(fā)達(dá)國家（地區(qū)）的機(jī)械化花生收獲主要有兩種技術(shù)模式，一種是以美國為代表的大型全程機(jī)械化分段收獲技術(shù)集成模式，由挖掘機(jī)、撿拾機(jī)、摘果機(jī)和秧蔓處理等設(shè)備分別完成挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)；另一種是以日本和中國臺灣省為代表的小型自走式聯(lián)合收獲技術(shù)模式，由一臺設(shè)備一次性完成花生收獲中的挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)[5]。 圖 11~圖 13 是發(fā)達(dá)國家（地區(qū)） 兩種技術(shù)模式下 比較成熟 的花生收獲機(jī)機(jī)型： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 11 花生挖掘機(jī) 圖 12 花生撿拾機(jī) 圖 13 花生聯(lián)合收獲機(jī) 在中國，花生播種機(jī)械化技術(shù)已基本成熟，根據(jù)中國農(nóng)業(yè)人口多、土地分散，而中小動力拖拉機(jī)保有量多的特點(diǎn)，該類機(jī)械以小四輪拖拉機(jī)為牽引動力，較好地解決了花生人工或畜力播種勞動量大和生產(chǎn)率低下的問題 [6]。近幾年，系列化的多功能花生覆膜播種機(jī)已 在花生產(chǎn)區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用。相比之下，中國花生收獲的機(jī)械化水平 仍然 不高 則極大地影響了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前， 我國的 花生的收獲基本 還 是靠人工、畜力完成， 花生收獲機(jī)械正處于發(fā)展期 ,目前以分段收獲為主 ,部分地區(qū)采用 的中小型 花生收獲 (挖掘 )機(jī) 技術(shù)已經(jīng)有了一定的突破，技術(shù)水平相對比較的成熟 ，例如：青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 等單位研制了 4H― 2 型花生收獲機(jī) ,該機(jī)突破了以往機(jī)型挖掘鏟與分離鏈相配合的傳統(tǒng)工作方式 ,創(chuàng)建擺動挖掘原理 ,將挖掘與除土分離兩大機(jī)構(gòu)融為一體 。收獲部件利用反平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動 ,實(shí)現(xiàn)了兩工作部件的等角度、反方向 擺動 ,使機(jī)架承受的側(cè)向力相互平行 ,機(jī)組工作平穩(wěn) 。收獲部件擺動前進(jìn) ,工作阻力小 [7]。 但是 由于小型花生收獲機(jī)的作業(yè)效率，收獲損失率的控制有一定的發(fā)展空間，因青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 此花生 聯(lián)合收獲技術(shù) 就成了現(xiàn)在花生收獲主要的研究方向 。 由于受到我國特有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的限制以及對 花生聯(lián)合收獲機(jī)的研究 起步 比較晚 ,技術(shù)還有待于完善 , 而從國外引進(jìn)、消化吸收的機(jī)型則由于不符合中國國情或動力消耗大、作業(yè)效果較差等原因，沒有形成較大的生產(chǎn)和使用規(guī)模，這就使中國的花生收獲機(jī)械與裝置與世界發(fā)達(dá)國家存在很大的差距 [3]。 基于上述的一些原因目前 我國花生聯(lián)合 收獲機(jī)的研究仍以中小型機(jī)械為主。 到 目前 為止 我國的花生聯(lián)合收獲機(jī)的研制已經(jīng)取得了一定的成果， 已 經(jīng)研制出了一些相對成熟的聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)型 。例如：農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等研制的 4LH2 型半喂入自走式花生聯(lián)合收獲機(jī) ，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)等研制的 4HQL2 型花生聯(lián)合收獲機(jī) ，青島弘盛 汽車配件有限公司設(shè)計的半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī) 都能基本滿足我國現(xiàn)有的農(nóng)田作業(yè)要求。 圖 14~圖 17 是 上文中介紹的幾種 花生收獲機(jī)機(jī)型 ： 圖 14 4H― 2 型花生收獲機(jī) 圖 15 4LH2 型 花生聯(lián)合收獲機(jī) 圖 16 4HQL2 型花生聯(lián)合收獲機(jī) 圖 17 青島弘盛半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī) 摘果及清選 裝置的研究現(xiàn)狀 西方發(fā)達(dá)國家花生的種植方式大都為大面積農(nóng)場種植模式，花生植株的形態(tài)多為蔓生型，其摘果機(jī)械大都為大型高效的機(jī)械， 一般采 全喂入式摘果方式。其花生收獲多采用分段收獲青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 法，即先采用花生挖掘機(jī)挖 、鋪條晾曬、 用花生撿拾摘果機(jī)撿拾摘果，所以其花生撿拾摘果機(jī)較為先進(jìn)，如 美 國 利斯頓 1580 型花生 拾摘果機(jī)。此機(jī)采用篦梳式摘果系統(tǒng)，利用彈齒的篦梳與 打 擊作用，花生果基本上被摘干凈；此機(jī)采用彈簧齒，要求動齒與定齒間有較大的重疊。清 選機(jī)構(gòu)由振動 篩和風(fēng)扇組成，利用水平攪龍與氣流管道銜接處產(chǎn)生的真空度，花生果粒 地被輸送至集果箱。待集果箱裝滿后，通過油缸將集果箱提升，翻轉(zhuǎn)卸入拖車中。機(jī)械在結(jié)構(gòu)上采用大量彈齒，這種齒強(qiáng)度高、有彈性，如遇到磚頭等雜物進(jìn)入機(jī)器時，會發(fā)生斷裂和較大的變形。此外，該機(jī)設(shè)有獨(dú)特的去梗器，提高了花生的清潔度 [8]。 我國是一個傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，由于歷史的原因，對農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究起 步較晚，花生摘果機(jī)械也是近幾年才發(fā)展起來的，而且只是在一些發(fā)達(dá)地區(qū)才應(yīng)用，大部分地區(qū)依然靠 人工摘果?；ㄉ麢C(jī)按喂入方式可分為全喂入式和半喂入式 [910]。分段收獲下的花生摘果目前都采用全喂入方式，而半喂入方式一般用于花生聯(lián)合收獲機(jī)上。半喂入的花生摘果方式是在夾持過程中摘果，按花生夾持方向又可分為立式和臥式。半喂入花生摘果機(jī)消耗的動力小，摘果質(zhì)量好，破碎率低，但結(jié)構(gòu)和傳動較復(fù)雜，制造成本較高，功效比全喂入式要低。 目前，國內(nèi)的花生清選 機(jī)構(gòu)多為風(fēng)扇和篩子組合式的清選機(jī)構(gòu) [11]。 選用風(fēng)機(jī)、振動篩作為清選機(jī)構(gòu)， 篩子的配置方式為傾斜式配置即篩面與水平面成一定的夾角，這樣可以充分利用花生果粒在下落過程中的風(fēng)選作用，提高了清選的效果，另外，在篩子的后端加設(shè)了 逐稿器 可以將風(fēng)機(jī)吹出的雜余通過 逐稿器 與振動篩的振動排除機(jī)外。 摘果及清選部件 的 主要研究內(nèi)容 及設(shè)計要求 研究內(nèi)容 主要是 半喂入式 花生收獲機(jī) 摘果及清選部件 的研究， 以實(shí)現(xiàn)花生聯(lián)合收獲 過程中的摘果及清選 為目標(biāo)，通過對課題任務(wù)書的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析和國內(nèi)外機(jī)型 分析研究 ，設(shè)計初步方案，進(jìn)行理論分析，確定方案，并對主要參數(shù)進(jìn)行初步計算。對 花生 摘果及清選 的過程進(jìn)行合理的 建模根據(jù)計算設(shè)計主要的零部件。 針對 摘果過程中破碎率高、摘果易堵塞等現(xiàn)實(shí)問題 進(jìn)行研究分析 ， 進(jìn)一步改善設(shè)計的 摘果機(jī)構(gòu) ， 以 達(dá)到收獲效率高，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠 的目的 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 技術(shù)路線 1． 查詢有關(guān)花生收獲機(jī)械的相關(guān)資料，確定花生 聯(lián)合 收獲機(jī) 摘果及清選部件 設(shè)計的主要目的 。 2． 確定 摘果及清選部件 的總體設(shè)計方案以及創(chuàng)新思想。對 摘果滾筒和風(fēng)篩組合清選進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計 研究 。 3． 對 摘果及清選過程進(jìn)行建模計算并對 相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，確定最佳 設(shè)計 方案。 4． 進(jìn)行摘果機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸的設(shè)計，使其滿足摘果破碎率的要求。 5． 對清選機(jī)構(gòu) 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確定篩子的整體尺寸及篩孔的大小等主要參數(shù)，根據(jù)花生的物理特性計算清選所需的風(fēng)量并設(shè)計合適的風(fēng)機(jī) 。 6． 根據(jù)聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)效率設(shè)計合理的集果機(jī)構(gòu)，主要是橫向輸送攪龍和刮板輸送器的設(shè)計。 7． 對所有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 與運(yùn)動參數(shù) 上的 改進(jìn) ，以期能滿足最 高 的設(shè)計要求。 8． 繪制各個機(jī)構(gòu)的裝配圖，并完成設(shè)計論文的撰寫。 設(shè)計要求 1. 能夠與聯(lián)合收獲機(jī)的前半部分很好的結(jié)合，保證夾持喂入的花生能夠順利的 被摘凈 ； 2. 摘果過程中能夠保證順利摘果，保證不堵塞，同時要保證摘果間隙可調(diào)，以保證摘果率、破 碎率、生產(chǎn)率等達(dá)到最優(yōu)結(jié)合要求； 莢和混入的花生 秧 、葉等能 順利分離 并 逐出機(jī)體，花生果要保證清潔度高； 4. 清潔后的花生能夠順利的進(jìn)入集果箱 進(jìn)行暫時存儲 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 2 摘果及清選部件 方案論證及原理 方案 設(shè)計 根據(jù) 設(shè)計的要求花生的喂入方式為半喂入式，因此花生在摘果時需要沿著摘果滾筒的軸向進(jìn)行運(yùn)動， 滾筒的選擇范圍確定在軸流式滾筒， 另外花生的喂入 式摘果是夾持過程中的摘果 又可以分為臥式和立式 ， 需要通過類比 來 最終確定摘果 方式，并綜合兩方面的因素決定 滾筒的形式。 聯(lián)合收獲機(jī)的 清選 裝置 功用是將含雜混 合物中的雜質(zhì)清除干凈，經(jīng)清選的谷物的清潔率一般不低于 98%，清潔損失率不高于 %[12]。目前聯(lián)合收獲機(jī)械上常用的清選機(jī)構(gòu) 有風(fēng) 扇 式、 氣流清選筒 式和風(fēng)扇和篩子 組合式 三種主要形式， 每種方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)。 此次設(shè)計 通過對比 各種形式的淸選機(jī)構(gòu)結(jié)合國內(nèi)外 目前成熟機(jī)型上常用的 清選裝置，最終選擇 出一種 清選效果較好的 清選 方案來 作為 聯(lián)合收獲機(jī)的 清選機(jī)構(gòu) 。 摘果 方案 設(shè)計 方案一 ： 圖 21 錐斜釘齒式軸流滾筒 ： 該滾筒結(jié)構(gòu)是數(shù)個直徑不同的支撐輪上固定著若干條齒板，上面依次排列著數(shù)個摘果釘青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 齒按照一定的角度構(gòu)成多頭螺旋曲線。作業(yè)時，花生秧被旋轉(zhuǎn)滾筒上的釘齒抓取后，在滾筒罩內(nèi)作切線運(yùn)動的同時，還沿著軸向和徑向運(yùn)動，其合成運(yùn)動軌跡為圓錐螺旋線，釘齒帶引花生秧作圓周運(yùn)動所產(chǎn)生的離心力沖打在凹板篩上摘果。 ： （ 1） 此種摘果方式是 通過錐形滾筒的離心作用和釘齒的打擊梳理作用，將花生果從 莖 蔓上摘下，可適用于濕摘， 但是其中的不足之處在于錐斜釘齒式摘果滾筒的 摘凈率偏低 ，不能很好的滿足花生聯(lián)合收獲機(jī)關(guān)于摘凈 率的設(shè)計要求 ； （ 2）由于摘果滾筒前后兩端的尺寸相差較大，雖然 輸出轉(zhuǎn)速 能夠保持 一致，但滾筒前后兩端的線速度相差較大 這樣會對 對花生果 產(chǎn)生較大的 損傷， 造成花生的損傷率較高，無法滿足花生聯(lián)合收獲機(jī)對 摘果損傷率的設(shè)計要求； （ 3） 錐形滾筒尾部粗大，導(dǎo)致整機(jī)體積龐大 且易堵塞 [13]； （ 4） 釘齒方式加工制造比較麻煩，不耐磨 ，如遇堵塞可導(dǎo)致釘齒彎曲，而且往往出現(xiàn)因焊接不牢而產(chǎn)生掉齒現(xiàn)象； （ 5） 滾筒雖然是能夠基本滿足花生沿軸向喂入的要求，但是摘果時需要將整株的花生喂入滾筒內(nèi)因此無法滿足聯(lián)合收獲機(jī)半喂入的設(shè)計要求 。 方案 二 ： 圖 22 篦梳式摘果滾筒 [14] 料 導(dǎo)向板 料 導(dǎo)向板 ： 花 生 蔓 在通過滾筒時由滾筒體上的動齒帶動沿軸向前進(jìn)，前進(jìn)過程中 通過滾筒體上的動青島農(nóng)業(yè)大學(xué)