外文資料名稱： of 外文資料出處： of 1 2005,(1): 87 附 件： 資料翻譯譯文 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 1 4H - 2 型花生收獲機(jī)的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)動(dòng)特征分析 尚書旗 , 王建剛 , 王方艷 , 劉曙光 , 姜元志 徐磊譯 摘要： 4H - 2型花生收獲機(jī)結(jié)構(gòu) ,動(dòng)作原理和主要部分設(shè)計(jì)的描述和分析 ,和主要工作部分運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的創(chuàng)建。根據(jù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的原理，利用 時(shí)為今后這種機(jī)器更進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞： 花生收獲機(jī)；設(shè)計(jì)原理；運(yùn)動(dòng)特征 1 引言 花生是世界上主要的油料植物之一，采油量和國(guó)際貿(mào)易中僅次于大豆 [1, 2 ]。很久以來(lái)，花生的栽種、收獲和加工主要地是由人工完全。它是一種低效率的勞動(dòng)，嚴(yán)重地影響花生生產(chǎn)。特別是最近幾年 ,當(dāng)剩余的農(nóng)村勞動(dòng)力到市區(qū) ,花生生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)間的矛盾更加強(qiáng) ,花生生產(chǎn)的機(jī)械化變的特別重要。在發(fā)達(dá) 國(guó)家花生收獲機(jī)的研究和發(fā)展已經(jīng)進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間， 的花生聯(lián)合收獲機(jī)和在密執(zhí)安國(guó)際土壤博物館的 ]?；ㄉ斋@機(jī)在中國(guó)的發(fā)展比那些發(fā)達(dá)國(guó)家是慢的 ,大概是在 60年代開始的。既七十年代以來(lái) ,許多典型的花生收獲機(jī)仿制品被引入中國(guó)，例如東風(fēng) 69 型 , 44 ]。這些產(chǎn)品帶來(lái)收獲花生的便利 ,但是當(dāng)前全部的收割機(jī)結(jié)構(gòu)采用二梯級(jí)的鏟和分離鏈結(jié)合在一起的原理結(jié)構(gòu)。 這些機(jī)器 不得不配在中 些機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，動(dòng)力消耗較大，可靠性也差，而且收貨損失率也很高，散步的花生藤很亂，人工收集非常麻煩。它不適于現(xiàn)行花生收獲的要求導(dǎo)致花生的收獲幾乎完全的由人工完成?；ㄉ斋@的機(jī)械化水平嚴(yán)重地影響花生生產(chǎn)的發(fā)展。 隨著環(huán)境惡化，春秋季的播種期間干旱和較少降雨量的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。 花生生產(chǎn)受天氣的影響較大?，F(xiàn)在采用塑料薄膜覆蓋種植的方法（圖 1中展示了基本構(gòu)造）。這個(gè)新技術(shù)將保持土壤的濕度 ,增加地面溫度、減少在秧苗時(shí)期的管理，于是增加花生的產(chǎn)量。有許多功能的花生播種機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在 大規(guī)模的區(qū)域 ,但是那薄膜的質(zhì)量有待提高，因?yàn)橛绊懛N植工作 [5 2 圖 1：花生播種和塑料薄膜覆蓋輪廓 為了解決上述的問(wèn)題 ,發(fā)明了一有新動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)的新型的花生收獲機(jī)，而且已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。現(xiàn)在該收割機(jī)已經(jīng)獲得專利（專利號(hào)： 發(fā)明專利（專利號(hào)： 該機(jī)器已經(jīng)基本研究出來(lái)。 2 花生收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 器結(jié)構(gòu)的整體分析 4H - 2 型花生收獲機(jī)結(jié)合高級(jí)植樹法和農(nóng)業(yè)需求，可以一次行程收貨 2 排。配在 8. 8 ~ 13. 0 小四輪拖拉機(jī)上。 4H - 2 型花生收獲機(jī)由導(dǎo)向輪、傳動(dòng)軸、偏心輪、連桿、長(zhǎng)搖臂、豎軸、收獲部分、長(zhǎng)連桿、搖臂、裝配裝置和機(jī)架等等組成。圖 2展示了這個(gè)機(jī)構(gòu)。 圖 2：花生收獲機(jī)簡(jiǎn)圖 4H - 2型花生收獲機(jī)工作部分的驅(qū)動(dòng)力由拖拉機(jī)的飛輪提供。當(dāng)拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí) , 3 動(dòng)力輸出由動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)偏心輪 11 經(jīng)聯(lián)接器 2 和傳動(dòng)軸３輸出。然后偏心輪 11 驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)搖臂５經(jīng)連桿 12 傳送。豎軸４和收獲部分 13 是做一起的 , 搖桿８跟長(zhǎng)連桿６和長(zhǎng)搖臂５組成一平行四邊形機(jī)構(gòu) , 所以收獲部分 10 3來(lái)回?cái)[動(dòng)直立的軸４和９有一樣頻率和角度但是方向相反。工作過(guò)程是 :鏟 10和挖掘外面的花生和反向花生 ,當(dāng)縱向的格子連續(xù)地做扇形搖擺，于是打斷混合的土壤和花生。通過(guò)這個(gè)運(yùn)動(dòng)粘土通過(guò)格子沉落 ,輕些花生往上移 ,因此花生和土壤分離?；ㄉB續(xù)地向后面移動(dòng) ,終于均勻的敷設(shè)在地面上、便于人工收集。 要技術(shù)參數(shù) 表格 1展示 4花生收獲機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。 表 1 主要技術(shù)參數(shù) ──────────────────────────── 動(dòng)力要求 型四輪拖拉機(jī) 生產(chǎn)力 獲損失率 ≤ 2% 花生土壤含有率 < 5% 花生破壞率 < 1% 機(jī)構(gòu)花生掘取率 < 3. 5% 尺寸 (L × W × H 1280× 780 凈重 / 158 ──────────────────────────── 3 主工作部件的設(shè)計(jì) 輸部分的設(shè)計(jì) 為了克服傳統(tǒng)的花生收獲機(jī)之前提到的缺點(diǎn)， 4H - 2 型花生收獲機(jī)發(fā)明一新結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理。鏟和分離部分已經(jīng)結(jié)合在一起所以降低耗費(fèi)功率 ,以及機(jī)器的尺寸和收獲損失。傳輸和控制設(shè)備設(shè)計(jì)成高效傳動(dòng)和隨手的調(diào)整。為了配這 8. 8 4H - 2 型花生收獲機(jī)的動(dòng)力輸入軸坐落于左側(cè)面。倒平行四邊形機(jī)構(gòu)是這機(jī)器的顯著特征。兩個(gè)鏟搖擺是同一個(gè)角度但是反方向的 。二鏟架受到橫向力作用相互抵消的。機(jī)器的穩(wěn)定性是得到保證的，制造的成本是大大的減少，有益于這個(gè)收割機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)和普及。 4 架的設(shè)計(jì) 收割機(jī)在田地處理稠密的花生莖時(shí)、花生地的水渠很容易擋住鏟子，導(dǎo)致工作阻力增加 ,花生分離不靈 ,甚至收割機(jī)不能持續(xù)工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題 ,鏟架（在圖 3中顯示）使用了半開臂 " "結(jié)構(gòu)，底部也用了鏟。 圖 3： 鏟架簡(jiǎn)圖 角皮帶傳輸?shù)脑O(shè)計(jì) 按照不同的田地狀態(tài)，收獲部分的搖擺頻率將應(yīng)調(diào)整和變化。為此采用一級(jí)三角皮帶傳動(dòng)通過(guò)替換三角皮帶輪來(lái)改變搖擺頻率。四連桿機(jī)構(gòu)和 皮帶輪尺寸最佳化后，搖擺的頻率和范圍是更合理的。 柵形狀的設(shè)計(jì) 如果格柵截面的是圓 ,格柵跟鏟接點(diǎn)很容易彈性失效而斷裂。為了增加他的抗彎強(qiáng)度，特意選擇平矩形截面的格柵，后面提供了他的理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析（圖 4展示了它的結(jié)構(gòu)）。 圖 4： 柵格形狀簡(jiǎn)圖 體部件的理論分析 圖 5展示 4H - 2型花生收獲機(jī)的傳輸部分。 5 圖 5：傳輸機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 在圖中， 3 是傳動(dòng)軸、 11 是偏心輪， 搖臂 5 和 8， 別是連桿 6和 12， A、 和 9（參考圖 2）。 圖 6：運(yùn) 動(dòng)簡(jiǎn)圖 [9, 10 ] 當(dāng) 4動(dòng)軸 3 驅(qū)動(dòng)偏心輪 11轉(zhuǎn)動(dòng)。 E 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一段弧，但在 坐標(biāo)平面內(nèi)它的長(zhǎng)度比 桿短點(diǎn)。因此 E 點(diǎn)在 坐標(biāo)平面內(nèi)軌跡可看作直線運(yùn)動(dòng)。圖六 展示偏心輪 O′ 2 O′ F = R , L ,E。所以在用直角坐標(biāo)系建立該運(yùn)動(dòng)方程。設(shè) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)， 方向?yàn)檎?X 軸。根據(jù)已知條件，在 t=0 時(shí)， F 點(diǎn)在 F ′的位置， 點(diǎn)位置。 O F ′ + O ′ F ′ = L + R. E 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 是 ： x = O E = - ( ) = (R + L ) -（ φ ）22 + =R（ 1 +L（ 1- φ( 221 ） 因?yàn)? R/L=λ? φ =ω t，所以 x=R(1t)+L(1- )t1 2 ωλ? 6 根 據(jù) 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) ， λ 通 常 在 1/6~1/4 之 間 。 通 過(guò) 2 次方程t1 λ? =1- 2 ωλ - 4 ωλ -…… 第三個(gè)數(shù)字開始非常小，足以忽略不計(jì) 即： s i ns i n 2222 ωω λλ ???， x = R (1 - t +21λ t) v = t +21λ t) 倒平行四邊形 據(jù) E 的軌跡的運(yùn)動(dòng)特征。圖 7 顯示了該機(jī)構(gòu)。 A 和 B 代表豎軸 4 和 9， 別代表?yè)u桿 5 和 8， 連桿 6。 A 是零點(diǎn)， 向是該極坐標(biāo)的正向， 1、則 θ =1 - t +21λ t) ω = 1( t +21 λ t) 圖 7：倒平行四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 獲部分的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 如圖 8所示，當(dāng) 4H - 2型花生收獲機(jī)相對(duì)靜止時(shí)，搖擺格柵 任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是圍繞豎軸做橫向扇形往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工作時(shí)，搖擺格柵 任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是該裝置 7 和拖拉機(jī)移動(dòng)的合成。引文直軸的搖擺速度是不通的，所以運(yùn)動(dòng)軌跡也不一樣，但還是有規(guī)律的。取搖擺格柵最遠(yuǎn)點(diǎn) H，它的靜態(tài)時(shí)等式是： 它的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程是： 根據(jù)優(yōu)化原理，搖擺格柵最遠(yuǎn) H 點(diǎn)運(yùn)用的軌跡運(yùn)用 可視圖象 件描繪出來(lái)了（在圖 9 上顯示）。 圖 8：速度合成圖 8 圖 9： 5 收割機(jī)的功能特征 這搖擺挖掘原理和倒平行四邊形機(jī)構(gòu)已經(jīng)成功地創(chuàng)造和應(yīng)用于 4H - 2 型花生收獲機(jī)。它打破了收貨機(jī)構(gòu)上鏟和分離機(jī)構(gòu)鏈接在一起的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 (1)4H - 2型花生收獲機(jī)和通用的小型四輪拖拉機(jī)相配。它設(shè)計(jì)合理 ,工作性能可靠、功能穩(wěn)定 ,調(diào)節(jié)便利、適應(yīng)性較高 ,本機(jī)器在不同的田地上可以收貨大量花生。 (2)為了合并鏟和分離器制作了搖擺挖掘原理。成功地實(shí)現(xiàn)了一套、簡(jiǎn)單化的工序來(lái)處理挖掘和分離花生。這兩個(gè)收獲 部分運(yùn)用倒置平行四邊形機(jī)構(gòu)傳送動(dòng)力 ,它們同前角度搖擺但是反向方向 ,鏟架雙方受到力作用兩抵 ,這樣它的操作穩(wěn)定性得到保證，阻力和動(dòng)力消耗得到減少。 (3)在收獲過(guò)程中，不打斷塑料薄膜花生藤也容易收集。地表沒任何殘留物。 (4)通過(guò)這個(gè)搖擺挖掘原理時(shí)，該收獲機(jī)整體的阻力和動(dòng)力消耗都降到最小。利用該搖擺機(jī)能 ,土壤跟重的東西通過(guò)格柵的孔往下掉，花生和一些輕的東西往上移，因此花生收貨損失率顯著的減少。 (5)該機(jī)器各種工作和性能指標(biāo)優(yōu)越于同類花生收獲機(jī) ,它擁有較高的生產(chǎn)力同時(shí)損失率也較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 4H - 2 型花生收獲機(jī)是適于中國(guó)等小規(guī)模農(nóng)場(chǎng) 9 的花生生產(chǎn)的新典型的農(nóng)具。本收割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。它的各個(gè)性能指標(biāo)優(yōu)越于花生收獲的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指數(shù)，它可以給顧客帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。在后來(lái)的花生生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣、 4H - 2型花生收獲機(jī)得到社會(huì)廣泛的稱贊。本專利成就表明該 4H - 2型花生收獲機(jī)的設(shè)計(jì)原理到達(dá)到一新的高度水平。 參考文獻(xiàn) [1 ] J ]. 1990, 6 (2) : 21- 25. 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