基于模块化设计的马铃薯收获机设计研究

• 作 者: 殷彦强
• 出 处: 贵州大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 马铃薯收获机 功能模块划分 结构模块设计 性能分析 运动仿真分析 样机制作与试验

马铃薯作为我国主要的粮食作物之一,在许多地区均有种植,其中以贵州为主的西南山区种植量约占全国面积的三分之一;折耳根,又名鱼腥草,是生长在土壤中的根茎类植物,药食同源,在贵州也有大面积的种植。由于该地区的耕地大多为梯田、地块小而分散,土壤普遍黏重,气候潮湿多雨,种植农艺不一,外来引进的机型均出现适应性差的问题,收获环节仍然以人工方式为主。为了使机器有多种配置以有效解决本地区马铃薯、折耳根的机械化收获,本文基于模块化设计理念对一种自走式的小型马铃薯收获机进行设计研究,主要内容有:1.以马铃薯收获机为基型,对其进行模块化设计。对已有的相关产品进行分析研判、以及对马铃薯种植区用户进行调查与分析,最终确定本机应有的功能、结构尺寸参数、动力参数;对拟开发的产品进行统一规划,并拟定出收获机的系列型谱;2.基于功能流模型对马铃薯收获机进行各层次的模块划分,得到一系列功能模块。不同备选模块组合,可派生出功能不同的收获机如马铃薯、折耳根收获机,也可配置出功能相同但性能不同从而售价不同的马铃薯收获机或折耳根收获机;3.对马铃薯收获机进行总体布置,考虑变换模块的便利性、机手可操作性,针对马铃薯、折耳根物理特性的不同,对功能模块进行不同的结构设计;4.作为收获机的关键模块,入土模块的性能至关重要。要求入土时具有较大的入土隙角以降低入土阻力,而正常工作时有较小的入土隙角以降低掘土阻力。基于铰链四杆机构设计了升降模块,有效地解决了传统挖掘机构的这种矛盾,对设计的机构进行了性能分析,并基于motion仿真软件对入土过程进行分析;5.对筛分模块进行设计,并对筛面上的物料进行理论分析,基于Adams对收获机的筛分模块进行运动仿真,在不伤及薯块情况下确定了合理的曲柄转速及曲柄偏心距,为样机的振动筛的工作参数提供理论依据;6.完成样机制作与田间试验,入土模块实现挖掘铲顺利入土并达到深度要求,作业指标测试结果满足合格的指标要求。模块化设计作为一种现代设计方法运用到本课题的研究中,使收获机的公共模块有效共享,不同专用模块的快速配置为用户对机型不同需求提供了可能。模块化设计方法与农业机械设计有效结合是未来农业机械化发展的方向。尤其对丘陵山区的农业机械化意义重大。