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目录
摘要    1
ABSTRACT    2
第一章 绪论    3
1.1  研究的目的和意义    3
1.1.1  中国花生生产现状    3
1.1.2  中国花生的种植方式    4
1.1.3  花生生产机械化现状    5
1.2  研究目标与内容    6
第二章 振动筛式花生收获装置的设计原理    7
2.1  设计依据    7
2.2  设计方案的选择与分析    8
2.3  总体设计简介    8
2.4  作业原理    8
第三章 主要参数确定与关键部件设计    9
3.1 主要参数确定    9
3.1.1 花生收获机的功率计算    9
3.1.2 挖掘铲主要参数的确定    10
3.1.3 带轮及带的主要参数确定    14
3.1.4平行连杆机构的主要参数及行走轮的设定    15
3.1.5 轴的校核    16
3.2 总体装配    19
第四章  结语    19
参考文献    20
致谢    21






摘要
花生不仅是优质油料作物，而且是主要的蛋白资源，加工品类多，产业链条长，现已成为中国重要的出口创汇产品和农业结构调整重点发展和扶持的种植品种。在消费结构和出口结构不断调整和优化的双重拉动下，花生生产得到长足发展，并逐渐向主产区相对集中，优势产业带基本形成。但是中国花生生产机械化发展却严重滞后，特别是用工量占生产全过程1/3以上、作业成本占生产总成本50%以上的收获作业，目前主要依靠人工完成，劳动强度大、作业成本高、效率低、损失大、成本高已成为生产发展与产业成长的主要瓶颈，国内对花生机械化收获技术装备的需求日趋迫切。
设计了振动筛式花生收获机的总体结构、工作原理、技术特点以及关键部件结构与工作参数设计等。该设备主要由挖掘铲、振动筛、行走轮、动力传动装置及机架等组成，与11～13.2kw 拖拉机配套使用，一次完成两行花生收获，挖出来的花生秧被传送到振动筛上，经过振动筛的振动去除挖掘出的花生所带有的泥土，最后通过输送板实现花生秧一侧倒伏的工作原理。该机具有作业顺畅、运行可靠、清土率高、损失率低等特点，纯生产率达 0.1 hm2/h。
关键词：振动筛，收获机，机械化，花生






















Abstract
Peanut oil is not only a high-quality, and is the main protein resources, processing category, and industry chain length, has become China's important export products and focus on the development of agricultural restructuring and support the cultivation of varieties. In the consumption structure and export structure adjustment and optimization of dual-drive, the rapid development of peanut production, and gradually the relative concentration of the main producing areas, with the basic formation of competitive industries. However, peanut production mechanization in China are seriously lagging behind, especially in the whole process of production and employment accounts for 1 / 3 of the above, operating costs account for the production of more than 50% of the total cost of harvesting operations, mainly rely on manual completion of the current, labor-intensive, operating costs are high, low efficiency, loss, and the high cost of development and production has become a major bottleneck in the growth of industry, mechanization of domestic peanut harvest technology and equipment needs of the increasingly urgent.
Introduced a shaker-style peanut harvester of the overall structure, working principle and technical characteristics of the key components of the structure and design operating parameters. The device mainly by the mining shovel, vibration screen, vibration-drive components, running wheel, power transmission and chassis components, etc., and 11 ~ 13.2kw supporting the use of tractors, two lines of a complete peanut harvesting, dug out the peanut seedling was sent to the shaker, after the vibration shaker to remove excavated soil associated with the peanut, and finally through the transportation board to achieve the side of peanut seedling lodging works. It has a smooth operation, reliable operation, high rate of land clearance, and low loss ratio, net productivity of 0.1 hm2 / h.
Keywords: vibrating screen, harvesting machines, mechanization, peanuts.



第一章 绪论
1.1  研究的目的和意义
花生不仅是优质油料作物，而且是主要的蛋白资源，加工品类多，产业链条长，现已成为中国重要的出口创汇产品和农业结构调整重点发展和扶持的种植品种。在消费结构和出口结构不断调整和优化的双重拉动下，花生生产得到长足发展，并逐渐向主产区相对集中，优势产业带基本形成。但是中国花生生产机械化发展却严重滞后，特别是用工量占生产全过程1/3以上、作业成本占生产总成本50%以上的收获作业，目前主要依靠人工完成，劳动强度大、作业成本高、效率低、损失大、成本高已成为生产发展与产业成长的主要瓶颈，国内对花生机械化收获技术装备的需求日趋迫切。
发达国家对花生收获技术与装备的研究开发，起步早、投入大、发展快，早已实现了专用化、标准化和系列化。中国对花生机械化收获的研制虽较早，但发展十分缓慢，近年来，随着花生收获机械市场需求的不断趋旺，花生收获机械的研究开发进入了一个新的发展时期。可实现挖掘、清土、铺放功能的花生收获机，具有无需自带动力、结构简单、价格低廉、使用成本低等特点，较适合现阶段中国农村经济条件，具有较好的市场需求。但是长期以来，由于对花生机械化收获技术缺乏深入系统的研究，壅土阻塞、秧蔓缠绕、适应性差、损失率高等机械化收获中存在的技术难题始终未能得到很好解决。
花生的种植历史悠久，地域广阔，是国际公认的半干旱作物，是世界上广泛栽培的主要油料和经济作物，同时也是主要的创汇农产品之一。花生以它独有的优势，在世界油料生产和国际贸易中仅次于大豆而居第二位，在亚洲、非洲、澳洲及南北美洲的绝大多数国家和地区均有花生的种植和生产，其中，中国是世界上主要的花生生产国和花生消费国，同时也是最大的花生出口国。
据联合国粮农组织统计数字表明，世界花生种植面积由20世纪60年代的1.66×108hm2增至20世纪70年代的1.87×108hm2，并呈上升趋势。随着花生栽培技术的不断提高，花生总产也在不断提高，世界花生年总产量20世纪60年代为1.05×1010kg,1988年则增加至2.25×1010kg，创花生生产量纪录。
1.1.1  中国花生生产现状
自20世纪90年代以来，随着农业结构调整的不断深入，中国花生生产和整体效益增长很快。
花生种植面积由1996年的3.62×106hm2，发展至2002年的4.92×106hm2；总产由1996年的1.01×1010kg，发展至2002年的1.48×1010kg；单产由1996年的2.8×103kg/hm2，发展至2002年的3.01×103kg/hm2；外贸出口花生原料(以籽仁计)由1996年的3×108kg，发展至2002年的7.7×108kg；出口范围由1996年的72个国家和地区，扩展至2002年的108个国家和地区:创汇额由1996年的2.22×108美元，增长至2002年的4.49×108美元。
花生一直是中国主要的经济作物和油料作物，种植面积位于印度之后居世界第二位;总产居世界第一，并且还有如图1-1的发展趋势。


图1.1 中国花生生产趋势图
花生适应性广，全国除青海以外，其它省(市)均有种植，但产区优势非常明显。以2002年为例，全国花生种植面积4.92×106hm2，总产1.48×1010kg，其中北方产区种植面积3.27×106hm2，生产量1.1×1010kg ，分别占全国的66.5%， 74.1%。种植面积超过1×105hm2的省(市)为13个，即山东9.53×105hm2，河南9.45×105hm2，河北4.8×105hm2，广东3.15×105hm2，安徽2.85×105hm2，四川2.64×105hm2，辽宁2.44×105hm2，广西2.34×105hm2，江苏2.34×105hm2，湖北2.06×105hm2，江西1.77×105hm2，湖南1.48×105hm2，福建1.06×105hm2。种植面积增长较快的是山东、河南、安徽和湖北产区，而花生总产量超过1×109kg的只有山东、河南、河北和安徽等4省份，分别占全国总产量的24%, 22%, 10%和8%。
虽然中国花生产区发展不平衡，但是花生种植、生产的发展是显而易见的，其主要原因有两点:一是在国内种植花生的效益较种植其它作物要高;二是在际市场上具有价格竞争优势。加入WTO后，国外机械化程度高、生产规模大的农作物，如小麦、玉米、大豆等都将涌入国内而冲击国内市场，但作为劳动密集型生产的花生仍具有强劲的国际竞争力。例如2002年国内市场花生仁每kg价格为3.6～4.7元，而同期国际市场经合组织报价每吨价格为6.3～6.8元，这表明中国花生生产仍有较大的发展潜力。
1.1.2  中国花生的种植方式
中国花生的种植方式有裸地栽培和地膜覆盖栽培两种。裸地栽培是传统的常规种植方式，地膜覆盖栽培是进行高产栽培的新技术，技术性较强。这两种栽培方式根据整地方法又分为以下三种；
（1）平作
平作是北万和南方早薄地花生产区的一种种植方式。在无灌溉条件、土壤肥力低的旱地或山坡地，土壤保水性差，水分容易流失，花生不易封行采用平作和密植，有利于抗早保墒，争取全苗，在土地多劳力少的情况下可以减少整地工作量。
（2）垄种
垄种是北方中肥田和肥水地的一种种植方式。在地势平坦、土层深厚、排灌条件齐全的大田，垄种有利于花生合理密植，有利于田间通风透光，获得高产。花生垄种需要在播前整地时起垄，在垄上开沟或开穴播种，垄种根据具体操作方式分为单行垄种和双行垄种两种。
（3）高畦种植
中国南方地区春季雨量充足，为了能排能灌，防止花生田积水，农民往往起畦种植花生，一般采用直行条播，每畦种植4～8行。
中国北方地区春、秋季节花生播种期间，普遍干旱少雨、温度低，且无霜期短，南方春季则低温多雨。为了实现花生的丰产和丰收，各生产部门普遍改变种植方式，采用花生覆膜的种植方式，最终实现了抗早、保墒、提温、防雨、排涝，减少苗期管理的效果，为花生的早熟增产提供了保障。
地膜覆盖是近年来兴起的一项种植技术，它是传统农业技术与现代农业技术相结合的一项重大的技术改革，是大幅度提高花生单产的一项有效措施。这项技术的应用，解决了北方地区低温、干早和无霜期短，南方春季低温多雨等不利自然气候条件，开创了中国花生生产的新局面。
目前，花生地膜覆盖栽培技术己在华北、东北大面积推广应用，并取得了明显增产效果，经济效益显著，深受群众欢迎。
但花生覆膜播种的种植方式在使花生增产的同时，也引发了影响农业生态环境的“白色污染”。目前所用的塑料薄膜，大多是聚乙烯或聚氯乙烯为原料的高分子化合物，在自然中塑料薄膜极难被土壤微生物分解、消化，可存在400年之久，农田使用的塑料薄膜老化后，破碎遗留在田间，使得地下的残膜数量逐年增多，遗留在田间的残余地膜，污染土壤，降低了土壤的透气性及肥力，阻碍了植物吸收水分及根系生长，直接影响了农作物的收成和品质。
1.1.3  花生生产机械化现状
随着花生种植面积的不断扩大和农村劳动力的转移，花生生产机械化的问题就显得尤为重要。西方发达国家在花生生产机械化方面的研究较早，与其它农业机械相比，几乎是同步发展的，机械制造与应用技术己比较先进、完善。美国、加拿大等发达国家已实现了花生生产全过程的机械化作业，在收获环节早已发展到联合收获水平，并且正依照本国的种植特点，向着大型化、机电一体化、智能化、高可靠、高安全的方向发展.一些发达国家还不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，农业机械正向智能化方向发展。
在中国，花生播种机械化技术已基本成熟，根据中国农业人口多、土地分散，而中小动力拖拉机保有量多的特点，该类机械以小四轮拖拉机为牵引动力，较好地解决了花生人工或畜力播种劳动量大和生产率低下的问题。近几年，系列化的多功能花生覆膜播种机已在花生产区得到了大面积的推广应用。
相比之下，中国花生收获的机械化水平低下则极大地影响了花生产业的发展。目前，花生的收获基本是靠人工、畜力或半机械化(如手扶拖拉机牵引挖掘铲)完成，而从国外引进、消化吸收的机型则由于不符合中国国情或动力消耗大、作业效果较差等原因，没有形成较大的生产和使用规模，这就使中国的花生收获机械与装置多年来一直徘徊不前，与世界发达国家存在很大的差距。
总之，中国现阶段花生收获方法的落后带来了各方面的问题，大体上表现为以下三个方面：
第一，人工收获劳动强度大，效率低下。长期以来，花生的收获都是靠人工完成的，特别是近几年来随着农村剩余劳动力的转移，这一矛盾更加突出。据初步估算，整个花生生产过程中，花生的收获所用工时为整个过程的三分之一以上。这一阶段的作业成本为整个花生生产成本的二分之一以上(作业成本包括从花生耕地播种开始到收获摘果为止，所需的种子，肥料、地膜、机具及人工费用等，人工费按同时期普通劳动者的工时费来计算)。
第二，生产成本高。目前的花生收获无论是人工还是畜力以及简易的机械，整个收获过程都不是一次性完成的，都要经过两道以上的工序，首先是将花生从土里挖掘，然后人工除土，这种生产方式的主要问题是造成英果的较多损失，并且这种损失大部分情况下，英果埋到地里，需要进行二次复收，不仅劳动强度大，而且生产成本高。
第三，耽误农时。花生的收获季节，正值“三秋”大忙之际，劳力紧张，如果能缩短花生的收获日期，会对小麦播种打下一个良好基础。据研究者到农村的实地考察，在山东省莱阳市，一般的沙壤地收花生(只完成花生的挖掘和去土两道工序)，一个劳力每天工作8h，可收花生0.0046hm2；借助畜力或者是简单的机力(用手扶拖拉机先耕出花生)每天可收花生面积也仅为0.13～0.2 hm2。
所以，设计研制新型的符合中国国情的花生收获装置是提高中国花生生产机械化水平的关键。
1.2  研究目标与内容
本文的研究目标为：
以配用中小动力的花生收获装置为研究对象，针对中国农村分散经营的生产体制和中小型拖拉机拥有量大的特点，适应国内的花生种植方式，重点设计花生收获装置的挖掘及分离原理，探索新的工作方式和新的结构设计，在充分了解花生植株各组成部分收获时的生长状态及田间特性的基础上，简介新型传动机构的工作机理和结构优化设计，设计工作部件的运动特点、所受阻力及对花生与植株的施力方式等。以简化结构，降低功耗，减少成本，提高作业质量为目标，重点研究花生收获装置及其传动部件的运动机理及最佳工作参数。
研究的具体内容为：
（1）设计花生挖掘与分离的新的工作原理及结构形式。基本设想是用平行连杆机构实现花生的振动式挖掘与分离，采取将两项功能通过一个工作部件来完成的全新结构，以最大程度地减少动力功耗和收获装置的总体结构尺寸；
（2）针对不同花生品种、不同地区及土壤条件，优化传动与工作部件的结构，使其结构参数和运动参数达到最优。

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