【正文】 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 長期以來，山藥都是靠傳統(tǒng)的人力收獲， 山藥的根莖較長， 深入地下， 難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。 隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬制造和運(yùn)動仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計中得以實(shí)現(xiàn)，從而大大縮短了設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本，提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性。本設(shè)計利用三維設(shè)計軟件，對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。 本文設(shè)計了一種山藥收獲裝置，結(jié)構(gòu)簡單合理，能夠完成山藥的機(jī)械化收獲作業(yè)。不僅極大地提高山藥收獲效率，而且對深土農(nóng)作物的規(guī)?；N植起到了推廣作用。 本次的設(shè)計對傳統(tǒng)山藥收獲機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，著重設(shè)計了山藥收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、傳動方式、工作方式，論述了裝置在收獲過程中的的工作原理。在完成設(shè)計構(gòu)想之后，基于 SolidWorks 進(jìn)行了三維模型建立。整個過程包括各零件圖三維設(shè)計、裝配體三維圖、動態(tài)仿真。 關(guān)鍵詞：三維設(shè)計、傳動方式、動態(tài)仿真。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） Abstract Yams are relying on traditional human harvest for a long time, the rhizome of yam is so long and deep in ’s very difficult to harvest .If the technology is not mature enough to harvest ,The root’s breakage rate will be very the rapid development of puter technology, virtual manufacturing and motion simulation can be achieved in the design of agricultural machinery, thus greatly reducing the design cycle, reduce production costs and improve the accuracy and reliability of the design . This design uses threedimensional design software to design products for agricultural machinery . This paper presents a yam harvesting device , the structure is simple and harvesting device can plete mechanization of yam harvest operations. Not only it greatly improve the efficiency of the yam harvest ,it played a role in the promotion for largescale cultivation of crops deep soil. The traditional yam harvesting machine has been improved in this design .It focus on the design of the overall structure , transmission, yam harvester works , discusses the device works in the harvesting process . After pletion of the design concept , based on a threedimensional model of SolidWorks . The whole process including the part drawing threedimensional design , threedimensional map assembly , dynamic simulation . Keywords : 3D design, transmission mode, dynamic simulation . 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論 課題來源及研究課題的意義和目的 山藥對當(dāng)?shù)貧夂蛞蟛粐?yán)，但喜溫暖濕潤，忌積水，怕干旱。宜種植于肥沃疏松、土層深厚、排水良好的砂質(zhì)壤土上種植。原產(chǎn)地位于河南焦作，現(xiàn)在分布于中國西北，華北，和長江流域的湖南江西等地。由于其營養(yǎng)比較豐富，一直以來都被視為比較理想的補(bǔ)虛佳品，不僅可作為主糧，又可作為蔬菜食用。有很高的藥用價值和食用價值 。隨著現(xiàn)代社會人們更加注重養(yǎng)生和健康，而山藥的藥用價值和使用價值使得其成為很多人的選擇。 特別是近幾年，山藥的種植面積和種植規(guī)模不斷上升。因此，山藥生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化越來越得到行業(yè)的重視。 長期以來 ， 山藥的收獲都是靠傳統(tǒng)的人力收獲方式 ,山藥的根莖較長，難以采收，如果收獲技術(shù)不夠成熟，根莖破損率就會很高。我國大部分地區(qū)收獲山藥的方法是 ： 從山藥種植壟的一端開始，先挖出 6070cm左右的土坑來，人坐在坑的邊上，然后用特制的山藥鏟，沿著地面上山藥生長的 20cm 處的兩邊開始挖，將根兩邊泥土鏟出，一直挖到山藥溝下見到根莖的尖端為止，最后輕輕鏟斷剩下的細(xì)根，手握著根莖的中上部分，小心拔出山藥的根莖。一定要小 心精細(xì)鏟土，避免山藥根莖的損傷和折斷。采收山藥時，一定要按著山藥種植的順序，一株一株地挨著挖，這樣才能有效減少破損率，又能避免漏收。由于山藥一般在下層土壤延伸，最深可延伸到地下 70～ 100cm處，靠人力收獲相當(dāng)費(fèi)力。最重要的是人力收獲的過程中容易挖到山藥塊莖，影響山藥的品質(zhì)和市場。而且勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。為此，山藥收獲的機(jī)械化問題就亟待解決。 山藥收獲技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化，將有力地推動山藥生產(chǎn)的規(guī)?；@著降低山藥生產(chǎn)成本，節(jié)省勞動力和農(nóng)活作業(yè)量，使山藥種植戶增加更多的收入，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。同時，也能促進(jìn)農(nóng)機(jī)朝著更先進(jìn)，更現(xiàn)代化的方向發(fā)展，使其更好地服務(wù)于現(xiàn)代化農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)和社會主義新農(nóng)村的建設(shè)， 實(shí)現(xiàn)偉大的中國夢。 本課題研究了我國山藥收獲機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀，山藥收獲機(jī)的未來研究方向。為山藥收獲方式以及推廣山藥收獲機(jī)械化，促進(jìn)山藥生產(chǎn)效率提供了理論依據(jù)。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀及方案說明 我國山藥收獲機(jī)的現(xiàn)狀 為了克服山藥收 獲過程中易折斷的損傷的難題，我國廣大設(shè)計者和科學(xué)家們進(jìn)行了刻苦的鉆研，以下是現(xiàn)階段我國對山藥收獲機(jī)械化的研究現(xiàn)狀。資料內(nèi)容查自中國知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索網(wǎng)站。 第一種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是李壘和李善文。這個 發(fā)明設(shè)計了一種多功能山藥收獲機(jī)。 可以看到，中履帶底盤，設(shè)置在履帶底盤上的操作臺、豎直機(jī)架、電機(jī) 、 向上 提升機(jī)構(gòu)，安裝在 機(jī)架上 并 且能夠沿 固定的 機(jī)架上下移動的齒輪箱 的總成，安裝在 齒輪箱 結(jié)構(gòu)下面的用于開溝的螺旋鉆軸和提土板，所述電機(jī)結(jié)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)由傳動軸 實(shí)現(xiàn)傳動連接 ；提升機(jī)構(gòu)與齒輪箱結(jié)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)對齒輪箱結(jié)構(gòu) 的升降操作 ；山藥收獲裝置還包括設(shè)于箱結(jié)構(gòu) 一側(cè)，能夠 將開溝軸開 出的土 ，向外送給送土器，以及設(shè)于履帶下部前面的能夠?qū)崿F(xiàn)把土填回功能的送土器。 這種山藥收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)比較靈活，而且功能多樣化，能夠同時實(shí)現(xiàn)收獲山藥和溝內(nèi)填土的兩項(xiàng)功能，除了采收山藥外，還可以開電纜溝、管道溝、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種用法，省時省工，具有相當(dāng)大的市場價值。 山藥收獲機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖如圖 1： 圖 11 山藥收獲機(jī)理論圖 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二種山藥收獲機(jī)發(fā)明者 倪凡喜 。這個創(chuàng)新專利目的在于，克服現(xiàn)階段生產(chǎn)技術(shù)的不足之處，提供一種山藥收獲機(jī)的理論設(shè)計，在不損傷山藥塊莖的前提下，可以很大地提高生產(chǎn)效率，降低采收山藥時的成本。此專利所述的山藥收獲機(jī)，包括振動破土機(jī)構(gòu)、破土機(jī)構(gòu)的固定架、旋轉(zhuǎn)型軸承座、液壓油缸、可以左右移動的軸承固定支架、懸掛型四軸固定支架、手輪、擋土板、開溝刀片、開溝鏈條、鏈條固定支架和從動輪。 破土機(jī)構(gòu)固定架是這個專利的主體支撐架，整體呈現(xiàn)方形的框架結(jié)構(gòu)，破土機(jī)構(gòu)固定支架的后端，連接著設(shè)置的振動破土機(jī)構(gòu)，破土機(jī)構(gòu)固定支架的前端，連接著旋轉(zhuǎn)式軸承座，旋轉(zhuǎn)軸承座 的前面連接著液壓油缸，液壓油缸的前端連接到左右移動軸承座固定架，左右移動軸承座固定架設(shè)置在懸掛式四軸連接在固定架上，在懸掛型四軸固定支架的一邊，設(shè)計的有手輪，在懸掛型四軸固定支架的兩端后側(cè)，設(shè)計有擋泥板。 在旋轉(zhuǎn)型軸承座的下端，連接設(shè)計有鏈條固定支架，鏈條固定支架的前端設(shè)計有主動輪，鏈條固定支架的后端設(shè)計有從動輪，繞過主動輪與從動輪，設(shè)計有開溝鏈條，開溝鏈條的外表面上設(shè)置有開溝刀片。連接到鏈條固定架上，設(shè)置有漲緊固定架，漲緊固定架的下端設(shè)置有漲緊輪，漲緊輪與開溝鏈條的內(nèi)表面相接觸。 山藥收獲機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖如下 圖： 圖 12 山藥收獲機(jī)示意圖 第三種山藥收獲機(jī)的發(fā)明者是盧雙貴。這種山藥收獲機(jī)，由切割鋸、松土板與螺旋提升機(jī)構(gòu)組成。 帶鋸上部連接旋轉(zhuǎn)輪，中間穿過狹長形的開口，下面套有軸承，中間的松土板在后 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面隨著將土松動，松土板固定在套管上的伸縮桿上，液壓氣泵來提供動力，后面的螺旋提升機(jī)構(gòu)在切割后的土方下面向上轉(zhuǎn)動，即可把山藥向上頂出。由于是采用的拖拉機(jī)為動力，切割的土方要大于山藥溝，從山藥的下面向上拱，不僅保證了山藥的完整度，不損壞山藥的塊莖，而且保持了山藥溝的原來樣子，工作的效率極大提高，每天可挖掘山藥三到五畝 。 山藥收獲機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖如圖 13： 圖 13 山藥收獲機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 山藥收獲機(jī)的設(shè)計要求 傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計，存在著設(shè)計周期長，設(shè)計成本高，設(shè)計質(zhì)量差，圖紙識別困難等問題。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬制造和運(yùn)動仿真在農(nóng)機(jī)設(shè)計中得以實(shí)現(xiàn)，從而大大縮短了設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本，提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性。本設(shè)計利用三維設(shè)計軟件，對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。具體內(nèi)容： ，滿足其功能要求，力求結(jié)構(gòu)簡單，功能合理。 ，強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)上符合要求 裝配。 。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 本方案設(shè)計山藥收獲機(jī)用于山藥的收獲作業(yè)。提高山藥收獲效率，降低勞動力，節(jié)約山藥收獲成本。創(chuàng)新設(shè)計或改進(jìn)現(xiàn)階段市面上已有的山藥收獲機(jī)，使山藥收獲作業(yè)起來更簡單。 給定的條件和要求翻土作業(yè)時的作業(yè)量為 400~500m/小時，采用螺旋排除浮土，螺旋轉(zhuǎn)速為 300 轉(zhuǎn) /分鐘左右。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 設(shè)計方案分析 設(shè)計方案的說明 設(shè)備簡介 通過現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的專利以及考察實(shí)際情況，可以得出，山藥收獲機(jī)的工作原理和組成部分。 山藥收獲機(jī)的組成部分大致可由支撐部分、動力部分、工作部分和傳動部分。 支撐部分：主要就是山藥收獲機(jī)的機(jī)架和山藥收獲機(jī)與拖拉機(jī)連接部分，用于支撐整個山藥收獲機(jī)能夠順利切協(xié)調(diào)的完成收獲工作。 動力部分：用于連接拖拉機(jī)傳輸?shù)膭恿?，把動力提供給山藥收獲機(jī)的傳動部分。 傳動部分：傳輸動力，并起到減速作用。 工作部分：這部分入土，用螺旋開土，達(dá)到收獲山藥的目的。 山藥收獲機(jī)的工作原理 拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)帶動 收獲機(jī)傳動系統(tǒng)，經(jīng)減速傳動給工作軸，利用強(qiáng)大的扭矩，旋開土壤。拖拉機(jī)提供向前的牽引力帶動收獲機(jī)向前行進(jìn)。 設(shè)計方案選擇與對比 在最終確定山藥收獲裝置的設(shè)計方案前，做了很多的準(zhǔn)備工作。 首先，查閱了中國專利網(wǎng)上的一些專利申請，仔細(xì)閱讀并理解了山藥收獲機(jī)現(xiàn)階段的理論設(shè)計情況。也看到了很多比較好的方案或者設(shè)計，其實(shí)還都在理論階段，很多設(shè)計者們的精妙設(shè)計都還沒有通入生產(chǎn)。這也從一方面表現(xiàn)了現(xiàn)階段山藥收獲機(jī)的落后程度，同時山藥收獲的大難題亟待解決。 其次，在網(wǎng)絡(luò)上檢索山藥收獲機(jī)，會發(fā)現(xiàn)很多廠家有在直銷，仔細(xì)研究后，也對山藥收獲機(jī)在設(shè)計之后，開發(fā)生產(chǎn)的可能性有了一定的認(rèn)識。明確了，在現(xiàn)階段哪些設(shè)計是不能開發(fā)的， 哪些設(shè)計更容易開發(fā)。 最后我也去了一些山藥種植基地和一些機(jī)械廠，進(jìn)行了實(shí)地考察，親眼看到了制造成型和正在工作的山藥收獲機(jī)。對山藥收獲機(jī)的設(shè)計開發(fā)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 現(xiàn)在開發(fā)成功的山藥收獲機(jī)大致可以分為三種： 。 溝機(jī)。 。下面聽過對三種收獲機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析確定設(shè)計方案。 單側(cè)山藥開溝機(jī) 現(xiàn)在的很多設(shè)計和市面上已經(jīng)投入使用的山藥收獲機(jī)，一般都是在山藥種植壟的一側(cè)進(jìn)行挖溝，然后通過人力下溝進(jìn)行二次挖掘，這樣確實(shí)省了一部分人力，但是進(jìn)行二次挖掘時，還是很費(fèi)力 ，而且容易損傷和折斷山藥的莖塊。如下圖 21 所示。 這種山藥收獲機(jī)工作原理簡單，作業(yè)效率高，而且易推廣，在一些土壤比較肥