挑战杯河北省一等奖大蒜联合收获机.docx

2015河北省大学生挑战杯竞赛作品河北工程大学2015/4/8三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机河北省目录摘要3第一章. 导论61.1选题背景61.2现实意义71.3国内外大蒜收割机的研发81.3.1国内大蒜收获机型介绍81.3.2国外大蒜收获机型介绍161.4小结19第2章 大蒜收获机的方案设计212.1基本思路和创新点212.2整机结构与工作原理222.3关键与创新研究设计232.3.1驱动行走系统的研究设计232.3.2挖掘系统的研究设计232.3.3抖土提升系统的研究设计252.3.4剪切系统的研究设计262.3.5动力传输系统的研究设计27第三章 重要部件受力分析28第四章 田间收获作业性能测试294.1测试条件294.2测试过程29第五章 市场前景与预测发展31第六章 产品相关数据34参考文献36摘要 目前我国的农业生产中，农业活动占了很大一部分的劳动力资源，随着工业化步伐的不断向前迈进，农业机械化在农业生产中扮演着越来越重要的角色。同时我国也是世界大蒜的主要生产国、消费国和出口国，大蒜产品远销东南亚、 东亚、中东、美洲、欧洲等地， 年创汇超过亿美元。大蒜是劳动密集型栽培作物，收获作业是其生产过程的重要环节，存在人工作业劳动强度大、占用农时多、收获季节性强、收获损失大、效率低等问题，已成为影响大蒜生产发展、产业成长的主要问题。随着粮食作物生产机械化的不断发展和日趋成熟， 大蒜机械化收获问题也备受关注，已成为我国农业机械化需求和研发的重点之一。我国大蒜机械化收获机具的研究起步晚、技术水平不成熟、可靠性差、效率低，与发达国家相比具有较大差距。近年来，农业部和国内大蒜主产区均非常重视大蒜的机械化收获，国内相关领域科研院所和企业在各级政府的支持下，通过消化吸收国内、外先进技术，相继开发了一些大蒜收获机。总体而言，我国大陆大蒜机械化收获技术装备的研发还处于初期阶段，多数设备尚在样机试验及中试阶段，作业质量、适应性、可靠性与经济性等方面还需提升。 本文设计的是一种可调节收获间距的三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机，该大蒜收获机由可调节深度挖掘系统、可调收获行间距系统、抖土提升系统、蒜头定尺剪切系统、收集系统、液压动力传输系统组成，可一次完成大蒜的挖掘、土蒜分离，蒜头定尺剪切和装袋等作业工序,具有结构精巧，操作方便，工况适应性强，价格低廉等特点，能够适应当前我国大蒜种植业需求，大幅降低蒜农种植成本，提升大蒜收获效率的全面功能。关键词：大蒜联合收获机、抖土提升、定尺剪切、可调节收获间距。 AbstractAt present our country's agricultural production, agriculture accounts for a large part of the labor force resources, continue to move forward with the pace of industrialization,  agricultural mechanization plays a more and more important role in agricultural production. At the same time, China is also the world garlic's main producer, consumer and exporter, garlic products are exported to Southeast Asia, East Asia, Middle East, America, Europe and other places,year earned more than $400000000.  Garlic is a labor-intensive crop cultivation, harvesting  is an important link of the production process, there are artificial labor intensity big, take up farming season, the harvest season, the harvest of loss, low efficiency, has become the influence the development of industrial production growth, the main problem of garlic. With the continuous development of machinery for the production of food crops and the increasingly mature, garlic mechanized harvesting problem is also of concern, has become China's agricultural mechanization needsand development priorities. Study on the equipment of  mechanical harvest of garlic in China started late, the technical level is not mature, poor reliability, low efficiency, compared with the developed countries have a large gap. In recent years, the Ministry of agriculture and the domestic garlic producing areas have attached great importance to harvest mechanization of garlic, domestic related research institutes and enterprises at all levels of government support, absorbing advanced technology at home and abroad, through digestion, have developed some garlic harvesting machine. Overall, China's R & D, garlic harvest mechanization technology and equipment is still at the initial stage, the majority of equipment is still in prototype test and trial stage, operation quality, adaptability,reliability and economy and other aspects need to be further improved.This design is a three point interval a djustable suspension traction type double harvest combine harvester for garlic, the garlic harvester with adjustable depth mining system adjustable line spacing, harvest system earth shaking lifting system, garlic cut to length system, collection system, the hydraulic power transmission system, can complete the garlic soil mining, a separation of garlic, garlic cut to length and packaging process, has the advantages of compact structure, convenient operation, strong adaptability, low price and other characteristics, can adapt to the current our country garlic planting requirements,greatly reduce the cost of planting garlic farmers, enhance the overall function of garlic harvesting efficiency. 第一章. 导论 1.1选题背景我国的大蒜远销世界各地， 是世界上大蒜的主要生产地， 国内的主要产地集中在山东、江苏、陕西、河南、河北等地区。由于大蒜播种季节集中在白露末秋分初半月的时间，收获时间主要集中在4月底5月初半月的时间，种植面积大，且为人工收获，时间紧任务重，所以劳动强度大、收获效率低和损失严重已成为大蒜收获的关键问题，严重影响大蒜产业的发展。虽然国外大蒜收获机技术与装备很成熟，但由于作业环境与收获方式与我国存在很大的差异，很难适应国内的实际需求。我国科研院所和企业在吸收国外先进技术的基础上开发了的大蒜收获机， 就整体比较而言， 同发达国家相比还存在较大差距，技术水平还有待进一步提高和完善。就我们身边而言，作为河北省大蒜之乡的邯郸永年是河北省最大的大蒜生产基地。其种植年代悠久，拥有400多年的种植历史，种植面积达25万亩。但是，目前大蒜收获主要靠人工作业，劳动强度大，作业效率低，每人平均每天仅能收获 0.4 亩，而大蒜收获期仅为5 天，收获过早或过晚都会直接影响到大蒜的商品价值，因此，每到大蒜收获期间，大蒜田间人山人海挖大蒜，收获成本高、质量差，大蒜收获难的问题已严重影响了大蒜产业的发展，广大蒜农迫切需要性能稳定、工作可靠、适应性强的大蒜收获机械，为大蒜收获提供技术支撑。因此，根据这一实际情况，将这收蒜的人力劳动过程转化为机械化过程一直是我们和永年蒜农们的愿望与追求，而如何实现收蒜简单，效率高而又成本低则是这其中的关键之重。图1.蒜农在田间手工收获大蒜1.2现实意义目前，国内大蒜的收获作业主要依靠人工完成，少数地区采用了大蒜挖掘犁，但效率低、损伤率高，很难满足现在的需求。适应性强的大蒜收获设备仍有待开发。总体来看，我国的大蒜机械化收获技术装备的研发还处于起步阶段， 很多设备均处在样机试验调试阶段，作业适合与否、可靠与否与成本是否达到最小化等方面还需要进一步提升。因此，研制开发一款适合我国国情的大蒜收获机，对于促进我国大蒜收获自动化、生产自动化以及大蒜产业发展具有重要的现实意义。在这个飞速发展的时代，伴随着机械化水平的不断提高，农业走向机械化的现象也越来越普遍，水稻收割机，玉米收割机等等已经变得越来越正规化，技术也不断走向成熟。然而对于大蒜收割机却使用的不是那么普遍，目前对于大蒜的收割方式，最常见的还是人工收割，花费的劳动力非常的巨大，似乎让机械化与农业有点背道而驰。人工收获，劳动强度大、生产率低、劳动成本高等问题，大蒜收获机械尚存在一定的问题主要表现在有些机具在沙壤土地里作业效果较好，在茹壤土地中作业效果较差，甚至不能作业，二是动力配套受限制。目前，市场上销售的大蒜收获机90%以上是与手扶拖拉机配套，而在多数大蒜种植集中地，手扶拖拉机的保有量很小，且呈逐年下降的趋势，严重阻碍大蒜收获机的推广应用。三是工作可靠性差，在机具作业过程中，故障频发，严重影响了作业效率。1.3国内外大蒜收割机的研发1.3.1国内大蒜收获机型介绍4DS75A型大蒜收获机20 世纪90 年代， 山东省农业机械科学研究所和山东鱼台农用车辆厂联合研制开发4DS75A型大蒜收获机， 该机与110132kW 小四轮拖拉机配套使用，可完成大蒜的收获作业。该机挖掘工作装置在拖拉机的前部，整机分为4 个部分：挖掘工作部分，前置式挖掘，由限深轮、挖掘铲、格栅式输送分离部分组成；横向输送部分、由格栅式输送带完成横送及蒜土的进一步分离；后输送部分，由格栅式输送带彻底完成蒜土的分离， 并将大蒜输送到拖拉机的后部；提升部分，利用拖拉机液压系统控制挖掘工作装置，在工作时入土、非工作状态和运输状态时提升。 4S1 型大蒜挖掘机该机型由山东省鱼台县强进大蒜挖掘机制造厂研发，与121kW 手扶拖拉机配套，可完成大蒜的挖掘作业。整机采用悬挂式， 工作幅宽1000mm， 重量400kg， 收净率97， 伤蒜率1。工作时装置抬起后最小离地高度100mm，生产率01hm2 h，如图2所示。图2 4S1 型大蒜挖掘机 4S6 型大蒜收获机该机由青岛农业大学机电工程学院与山东省鱼台县强进大蒜挖掘机制造厂联合研制开发。该机具与88kW 以上手扶拖拉机配套使用， 可一次完成挖掘、蒜土分离及铺放覆盖等作业，满足大蒜收获的农艺要求。该机的工作原理是收获机进入田间作业时， 降下液压升降机构， 进入作业状态； 拨动动力输出摇杆， 动力输出轴通过链条传动，使前置旋转犁刀和后置犁刀运动；根据蒜的深浅度，把仿形轮调整到合适的位置定位；并用固定螺栓锁定；拖拉机前进时，前置旋转犁刀靠机体自重入土至限深轮限定深度，进行破土切根作业，并将挖起的蒜旋至手扶拖拉机两轮之间； 后置犁刀在进行破土切根作业的同时， 振动筛对两轮之间挖起的大蒜进行筛动，将碎土与大蒜分离；经过左右拨齿聚拢和震动分离后的大蒜顺着手扶拖拉机前进方向呈带状摆放；经人工捡拾和修剪处理后，及时晾晒入库或直接到市场销售。 4DS1000 型大蒜挖掘机4DS1000 型大蒜挖掘机由山东省金乡县农机局研制，其传动布局如图3 所示，配套动力为泰山12 型拖拉机， 拖拉机动力输出轴传递的动力经齿轮箱后，传递给挖掘系统的变速箱，其中一部分经传动链传递给后拨禾器的变速箱。本机挖掘系统采用旋转圆盘刀具， 解决了大蒜地膜缠绕问题。作业时，通过圆盘刀具在地下不断旋转，切断大蒜根系，使土松动，并将蒜头拱起，达到大蒜与土分离的目的。同时，由前、后拨禾器将蒜头拨向两边，解决了拖拉机轮胎压蒜的问题。它的主要功能是切断大蒜的根系，疏松周围的土壤，使蒜头与土壤产生松动，不能完成大蒜与土壤的分离，但这种机型对各类土壤的适应性较好，性能比较可靠。该机适用180300mm 行距的大蒜收获作业，一次四行，液压升降。图3 4DS1000 型大蒜挖掘机传动布局图 TLVS120 型大蒜挖掘机该机型由山东省肥城市泰龙机械厂研制，配套147kW 以上小四轮拖拉机， 作业幅宽1200mm，挖掘深度150300mm。主要特点为国内首创水平螺旋桨式刀体，结构独特；收获效率高，一人每天可收获大蒜2033hm2；作业质量好，液压控制深浅，不受行距限制，不伤蒜，不缠绕，不堵塞；可靠性强、结构简单，易维修，便于推广。产品如图4 所示。图4 TLVS120 型大蒜挖掘机 4SS180 型大蒜收获机该机由山东省莱芜市农机局研制，与上海50型以上拖拉机相配套，动力大、运行稳定，性能可靠，故障少，操作方便，可一次性将整畦蒜铲出，并能将蒜拢到拖拉机腹部形成蒜铺，而且带土率低，该机作业幅宽为1800mm，伤蒜率、损失率均小于2，生产效率为033053hm2 h，如图5 所示。图5 4SS180 型大蒜收获机4S85 型大蒜收获机该机由江苏省徐州市农机技术推广站研制，配套1116kW 柴油发动机， 能一次完成破土、碎土、切根、筛选和集条等项作业，尤其适合在沙壤土等含水率不超过30的地块作业。该机由前置限深轮，液压千斤顶、导向器，挖掘铲、碎土辊，泥土分离器，左右导向拨轮、机体及发动机后支撑架等组成，其结构简图如图6所示。该机的工作原理是：机具进入田间作业时，降下液压升降机构进入作业状态。拖拉机前进时，挖掘铲靠机体自重入土至限深轮限定深度， 并进行破土切根等作业，碎土轮对土块进行破碎，泥土分离器将碎石与大蒜分离， 经过左右拨齿聚拢和传送分离后的大蒜从手扶拖拉机两轮之间通过，并顺着机体前进方向呈带状摆放， 经人工捡拾和修剪处理后，及时晾晒入库保存或市场销售。图6 4S85 型大蒜收获机结构简图半喂入自走式大蒜联合收获机该机由农业部南京农业机械化研究所针对国内大蒜种植特点， 在已有设计研究的基础上研制，适合于中国大蒜主产区收获作业。整机侧向配置，采用450 型半喂入稻麦联合收获机底盘，并配有液压无级变速系统，作业组件包括分禾装置、扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、清土装置、对齐切秧装置和集果系统等。该机采用挖拔组合式工作原理，保证了大蒜收获中挖掘效果，提高了整机的作业质量和稳定性。通过田间检测表明： 果实损失率18，破损率21，含土率不大于128，各项性能指标均达到设计要求，如图7。图7半喂入自走式大蒜联合收获机虽然我国的大蒜收获机械迅速发展起来，但是我国生产应用的大蒜收获机因各地农艺不同、行距及株距的差异，存在着适应性差、质量不可靠等问题， 大多数都没有批量生产和大面积推广应用。大蒜收获机械的发展趋势是研制开发新型的联合收获机，能够一次完成挖掘、夹持输送、喂入切茎、收集装箱等作业。目前市场急需研究开发适应性强、可靠性高的大蒜联合收获机械，大蒜联合收获机械有巨大的市场空间。1.3.2国外大蒜收获机型介绍E R ME 公司是法国著名的农业机械生产厂家, 生产的打捆式和切秧式大蒜收获机均属于大蒜联合收获机械, 其动力均由拖拉机所带的液压系统驱动, 使用这两种机具收获后的大蒜便于后续加工。联合收获机由底盘、分禾器、扶禾装置、挖掘铲、清土机构、夹持输送机构、对齐切秧装置、清选装置、抛秧装置和集果系统等组成，如图8所示。图8E R ME公司打捆式和切秧式大蒜收获机美国To p Ai r公司(两段收获法）美国的Top Air 公司是专业生产大蒜和洋葱收获机械的公司, 生产的大蒜收获机属于分段式作业, 主要有大蒜挖掘铺条机和大蒜捡拾机。GW4400 型大蒜挖掘作原理: 挖掘铲将大蒜从土壤中挖出, 然后由挖掘铲和挖掘铲上部的拨轮把大蒜和部分土带至分离输送链, 分离输送链在运送的过程中将大部分土从大蒜中分离出来, 去土后的大蒜经过集条器铺放到地面上, 以便对大蒜进行晾晒。该机可以安装切顶系统, 切除大蒜茎秆实现“联合收获”, 利用风选系统去除碎叶等轻杂。此机配套动力为90 kW 的拖拉机, 生产率为20 t/ h , 铺放成2 行, 行距要求为40 44 cm。该大蒜挖掘铺条机动力由拖拉机后驱动轴驱动, 由液压系统控制,该机的生产率比较高, 缺点是土块分离不完全, 且需与大蒜拣拾机配套作业。Top Air 公司生产的GL2400 型2 行大蒜拣拾机( 图9) , 其工作原理为: 首先利用拣拾铲和拨轮把铺放成条的大蒜从地上拣拾到分离输送链上, 大蒜在分离输送链的运送过程中把一部分土清除, 然后把大蒜送入清选机, 利用风选系统将在大蒜中的杂物清除, 经过清理的大蒜再送至人工分拣平台进一步进行清理, 分拣台设计为分拣人在一侧, 从净蒜较多的大蒜运送线上剔除所夹杂土块, 另外一侧靠人工从较多土块中挑选出漏拣的大蒜, 大蒜清选完毕后由输送器送至跟随其后的集运车上。此机由110 kW 的拖拉机带动, 生产率为0 .81 hm2/ h, 行距要求为40 44 cm, 与GW4400 型4 行大蒜挖掘铺条机配合使用可实现大蒜收获全程机械化。Top Air 公司生产的大蒜拣拾机动力由拖拉机后驱动轴驱动, 控制由液压系统控制, 该机生产率较高, 缺点是收获作业过程中是带秧作业, 清理后大蒜秧茎偏长。在美国还存在另外一种收获工艺及装备, 即联合收获, 其技术装备从法国、西班牙等国引进。切秧式联合收获机的工作原理为: 首先蒜秧由分禾器导入夹持皮带, 同时挖掘铲入土将大蒜根部挖松, 大蒜由夹持皮带夹持送至切秧机构, 大蒜在夹持输送过程中, 拍土器对大蒜根部进行清土, 大蒜被夹持输送到切秧机构把蒜秧切掉后, 大蒜头掉到横向输送链上, 横向输送到装载车或收获机配备的标准袋里, 配备工作人员在拣拾工作台上对横向输送的蒜头进行人工清选, 在横向输送过程中, 泥土得以进一步清除。实时检测与监控等高新技术与系统装置已融入大蒜联合收获设备中。图9 Top Air公司GL2400 型2 行大蒜拣拾机 1.4小结总体而言，我国大蒜收获技术装备的研发尚处于起步阶段，多数设备仍处在样机试验和中试阶段，作业效率、作业质量、适应性和可靠性、经济性能等还需提升，缺乏定型、损伤率低、效率高、适应性强的收获装备。虽然我国的大蒜收获机械迅速发展起来，但是我国生产应用的大蒜收获机因各地农艺不同、行距及株距的差异，存在着适应性差、质量不可靠等问题，大多数都没有批量生产和大面积推广应用。大蒜收获机械的发展趋势是研制开发新型的联合收获机，能够一次完成挖掘、夹持输送、喂入切茎、收集装箱等作业。目前市场急需研究开发适应性强、可靠性高的大蒜联合收获机械，大蒜联合收获机械有巨大的市场空间。目前大蒜收获机主要凸显在以下几个方面上；1. 国外大蒜收获相关机械大多不适合于我国种植条件。 2.国外设备购买和维护费用非常高昂。 3.国内大蒜收获机仍然处于起步阶段，以理论方面居多，技术发 展依旧还不成熟。4 国内相关生产制造技术成本高，结构复杂。为解决上述缺点，我们决定设计一部新型的大蒜联合收获机。通过合理的设计挖掘铲的外形，挖掘铲与抖土杆的结合方式，挖掘铲与铲臂结合方式、最佳入土角及入土深度等方面，以及抖土提升系统，剪切系统，动力传输系统的研究设计。以邯郸永年大蒜根茎的长度和泥土的特性以及制造成本最低化为基础，从而解决一系列相应问题，设计一部更实用，更经济的大蒜收获机。增加内容 根据大蒜收获的作业特点和要求，我国大蒜收获机的发展方向为：一是配套方便，要以目前保有量最多的手扶拖拉机作为配套动力，这样可降低购机成本有利于大蒜收获机的推广应用；二是作业适应性好，对不同土壤及土壤含水率要有较好的适应能力，特别是对粘土要有较强的挖掘分离能力，对含水率较高的田块要有较强的通过能力和分离能力；三是工作可靠性高，因大蒜收获季节时间短，每到收获季节，需进行抢收作业，所以要求大蒜收获机坚固耐用、故障少、可靠性高；四是经济性好，大蒜收获作业时间短，作业量有限，有效利用率低，所以要求机具价格要便宜（1 万元/ 台以下），工作效率高，实现当年可收回成本，提高农民的购机积极性，加快大蒜收获机的推广步伐。第2章 大蒜收获机的方案设计2.1基本思路和创新点当前我国大蒜种植业中收获环节还处于较落后水平，收获环节还主要以手工收为主。主要原因有以下两个方面：. 国内关于大蒜收获的机械开发严重滞后；.国外大蒜收获相关机械大多不适合于我国种植模式，且国外设备购买和维护费用高昂。因此，基于以上两点进行改进，并结合国外一些成熟的经验技术提出设计制造一种可调节收获间距的三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机来弥补国内此方面的欠缺。该机借鉴了国外大蒜收获机成熟的经验技术，并且结合我国实际国情及种植情况使该机具备如下特点：. 收获机可一次完成大蒜的挖掘、土蒜分离、蒜头定尺剪切和装袋等作业工序，大幅减轻蒜农收获负担；.针对不同地区种植行距不同的特点，该机的双行可调节行距收获设计能够适应我国几大大蒜主产区种植模式，使该机具有更强的适应性；.三点悬挂牵引式设计可以使用农户原有的小型、中型拖拉机从而大幅降低机械成本，减轻蒜农经济负担，并且也大大的提高机械便捷性；.主体机构设计简单实用，在选材方面零部件采用标准化零部件，减轻设备维修成本。本发明的实施将填补我国大蒜收获机械的市场空白，推广后将有效提升大蒜种植业的机械化水平，达到较好的经济和社会效益。2.2整机结构与工作原理三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机由分禾器、扶禾器、挖掘铲、限深轮、宽度可调机构、夹持输送机构、抖土机构、对齐剪切机构、排秧机构、集果机构、操作台等部分构成，整体结构如图所示。机器长3.5，宽，高2，挖掘深度可调，最大15cm，作业幅宽36-50cm,可调。变速系统由变速箱和液压无极变速器组成，每档均可实现无极变速和倒档。收获台采用液压升降，稳定可靠。机器作业时，分禾器和扶禾器将作业幅宽内的蒜秧与未割区的蒜秧分开并扶正，同时挖掘铲将大蒜主根铲断并松土，限深轮限制挖掘铲深度，并起标杆作用。植株在夹持输送过程中由其前部的抖土装置抖落根部的大部分泥土，并由夹持皮带夹持进入对齐切秧装置，依次排列、对齐，在果秧分离段的锯齿圆盘刀把蒜秧根部蒜头与蒜秧割断。蒜头落入下方的刮板输送带并被送入下方配有风机的振动清选筛上进行清选，清选完毕的蒜头经过振动筛尾部的软面盖板落入下方的集果箱装箱。与此同时，切下的蒜秧经秧蔓抛送链并经导栅排出机体，成条铺放在已收区地面。2.3关键与创新研究设计2.3.1驱动行走系统的研究设计 驱动行走系统的研究设计思路基于我国当前大蒜种植业机械化水平极低，单户农民种植面积较小，农户希望实现收获的机械化但又无法购买价格较高的机械设备，以及当前我国农户小型、中型拖拉机的保有量较高的情况下，所以在本发明中驱动行走系统采用拖拉机三点悬挂牵引式设计，这样可以降低成本，减轻农户负担，产品更容易推广。根据我国主体大蒜产区种植行距一般为18-25cm的实际情况，机具收获行距确定为2行并可调宽度，工作幅宽为36-50cm。拖拉机动力配置 18 22kW。2.3.2挖掘系统的研究设计该总成设计制造的技术关键在于挖掘铲的外形、挖掘铲与抖土杆的结合方式，挖掘铲与铲臂结合方式、最佳入土角及入土深度等方面的设计制造，关系到机具作业的工作效率、作业负荷及蒜、土分离等。在挖掘铲与抖土杆的结合方式、挖掘铲与铲臂结合方式、最佳入土角及入土深度调整方式的设计制造时，借鉴了国外大蒜收获机成熟的经验技术，把挖掘铲设计为V字形，根据我国大蒜主产区土质，缩小了铲面的纵截面宽度，保证了该技术关键的设计。挖掘铲杆在工作支架上的连接可采用铲尾的上下角度的调节的方式进行连接设置， 即实现入土铲起动作的角度可以灵活调节。可根据作物播种的深浅前对应调节入铲角度， 再进行工作， 灵活方便。 图10：挖掘系统Proe三维图参考大蒜联合收获机在实际工况中的受力，对本产品进行受力分析。分析结果如下：2.3.3抖土提升系统的研究设计依据大蒜收获机应用中总结出的成熟经验，确认该机构的设计制造涉及到夹持输送带的长度、张紧轮间距，运行速度;抖土杆的抖动频率、摆动角度及振幅、偏心轮的结构型式及转速、输送过程末端输送带与剪切机构的结合方式等技术关键。在抖土提升机构的设计制造方面，在大蒜夹持带的正下方，左右侧分别设有两个抖土杆，抖土杆与偏心轮装置相连，通过偏心轮的转动实现抖土杆的抖动，抖土杆抖土速率取决于偏心轮的转速和偏转幅度。抖土杆的抖动频率与大蒜输送履带的运转速度同步变化，完成该技术关键的设计。图：2.3.4剪切系统的研究设计该机构设计制造的关键在于剪切机构的结构型式、工作转速、工作半径、水平夹持传送带间隙、出蒜口位置等方面。在该机构的设计制造中，参照国内外大蒜切须、切茎机械的成熟技术，保证了该技术关键的设计实现。如下图所示，蒜杆导槽前端的蒜头导口，靠近皮带轮的下面，前输送带位于蒜头导口下方，输送皮带上装有蒜头推架，托杆托付在蒜头推架下面，后部内侧有剪切盘。收割的大蒜通过皮带轮的传输，抖土装置的清土工作后，直接通过剪切装置的剪切盘对大蒜的根与茎进行剪切分离，剪切后的蒜头将通过传送带运到收集蒜头的位置从而实现对大蒜的收获。图：大蒜收获机的剪切系统Proe三维工作图2.3.5动力传输系统的研究设计由于本产品对动力方面需求较多，如果采用传统的机械传动方式则不能满足其动力方面的需求。因此我们利用液压马达作为整机的动力传输系统来实现大蒜收获机的抖土提升系统、剪切系统、收集系统的动力传输。不仅大大简化了机构，而且减轻机器重量，也降低了制造安装维修难度。在液压马达的选用方面主要根据收获机需要考虑液压马达的转速及扭矩范围，流量控制器参数，油箱尺寸，散热器尺寸等保证该技术关键的设计实现。图：第三章 重要部件受力分析制作过程第四章 田间收获作业性能测试4.1测试条件试验于2014年5月在河北省永年县南沿村进行，大蒜品种为收获期直立性较好的白蒜。测试田块土质类型为沙壤土，未铺薄膜，面积1.5h，坡度°。大蒜种植模式为适合机械化收获的种宽窄行模式，即× 和×。4.2测试过程大蒜生长特性及土壤状况测试。对2种适宜于机械化收获的大蒜种植模式和当地传统种植模式的土壤状况和大蒜生长状况进行测试，主要测试100150处土壤容积含水率和土壤硬度，大蒜株距、株高、宽窄行行距、大蒜入土深度、假茎直径、横茎直径、鳞茎直径、鳞茎高度等，对测试数据进行对比分析。整机作业性能测试。整机作业效果主要测试评价指标为伤蒜率、损失率、含土率、生产率。机器在每个测试区作业个行程，用秒表记录时间，收集测试区内集果箱中的大蒜头，用人工方法挖出埋蒜和漏挖蒜，捡起漏拾蒜，分别称重；再从中挑出所有被机械挖伤、碰伤、切伤的蒜头，分别称重。损失率、伤蒜率、含土率、生产率 等各项指标计算如下： （ ）× （） （）× （） （）× （） （）（） 式中：为测试区损失蒜质量，； 为测试区大蒜总质量，；为测试区被收获机损伤的集果箱中蒜头质量，；为测试区集果箱中泥土质量，；为测试区集果箱中大蒜质量，；为测试区埋蒜质量，；为测试区漏挖蒜质量，；为测试区漏拾蒜质量，； 为样机通过生产率测定区所用时间，； 为生产率测试区长度，； 为生产率测试区作业幅宽，。工作部件性能测试。分禾器、扶禾器和挖掘铲性能测试。分禾器、扶禾器和挖掘铲是三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机的关键部件，其工作性能的好坏直接影响到后续作业和整机作业效果。分禾器的作用是把未割区的大蒜与作业幅宽内的大蒜分离开来，防止缠绕在一起，影响挖掘。扶禾器的作用是把倒伏的大蒜扶正，并把作业幅宽内的大蒜拨向夹持链使之顺利夹持。挖掘铲的作业性能受调试深度和土壤墒情的影响较大。挖掘太浅易铲断大蒜，太深则增加整机消耗功率并可能损坏机具。土壤的墒情对挖掘铲的作业性能影响也较大，土质干燥板结会使挖掘耗功大大提高。第五章 市场前景与预测发展 我国是世界上重要的大蒜生产国与出口国， 每年大蒜种植总面积在70 万hm2 以上，目前收获环节主要以手工为主，人工费约为1.5万元/ hm2，每年收获大蒜需支出人工费用近百亿元，。 随着农业结构调整，邯郸永年大蒜种植面积不断扩大，年种植面积已25万亩 ，现已成为邯郸主要经济作物之一。但是，目前大蒜收获主要靠人工作业，劳动强度大，作业效率低，大蒜是劳动密集型栽培作物， 除耕地、 整地、 灌溉环节能够利用机器外， 其它工序基本由人工完成， 尤以收获和栽种工序最为辛苦。近几年， 随着农村劳动力转移， 大蒜播种、 收获用工紧缺， 人工成本越来越高， 致使大蒜生产成本居高不下， 严重影响了大蒜产业的健康发展。从调研情况看， 2013 年我国大蒜人工种植成本约 4 500 元/hm 2 ， 人工收获成本约 9 000 元/hm 2 (部分地区甚至高达 12 000 元/ hm 2 )， 加上种、 肥等物化投入， 总成本约 45 000 元/ hm 2 ， 而大蒜的产出因蒜价格的不稳定差距较大(有些年份甚至赔钱)， 严重影响了蒜农种蒜的积极性。实现大蒜机械化生产对于提高我国大蒜产业国际竞争力、 减轻劳动强度和增加农民收入等具有重要意义 调查表明，目前国外已有较先进的大蒜收获机，如日本松山农机制造公司和韩国亚细亚农机公司研制的大蒜收获机，可将大蒜挖掘和铺放；法国布光农业装备公司研制的自走式大蒜收获机，可将大蒜收获铺放好，但每次仅收 1 行，工作效率低，价格昂贵，不适应在我国推广应用。国内产品主要有山东农机研究所、河北邯郸维禾农机公司及河南机械研究院等单位研制开发的大蒜收获机，但都不太成熟，仍没有进入推广应用阶段。 三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机一是配套方便， 并以目前保有量最多的农用拖拉机作为配套动力，这样可降低购机成本有利于大蒜收获机的推广应用；二是作业适应性好，对不同土壤及土壤含水率要有较好的适应能力， 特别是对粘土要有较强的挖掘分离能力， 对含水率较高的田块要有较强的通过能力和分离能力； 三是工作可靠性高， 因大蒜收获季节时间短， 每到收获季节， 需进行抢收作业，此大蒜收获机坚固耐用、 故障少、 可靠性高； 四是经济性好， 大蒜收获作业时间短， 作业量有限， 有效利用率低，此大蒜机具有价格便宜，制造成本低， 工作效率高， 实现当年可收回成本， 提高农民的购机积极性， 加快大蒜收获机的推广步伐。机具推广后可以使大量的劳动力从收蒜环节中解放出来，产生客观的社会效益，同时能够进一步推动我国种植业机械化进程。图： 三点悬挂牵引式双行大蒜联合收获机Proe 三维图 大蒜收获机械有着巨大的潜在市场。如邯郸市市大蒜种植面积已达150 万亩，目前大蒜收获机的保有量几乎为零，按每台大蒜收获机每季作业200 亩计算，仅邯郸市需要大蒜收获机近7 500 台；永年大蒜种植面积近 25万亩 ，如果在全省推广应用，需15 000 台大蒜收获机，全国市场推广前景更加广阔。因此，推广应用大蒜收获机械可大大促进大蒜产业化发展，改善蒜农收获劳动条件，提高收获质量，降低收获成本，促进农民增产增收。使用本机收获大蒜费用约为0.1万元/ hm2，而且工作效率可以达到20倍人工速度，本机价格便宜，工作效率高，设计简单，维修方便，实现当年可收回成本，农户易于接受，机具推广后可以使大量的劳动力从收蒜环节中解放出来，产生客观的社会效益，同时能够进一步推动我国种植业机械化进程，市场前景十分广阔。第六章 产品相关数据实验数据： 表1主要技术参数项目设计值样机外形尺寸cm长×宽×高行数2 2运输宽度cm40-6040-65连接方式三点悬挂式三点悬挂式性能hm2/h0.17-0.250.17重量kg12001130动力kW18 2222 可靠性测定，如表 2 所示。表 2 可靠性测定结果样机累积工作时间修复时间故障类别总时间42h0.6hc首次故障前27h 故障间隔11.5h技术