前 言

近年来，我国中西部地区马铃薯种植面积逐年增加，而广大农村劳动力向城市转移，劳动力短缺使农民对马铃薯机械化收获需求日益增大。机械化收获马铃薯可以大大减轻农民劳动强度，降低生产成本，提高马铃薯收获效率。马铃薯收获前使用杀秧机科学杀秧是保障机械化收获的重要前提之一。通过收获前的杀秧，可使收获机的负荷减小，行驶速度加快，故障率降低，收获机内部的薯秧分离器的负荷也会大大降低，薯秧分离效果也会显著提高。因此，研制一种能将马铃薯茎秧有效打碎，使收获过程中不出现壅堵、不出现茎蔓缠绕机器杆件等问题的杀秧机具有重要的现实意义。

参考国内外关于马铃薯杀秧机的文献资料，根据我省马铃薯种植模式和收获的实际情况，并通过实地进行观察马铃薯收获时茎秧缠绕机器杆件的技术问题，研制了一种甩刀式马铃薯杀秧机，该机适合于甘肃旱作农业区垄作马铃薯种植模式。本文主要从以下几方面进行了研究：

（1）系统分析了国内外马铃薯杀秧机的发展概况，根据马铃薯杀秧机的主要功能及农艺要求，开展了甩刀式马铃薯杀秧机的总体设计，提出了杀秧机工作行数2行、工作幅宽为1000mm等总体性能指标。

（2）对甩刀式马铃薯杀秧机主要部件进行设计与分析。确定了传动装置、甩刀及轴、行走轮、外壳体等部件的结构参数，计算出了传动系统的传动比，设计出了齿轮箱的锥齿轮、甩刀、轴、V带和带轮以及张紧装置等主要部件。

（3）建立了马铃薯杀秧机甩刀模型，从理论上进行运动学分析，对甩刀的形状、数量、排列和运动进行理论分析，确定了其结构及主要参数，甩刀的数量为 36把，采用双 L型刀片 ，交错平衡排列方式，对刀轴的平衡进行了分析 ；估算出甩刀轴转速应大于等于1299r/min，并对甩刀切割进距设计的合理性进行了验证。

关键词：马铃薯；杀秧机；三维设计

目 录

1绪论 1

1.1课题研究的意义 1

1.2国内外马铃薯杀秧机发展状况 1

1.3国内外马铃薯杀秧机存在的问题 2

1.4研究的内容和方法 2

1.5预期目标 2

2马铃薯杀秧机总体设计

2.1设计要求

2.2设计思想 3

2.3甩刀式马铃薯杀秧机的整体结构

2.4甩刀式马铃薯杀秧机杀秧的原理 4

2.5甩刀式马铃薯杀秧机整机结构参数 4

3甩刀式马铃薯杀秧机主要部件的设计 4

3.1传动部件的设计 4

3.2刀具部分的设计 6

3.3轴的设计 8

3.4杀秧机行走轮及机架的设计 10

4.结论与建议 11

4.1结论 11

4.2建议 12

总 结 13

致 谢

参考文献

1绪论

1.1课题研究的意义

马铃薯是粮、菜、饲、加工兼用型农作物，其适应性广、丰产性好、营养丰富、经济效益高，已成为世界上继水稻、小麦和玉米之后的第四大粮食作物^[1]。根据世界联合国粮农组织统计，全世界马铃薯种植面积达到1833万公顷，3.2958亿吨，我国马铃薯种植面积为475.26公顷，马铃薯产量为6905.97万吨，占世界马铃薯种植面积的27.2%，亚洲种植面积的56.3%，是全世界马铃薯种植面积最大的国家之一^[2]。近几年来，国内马铃薯种植面积也在稳步增长。随着国内马铃薯种植面积逐年增加，农村劳动力短缺，农民对马铃薯种植、收获机械的需求越来越大^[3]。目前，国内外研制的大部分马铃薯收获机，在收获前不杀秧,在作业过程中，马铃薯茎秧缠绕机器杆件，行进阻力增大、容易壅堵，导致机具动力消耗增大^[4]，影响马铃薯的挖掘。因此，马铃薯在收获之前，须对地表的茎秧进行处理，然后再机械收获马铃薯。马铃薯茎秧可通过化学或人工的方法将其除去，化学杀秧会污染环境和土壤；马铃薯茎秧人工清除工作量大、效率低，影响马铃薯机械收获。马铃薯收获前机械杀秧可使马铃薯块茎的表皮充分木栓化，与茎秧分离更加容易，表皮老化可显著减少收获、运输和贮藏中的损伤；还可提高马铃薯收获效率，保证马铃薯机械收获顺利进行^[5]。近几年来我国马铃薯机械化作业虽然有了较快的发展，但是，我国在中小型马铃薯种植和收获机方面的机具较多，而马铃薯杀秧机的机型较少。国外生产的马铃薯杀秧机各类产品，体积结构庞大，工作幅宽大，零配件供应渠道不畅通，在我国地区适应性差^[6]，难以适应我省马铃薯种植大多分布在小地块、山地和水平梯田上的现状。因此，为了减轻打秧劳动强度，解决马铃薯挖掘过程中茎秧缠绕机器出现堵塞的问题，提高马铃薯收获机后续挖掘的工作效率，使马铃薯机械收获顺利进行，研制一种能有效打秧并适合我省实际情况的马铃薯杀秧机具有重要意义。

1.2国内外马铃薯杀秧机的发展状况

1.2.1国外马铃薯杀秧机发展现状

目前，国外发达国家在马铃薯种植、收获、加工等过程中已经实现机械化。马铃薯收获过程有杀秧、挖掘、分离、铺条、捡拾、清选等环节。其收获方法有联合收获法和分段收获法^[7]，根据马铃薯收获方法的不同，其杀秧方式可分为两种：第一种是采用联合收获机，一次完成杀秧、挖掘、分离、筛选、分级等作业，挖掘前不单独进行杀秧。第二种是采用分段收获，在挖掘前用单独的杀秧机进行割秧作业。国外马铃薯杀秧机的种类较多，技术也比较成熟。

1.2.2国内马铃薯杀秧机发展现状

我国虽然是马铃薯生产大国，但机械化技术水平与发达国家差距很大，作业机具的系列化的程度不高。马铃薯种植和收获机在国内研发比较早，而马铃薯杀秧机的研发起步很晚，落后于马铃薯种植、收获、加工等其它环节的机具。（1）目前，国外马铃薯杀秧机具种类比较多，但大多属于大型机具，不适合我国西北地区及我省种植模式，而且价格较高。因此，研究一种适合我省省情的杀秧机具有重要的现实意义。（2）收获前的杀秧对于成功收获起到了关键性的作用。实践证明，杀秧不仅仅能减少过多的薯秧对收获机的负荷，更能极大的提高收获的效率，节约成本。不论是马铃薯的用途为鲜食、加工或是种薯，在收获的几周前杀秧是保证顺利收获的关键步骤。收获前杀秧对于用来做淀粉的马铃薯来说也越来越重要，收获前杀秧可使马铃薯的表皮僵化，降低马铃薯在收获中的磕碰受伤。（3）当前，主要采用联合收获机来进行马铃薯的收获，马铃薯联合收获机薯秧分离装置结构都比较庞大复杂，在收获过程中，马铃薯茎秧裹在土块中容易出现壅堵，影响联合收获机的行走。通过收获前的杀秧，可使收获机的负荷减小，行驶速度加快，故障率降低，收获机内部的薯秧分离器的负荷也会大大降低，薯秧分离效果也会显著提高。马铃薯变得更干净，收获的损失率更小。因此，研究一种能将马铃薯茎秧有效打碎，使收获过程中不出现壅堵、不出现茎蔓缠绕机器杆件等问题的杀秧机具有重要的现实意义。它的研发和推广应用，对于丰富我国马铃薯收获机械的类型，对于提高马铃薯收获的效率，减小收获机负荷，提高收获机行驶速度，减轻体力劳动强度，解决马铃薯收获过程中茎秧缠绕机器问题具有重要的现实意义和理论价值^[8]。

1.3国内马铃薯杀秧机存在的问题

我国研究马铃薯杀秧机起步较晚发展缓慢，和发达国家相比只能望其项背，目前市场上流行的一些机具中，存在如下问题，（1）国外马铃薯杀秧机具结构庞大复杂，在我省小地块和山区适应性差；（2）杀秧装置刀具可靠性差，耐磨性差，遇有坚-硬物（如石头等）的情况下容易崩刃；（3）杀秧装置漏割情况严重，漏打率不能很好的满足农艺要求。因此，难以大范围推广应用。

1.4研究的内容和方法

1.4.1本课题的研究内容

本课题主要设计了一种甩刀式马铃薯杀秧机。在马铃薯收获前能够将茎秆及杂草切割还田。整机主要由传动机构、杀秧装置、辅助装置等组成。本论文主要对该机的结构方案及主要部件进行设计，对关键部件甩刀的形状、数量、排列和运动进行理论分析，确定其结构及主要参数；并对甩刀切割马铃薯茎秆进行试验，初步确定甩刀相关参数的取值；运用运动学及动力学分析对甩刀轴的运动进行分析，以检验甩刀及轴结构设计的合理性。在满足工作要求的前提下，尽量使杀秧机的结构紧凑，以减小其整体尺寸，从而减小杀秧机的重量。

1.4.2本课题的研究方法 

（1）通过查阅国内外关于马铃薯收获机械的文献资料，结合我省马铃薯的种植模式及农民种植经验，并通过实地进行观察马铃薯茎秧收获季节的特征，总结马铃薯收获时面临的技术问题，分析马铃薯茎秧力学性能，根据收获的实际情况，研究并确定马铃薯杀秧机主要参数；（2）确定动力连接方式及动力传动路线、传动比；（3）建立杀秧机甩刀模型，并对此模型进行理论分析和计算，确定其主要参数。

1.5预期目标

（1）去杀秧机操作方便，结构简单，通用性好，使用寿命长。

（2）被杀秧的马铃薯茎块出土率高，马铃薯收获机械不出现壅堵现象。

（3）制造价格便宜，容易普及，能满足小型地块使用的要求。

2马铃薯杀秧机总体设计

2.1设计要求

甩刀式马铃薯杀秧机的主要功能是用旋转的甩刀把茎秧从马铃薯地表的根部砍断切碎，高速抛入罩壳，沿罩壳内壁滑到尾部，在出口处抛撒到田间。因此对它的设计要求是：（1）将全部茎秧打碎，避免漏打现象。（2）杀秧的高度基本均匀，并能根据种植模式进行调节，适应不同地表状况。（3）甩刀能将倒伏的、垄沟的茎秧切割，并能将打碎的茎秆均匀抛撒到田间。（4）杀秧时，不带薯，不伤薯。（5）在工作过程中能量消耗最少，防止茎秆、杂草缠绕甩刀和刀轴。

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