農作物收割機的總體方案設計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u21012農作物收割機的總體方案設計案例綜述 1161541.1辣椒及植株參數 14581.2設計思路 2180191.3總體方案設計 353211.4工作過程及工作原理 3200891.4.1工作過程 316521.4.2工作原理 4297741.5辣椒收獲機主要參數 51.1辣椒及植株參數本課題設計收獲的辣椒品種主要是以朝天椒類為主，朝天椒類主要品種包括小米椒、朝天椒等。根據查閱相關的文獻和資料得知，小米椒每畝種植3000株，株距300~400mm，行距600~1000mm；朝天椒每畝種植4000株，株距300~350mm，行距500~650mm；朝天椒類辣椒樹株高350~700，株幅450~800mm，椒果果長為10~90mm，椒果果徑為10~30mm[24-25]。辣椒植株及外形詳見圖（2-1）。L1.椒果果徑；H1.椒果果長；L1.株幅；H1.株高圖2-1辣椒樹與椒果示意圖朝天椒類辣椒植株及外形參數如表2-1所示。表2-1朝天椒類辣椒植株及外形參數外形外形參數品種七星椒韓國天宇椒3號小米椒朝天椒行距（mm）600600600-1000500-650株距（mm）250350300-400300-350株高（mm）350-700350-700350-700350-700株幅（mm）450-800450-800450-800450-800椒果果長（mm）35-7035-7035-7035-70椒果果徑（mm）10-3010-3010-3010-30本課題設計的辣椒收獲機考慮到較多的辣椒品種進行收獲，并通過文獻查詢，綜合朝天椒類辣椒及外形參數，確定以辣椒樹株高350~850mm，椒果果長為10~90mm，椒果果徑為10~30mm進行收獲。本設計采用滾筒彈齒采摘裝置，為不對行采摘，因此不考慮辣椒植株的種植模式。1.2設計思路對于本課題的總體設計方案，設計難題和解決思路如以下幾個方面。采摘機構：辣椒收獲機的重點和難點是如何將辣椒從辣椒樹采摘下來，收獲機在采摘時要考慮到辣椒的采凈率和破損率，設計采摘機構要考慮到合適的采摘功率，以提高辣椒的采凈率同時還能降低破損率。本設計采用的采摘機構為滾筒彈齒采摘裝置，其采摘效果好，采凈率高、破損率低，現應用于國內外許多收獲機上。此機構整體收獲范圍廣，適用于中大型辣椒收獲機。輸送裝置：辣椒收獲上來后，需要將辣椒從拾取臺輸送到儲放倉中的活性收納物內。在選取和設計輸送裝置時，應考慮到辣椒在輸送過程中的破損率和損失率，在有效的輸送的同時能降低破損率。本設計采用絞龍機構和輥筒輸送裝置進行辣椒的輸送，絞龍機構的材料采用柔性材料，能降低辣椒的破損率。在工作過程中絞龍轉動將辣椒往中間輥筒口輸送，辣椒到輥筒輸送帶上的擋板，通過傳輸帶帶動辣椒掉往脫離清選裝置中，從而完成輸送工作。脫離清選：辣椒收獲上來時，會有部分辣椒采摘不到位的情況，辣椒帶著長長的莖稈，如還需人工進一步加工，就大大降低了采摘收獲效果，因此要考慮在自動化的收獲設備上如何保證好的采摘效果。為此本設計采用脫離清選裝置，將辣椒多余的莖稈去除下來，并對辣椒與莖稈進行清選分離，提高辣椒最終的采凈率。風機去雜：辣椒在采摘上來時，會有大量的葉子和灰塵等雜質，同時在脫離清選的過程中，分離出多余的莖稈會有部分隨著辣椒一起掉落到辣椒出口，為此應考慮到辣椒的去雜率和高清選率。本設計把風機放在辣椒出口處進行去雜處理，辣椒和葉子等雜質掉落到出口時，風機將重量輕的葉子和灰塵等雜質吹走，而辣椒由于有一定的重量，正常掉落到儲放倉活性收納物內。1.3總體方案設計我國有大部分的辣椒種植在丘陵山地上，有些地形較為復雜，且辣椒種植多為以個人和戶為單位，種植區域分散，不太適合使用國內外大型笨重的辣椒收獲設備，目前國內大部分地區辣椒收獲工作仍以人工或半機械采收方式為主，對于這種情況，本論文通過查詢現國內外已有的材料，結合辣椒種植地形和多種辣椒品種，研究設計出一款能夠適應小片、小規模辣椒收獲設備。本論文研究的辣椒收獲設備主要功能是實現辣椒的采摘、傳輸、脫離、清選、分離辣椒中的雜質，最后收集辣椒。根據本論文的收獲要求，本設計主要有采摘裝置、傳輸裝置、脫離清選裝置、去雜收集裝置。采摘裝置采用滾筒彈齒型結構，主要由傳動鏈、導向板、機架、滾筒彈齒等組成，采摘裝置在工作過程中，辣椒收獲機沿辣椒植株前進，導向板將前方的植株分批撥到滾筒彈齒上，在高速做圓周運動的滾輪彈齒將辣椒從植株莖稈分離下來，并將辣椒帶到拾取臺上，從而完成采摘工作；傳輸裝置采用絞龍和輥筒輸送帶，絞龍由圓柱體和導向輪組成，輥筒輸送帶由擋板、傳輸帶、輥筒等組成，主要功能是將采摘下來的辣椒輸送到復摘清選裝置中；脫離清選裝置由弧板、卡齒、星型輪、鏈輪等組成，其主要功能是將采摘上來的辣椒進行一次重復采摘清選，確保辣椒沒有攜帶多余的莖稈葉枝；去雜收集裝置由風機和儲放倉組成，風機吹風將葉枝等雜質與辣椒分離，作用是保證辣椒的含雜率，儲放倉可放活性的儲放物，以提高效率。設備自帶輪子，由拖拉機為自身提供動力，人座在駕駛室操控方向盤改變機器的前進方向實現辣椒的自動收割，辣椒采摘完成后，割刀裝置鏈刀運動，可以對已經采摘完畢的植株進行切割，為減少后續的工作，避免人工再手動去收割辣椒植株。本課題設計的辣椒收獲機，由于應用在農業領域，對辣椒收獲機有以下要求，除了具備自動化收割裝置必須滿足的結構穩定、運行快速、位置準確和同步精度的要求外，還要求其安全系數很高。保證穩定的情況下，提高使用設備的安全性能和操作難度，同時設備的重心降低，防止其在使用過程中彎度過大后發生側翻。具體設計方案如下：對拖拉機前輸出和后輸出的工作部件進行設計及相關計算；用三維軟件建立對辣椒收獲機各個零件的模型，在Solidwroks軟件的裝配模式下組裝成總裝配體；對三維模型進行動畫模擬仿真，并完成二維圖紙；完成自走式辣椒收獲機的設計說明書。1.4工作過程及工作原理1.4.1工作過程本論文中的辣椒收獲機主要是通過滾筒彈齒采摘裝置進行辣椒采摘分離作業，在田地工作時，辣椒收獲機進行行收獲，一次對一整行進行采摘收獲。工作過程如下圖2-2所示。圖2-2辣椒收獲機工作流程圖1.4.2工作原理自走式辣椒收獲機結構簡圖如圖2-3所示。圖2-3結構簡圖工作原理：啟動辣椒收獲機，在動力系統帶動下，辣椒收獲機沿辣椒行間前進，并帶動采摘裝置持續穩定進入辣椒植株內進行采摘工作。采摘裝置由滾筒和彈齒構成，彈齒是采摘核心零件，通過順時針轉動滾筒，運動到前端的彈齒將辣椒植株上的辣椒和細小枝葉采摘下來，在滾筒的旋轉過程中，彈齒帶著摘下的辣椒和枝葉向后運動，最終掉落到采摘臺上的絞龍裝置，絞龍把摘落的辣椒由兩端向中間位置推送，辣椒被運送到輸送裝置進行上升，辣椒從輸送機口掉落到脫離裝置上進行辣椒與枝葉的分離，經過重復脫離后的辣椒從弧板卡齒間掉落到星形輪進行清選，經過清選后的辣椒從星形輪的間隙中落下，莖稈則被帶出機外，葉子等雜質被出口的風機吹走，最終辣椒落到儲放倉內的活性收納物（蛇皮袋或籮筐等）中，從而完成拾取工作。1.5辣椒收獲機主要參數根據辣椒種植模式和辣椒特征，確定自走式辣椒收獲機在總體設計方案設計的主要相關參數。1.辣椒收獲機前進速度辣椒收獲機的前進速度主要受到辣椒采摘效果的操作人員前進速度的影響，前進過快會導致采摘效果不好，增加工作人員的負擔；前進過慢會導致收獲效率低，含雜率高等情況。所以初步確定辣椒收獲機工作速度范圍為3.5~7km/h。滾筒工作幅度本課題設計的辣椒收獲機的采摘方式為不對行采摘，為了高效率采摘，根據朝天椒其種植模式，取辣椒植株種植行距為600mm，其采摘部件滾筒彈齒裝置長度則為1850mm，設定同時收獲辣椒植株數為3株。滾筒轉速根據查詢辣椒的物理特性及辣椒碰撞試驗結果等參考文獻，得知辣椒能夠承受最大碰撞速度為5mm/s，同時根據參考典型滾筒彈齒采摘式辣椒收獲機的工作試驗結果，初步確定滾筒彈齒的轉速為170r/min。整機尺寸參數根據本文1.1辣椒及植株參數，取辣椒植株高700mm、行距600mm為參考設計，并根據采摘部件滾筒彈齒裝置的長度，辣椒收獲機不能在作業時壓迫到旁邊未收獲的植株，所以初步