下载文档原格式
马铃薯联合收获机械原理方案设计摘要：通过理论分析和目前马铃薯收获机械存在的问题，运用功能分析的方法，提出了一种小型牵引式马铃薯联合收获机械的原理结构方案，该机能够一次完成清选、分级装袋，结构小、使用方便。
关键词：马铃薯；收获；功能分析；原理方案设计1设计任务我国马铃薯种植面积达466.70多万公顷，仅内蒙古、山西两省区种植面积就达80.03多万公顷[1]。
虽然在欧美、前苏联等国家有一些马铃薯收获机械，但是他们主要是研制大功率的联合收获机，这些机型只能在大面积土地上使用，不适用于小地块。
目前，马铃薯收获机的质量还比较差，制约着马铃薯机械化生产的发展。
我国大部分地区马铃薯收获主要靠人畜力，小面积收获常采用铁锨或锄头人工挖掘，较大面积收获采用畜力挖掘犁[6]，这种作业劳动强度非常大，严重影响马铃薯种植。
近几年我国有不少地区在研制马铃薯收获机械，主要是小型的马铃薯挖掘机，机型在工作原理及结构上大同小异，它们只是把薯块从土里挖出来成条铺放于地表靠人工捡拾，这种方式对薯块的损伤比较大，捡拾和收集马铃薯仍然要耗用大量的人力物力，未从根本上解决马铃薯收获的机械化问题。
收获机械与农艺不配套，适用性和可靠性差，质量不过硬。
至今没有成熟的机型让人们接受。
为此，设计一种适合于我国北方地区种植模式、经济实用、小型的马铃薯联合收获机械非常重要。
2马铃薯收获机总功能根据马铃薯联合收获系统的设计任务，该机应能实现如下的功能：3总功能分解根据收获系统的总功能，该机应能一次完成挖掘、分离、清选和装袋等多种作业。
它的构成如下：4建立功能结构图根据总功能分解，建立功能结构图（如图一）5寻找原理解法和原理解组合根据功能结构图，可建立马铃薯联合收获机的形态学矩阵，如表一；从表一中可得到，组合方案数为：5×5×3×6×5×2×2=9 000（种）在表一的9 000种组合方案中。
根据确定原理方案的3条原则：综合工程设计经验、现有资料信息及来自其它方面的建议，我筛选出如下几个整体方案[8]。
小型马铃薯收获机关键部件的设计与研究小型马铃薯收获机关键部件的设计与研究一、引言马铃薯是一种重要的粮食作物，全球广泛种植。
随着农业机械化的发展，马铃薯收获机的设计与研究越来越受到关注。
本文将重点关注小型马铃薯收获机的关键部件的设计与研究，并探讨其对农业生产的影响。
二、装置设计与结构1. 刮土器刮土器是小型马铃薯收获机的重要部件之一，主要用于将土壤和马铃薯分离。
传统的设计常采用刮板式结构，但该结构存在易堵塞的问题，并且对地面的适应性较差。
目前，一种新型的刮土器设计使用了扭曲形状的刮条，可以更好地解决堵塞问题，提高收获效率。
此外，刮土器的高度也需要根据生长周期的不同进行调整，以适应不同生长阶段的马铃薯植株。
2. 收获刀具收获刀具是小型马铃薯收获机的核心部件之一，它直接影响到收获效果和品质。
传统的刀具常采用锯齿状设计，但其使用寿命较短，易损坏。
为了提高刀具的耐用性，一种新型的收获刀具采用了硬质合金材料，并进行了表面涂覆处理，使其更加耐磨。
此外，还可以采用可调节刀宽的设计，以适应不同大小的马铃薯。
3. 挖掘器挖掘器是用于将马铃薯从土壤中挖掘出来的部件，其设计需要考虑挖掘深度、挖掘速度和对植株的影响。
传统的挖掘器常采用旋转刀具的结构，但使用时容易造成植株损伤。
一种新型的挖掘器采用了挖掘梳的结构，可以更好地保护植株，并提高挖掘速度。
此外，挖掘器还可以加装泥土除尘装置，减少土壤对马铃薯的附着，提高收获效果。
三、关键技术与创新1. 无人驾驶技术当前，无人驾驶技术在农业机械中得到了广泛应用。
小型马铃薯收获机也可以通过无人驾驶技术实现自动导航和作业，提高作业效率和安全性。
通过激光雷达等传感器进行地面实时测量和障碍物检测，结合GPS定位系统进行精确导航，可以实现无人驾驶收获机的自主行驶，大大减轻了农民的劳动负担。
2. 数据采集与分析小型马铃薯收获机可以搭载传感器和数据采集装置，实时采集土壤的湿度、温度、pH值等信息，以及马铃薯的生长情况、果实数量和品质等数据。
摘要马铃薯在16世纪初传入我国，马铃薯的养分丰厚，种植面积很大，人们把它和小麦、稻谷、玉米一同被人称为世界四大粮食作物，拥有着极大的市场潜力。
就国际环境来看的话，大约有超过四成的土豆也就是马铃薯会进行食品加工，加工后的食品将流入各种消费市场针对不同的消费人士。
在国内，很少有人认为马铃薯是一种非常受欢迎的农作物，在这几年也受国外快餐行业的影响，快速的流行了起来。
油炸薯片或从各种渠道进口的膨化食品也来纷至沓来。
在田间收获马铃薯时，必须将土壤中的土豆去除并收集起来。
在我国，尽管马铃薯的机械化开始了急速发展，然而在现如今的块茎收获行业上，马铃薯收获机的作业效率难符人意，最主要的就是挖掘装置的挖掘效率不高，既浪费时间又浪费人力资源。
由于传统的马铃薯收获机作业效率不高，在进行完挖掘工作后很多时候需要人进行二次收获过程，浪费了大量的人力物力，并且容易出现如适应性差、损伤率高及壅土等问题。
受此现实的影响，该项目为小型家用通用便携式振动土豆收获机设计了一套设计方案。
该马铃薯收割机设计小巧，重量轻，结构简单，制作成本也较低，马铃薯采矿效率高。
只需要小型拖拉机来进行牵引，并且马铃薯收获可以很好地进行本课题所设计的振动式马铃薯收获机并非专用的大型联合收获机，而是更加符合国情的家用的常用的机械设备，是针对能够提高马铃薯的挖掘收获作业效率而设计出来的。
可以有效的使原先低下的收获效率得到明显的进步；就可以达到无需人力物力进行二次收获、同时也就达到了节约时间的目的。
本文选题的主要内容是振动土豆收获机。
主要通过对已知数据的计算和分析，示范和比较以及程序的选择，完成了振动土豆收获机的完整设计。
同时利用解析法，分析计算了振动原理，设计计算了分离装置以及选择出一个最佳的传动方案。
在这些步骤后，振动马铃薯收获机选定主题的说明机架尺寸、动力输入轴、振动装置以及传动比等进行了完整的的计算说明。
关键词：振动式；挖掘；马铃薯；根茎收获机AbstractPotatoes into China in the early 16th century, nutrient rich potato, planting area is large, people put it together with wheat, rice, corn, known as the four major food crops, has great market potential. The nutritional value of potatoes is very high. As far as the international environment is concerned, more than 40% of the potatoes are processed by the potato, and processed food will flow into various consumer markets for different consumers. At home, few people see the potato as a very popular food crop, which has been affected by the foreign fast food industry in recent years. In major cities such as Beijing, Shanghai, guangzhou and xi 'an, McDonald's and Kentucky Fried chicken, mainly potato chips and mashed potatoes, account for half of the country's fast food market. Other Fried potato chips or puffed food imported from various sources are also coming. When harvesting potatoes in the field, potatoes must be removed and collected.In our country, although the potato mechanization began rapid development, however, in today's tuber harvest on the industry, the efficiency of potato harvester difficult operators, the main device is mining the mining efficiency is not high, is a waste of time and waste of human resources. Because of the traditional potato harvester working efficiency is not high, after excavation in most of the time needed for second harvest process, waste a great deal of manpower, and prone to such as poor adaptability, high damage rate and heapsoil problem. Influenced by this reality, the project designed a design scheme for small household portable vibrating potato harvester. The potato harvester is small in design, light in weight, simple in structure, low in cost and high in mining efficiency. Only small tractors are needed for traction, and potatoes can be harvested well.This topic designed by vibrating the potato harvester of large combined harvester is notspecial, but is more in line with the national conditions of household of commonly used machinery and equipment, is for designed to improve the efficiency of potato harvest of mining operations. It can effectively make the original low efficiency gains obvious progress; We can achieve the goal of saving time without the need of manpower and material resources. The main content of this paper is vibrating potato harvester. Through the calculation and analysis of the known data, demonstration and comparison and the selection of the program, the complete design of the vibrating potato harvester was completed. At the same time, the analytical method is used to analyze the vibration principle, the separation device is calculated and the optimal transmission scheme is selected. After these steps, a complete calculation description of the frame size, power input shaft, vibration device and transmission ratio of the selected theme of the vibrating potato harvester was carried out.Key words: vibration; Mining; Potato, rhizome harvester.目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1 选题研究的意义 (2)1.2 国内外马铃薯收获机的发展情况 (2)1.3 国内外马铃薯收获机存在的缺点与不足 (4)1.4 研究的内容和方法 (6)1.5 预期目标 (6)1.6 重点研究的关键问题及解决思路 (6)1.7 工作条件及解决方法 (7)第二章振动式马铃薯收获机总体设计 (8)2.1 收获机的典型方法和方案选择 (8)2.2 振动式马铃薯收获机的振动工作原理 (8)2.3 整机主要的技术参数 (8)第三章整机关键部件结构设计 (10)3.1牵引架设计 (10)3.2振动分离筛设计 (10)3.3挖掘铲的结构设计 (10)第四章振动装置运动学分析 (11)4. 1挖掘铲、振动分离筛机构运动学分析 (11)第五章动力装置的设计与选用 (14)5.1 传动系统的确定 (14)5.2 偏心轮和连杆机构设计 (17)5.3 轴的设计与校核 (17)5.4 键的校核 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)引言本课题所设计的振动式马铃薯收获机并非专用的大型联合收获机，而是更加符合国情的家用的常用的机械设备，是针对能够提高马铃薯的挖掘收获作业效率而设计出来的。
马铃薯联合收获机控制系统设计1. 引言1.1 研究背景马铃薯是我国重要的农作物之一，其种植面积和产量均位居世界前列。
传统的人工收获劳动强度大、效率低的问题已经成为制约马铃薯产业发展的瓶颈之一。
研究马铃薯联合收获机控制系统设计具有重要的现实意义和实际价值。
针对当前马铃薯产业的现状和需求，本研究旨在设计一套可靠、高效的马铃薯联合收获机控制系统，通过对系统硬件和软件的设计优化，实现对马铃薯联合收获机的智能化控制和全面监测，提高作业效率和准确性，推动马铃薯产业向着智能化、现代化的方向发展。
1.2 研究目的马铃薯联合收获机控制系统的研究目的是为了提高马铃薯收获的效率和质量，降低劳动力成本，并减少人为操作误差所带来的损失。
通过设计一个高效可靠的控制系统，可以实现对收获机的精确控制，使其在不同地形和环境条件下能够稳定运行，实现更加高效的收获作业。
研究马铃薯联合收获机控制系统也有助于推动农业机械化水平的提升，促进农业生产方式的转变，提高农业生产效益，为农业现代化发展做出贡献。
从长远来看，研究马铃薯联合收获机控制系统的目的是为了推动农业科技的进步，提高农业生产的智能化、信息化水平，推动农业现代化建设，促进农业可持续发展。
1.3 研究意义马铃薯是我国重要的粮食作物之一，其产量不断增加，但是传统的人工收获方式效率低下，费时费力。
研究马铃薯联合收获机控制系统设计具有重要意义。
将现代化技术引入到马铃薯收获中，可以提高收获效率，降低劳动强度，节约人力成本。
通过控制系统实现对收获机械设备的智能化操作，可以提高马铃薯的质量和产量，保障粮食安全。
马铃薯联合收获机控制系统设计的研究对于推动农业机械化、智能化发展具有重要意义，有利于提高农业生产效率，推动农业现代化进程。
研究马铃薯联合收获机控制系统设计具有重要的理论和实践意义，对于推动农业生产方式转变，促进现代农业发展具有重要意义。
2. 正文2.1 控制系统设计方案控制系统设计方案是马铃薯联合收获机控制系统的核心部分，其设计的合理与否直接影响到整个系统的性能与稳定性。
本科毕业设计（论文）通过答辩
毕业设计(论文)研究内容、拟解决的主要问题：
1.本论文研究内容摘要：
(1)马铃薯收获机总体结构设计。
(2)马铃薯收获机工作性能分析。
(3)电动机的选择。
(4)对马铃薯收获机的传动系统、执行部件及机架设计。
(5)对重要零件进行设计计算和校核。
(6)运用计算机辅助设计，三维建模和运动仿真。
(7)绘制整机装配图和重要零件的零件图。
2.本论文拟解决的主要问题：
(1)马铃薯收获机总体结构设计：总体结构分为传动装置，分离装置和挖掘装置。
传动装置由万向联轴器、链传动和皮带传动组成；分离装置通过曲柄连杆机构摆动栅条分离筛实现马铃薯和土壤杂草的分离；挖掘铲由独立铲片、铲片固定板和角度调节机构组成。
整机结构主要由V型带、减速器、抖动轮、电动机、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。
由拖拉机产生动力通过减速器和带轮将需要的动力传递到链轮上，链轮带动链条，从而带动分离装置运动，将挖出的马铃薯运送到收集箱，同时通过抖动轮的作用使得马铃薯和泥土杂草分离。
(2)挖掘铲的设计：对将所有薯块挖出的同时不损伤薯块和对铲刃的张角、铲面水平倾角及选用材料进行参数设计。
(3)分离部件设计：设计时应保证对薯块损伤小，重量轻便，分离能力强的特点。
(4)振荡部件设计：设计时应保证减小机器的振动，延长使用寿命。
(5)所有重要零件的重要尺寸设计和参数计算。
题目：马铃薯秧蔓处理及收获联合作业机设计目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1马铃薯联合收获机研究的目的和意义 (1)1.2马铃薯收获机的国内外发展概状 (1)1.2.1国外发展概状 (1)1.2.2国内发展概状 (2)1.3本课题的研究内容及方法 (3)1.3.1研究内容： (3)1.3.2研究方法： (3)2 马铃薯联合收获机整体结构设计 (4)2.1方案论证 (4)2.2方案确定 (5)2.3马铃薯联合收获机的工作原理 (5)3 打秧装置的设计 (7)3.1打秧刀的设计 (7)3.1.1刀片类型的选择 (7)3.1.2刀片数量的确定 (9)3.1.3刀片排列方式的确定 (10)3.2打秧机壳形状的确定 (10)3.3打秧装置工作参数的确定 (11)4 挖掘装置的设计 (12)4.1挖掘铲的设计 (12)4.2铲架的设计 (15)5 分离装置的设计........................................................................................ 错误!未定义书签。
5.1抖动链类型的选择............................................................................ 错误!未定义书签。
5.2链条式抖动链的基本结构................................................................ 错误!未定义书签。
1马铃薯收获机的分析1.1 马铃薯收获机研究的目的和意义马铃薯是我国继小麦、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在黑龙江、新疆、甘肃、内蒙、山西、陕西、宁夏、云南、贵州、青海、吉林等省区，年产鲜薯近6000多万吨。
我国马铃薯种植面积以10 万hm2/年的增长速度逐年增加，2001 年达到472 万hm2，产量居世界第1 位[1-2]。
我国是马铃薯生产第一大国，但却是马铃薯成果转化比较差的国家。
据联合国粮农组织报告，我国马铃薯平均产量仅为13.9t/hm2，而欧美发达国家平均单产35～43t/hm2。
世界马铃薯中心的研究表明：在世界范围内对马铃薯的需求到2020年将有望增长20%，超过水稻、小麦、玉米的增长。
届时发展中国家对马铃薯的需求将是2000 年的2 倍[3-5]。
随着市场对马铃薯需求的不断增加，国外一些大公司纷纷在中国从事马铃薯生产与加工业务，国内一些生产企业也纷纷加入这一领域，使得马铃薯生产开始向生产基地规模化、标准化迈进[6]。
然而，一个残酷的现实却是，占生产总用工70%以上的马铃薯收获作业至今基本上还是停留在传统的人工割秧、镐头刨薯、人工捡拾的阶段，严重影响了马铃薯的规模生产，使之远远满足不了市场的需求。
伴随种植面积和产量的增长，马铃薯收获成为一个重要的研究课题。
国内外对马铃薯收获机械研究投入了相当大的人力和物力。
我国现阶段的马铃薯收获机还是以简单挖掘人工拣拾为主。
而国外已经实现了机械化与自动化的结合，将液压技术、振动分析、电子技术、传感器技术应用于作业机械中，大大地降低了劳动者的工作强度。
1.2 国外马铃薯收获机的发展现状国外马铃薯收获机械化收获起步早、发展快、技术水平高。
20世记初，欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替手锄挖掘马铃薯、随后改由拖拉机牵引或悬挂。
20年代末出现了升运链式和抛掷轮式马铃薯收获机。
在20世纪40年代初，前苏联、美国就开始研制、推广应用马铃薯收获机械，50年代末即己实现了机械化。
摘要马铃薯是一种世界性经济作物，是继小麦、水稻和玉米之后的第四位重要粮食作物。
随着市场对马铃薯需求的不断增加，马铃薯的产业化，机械化种植、收获、深加工机械已经成为各国的重要课题。
据统计2006年全世界马铃薯种植面积约为2000万hm2，其中我国的种植面积达501.53万hm2，随着我国马铃薯种植面积和总产量均跃升至世界首位，我国家也成为世界上马铃薯消费增长最快的国家之一。
但是在我国大部分地区占生产总用工70%以上的马铃薯收获作业至今基本上还是停留在传统阶段（主要靠人畜力，小面积收获常采用铁锨或锄头人工挖掘，较大面积收获采用畜力挖掘犁）许多地区的机械化收获水平较低严重影响了马铃薯的规模生产，使之远远满足不了市场的需求。
近年来，马铃薯收获机械的研制与推广有了较大发展，但目前国内机型以小型、配套动力小，结构简单、轻便为主，大多属于条铺式，即将薯块翻出地面后人工捡拾，生产效率低，劳动强度仍较大，且总体机械化水平很低，严重制约着马铃薯产业的进一步发展。
研制机具的技术水平也与国外相差甚大，劳动强度还是较大，严重制约了马铃薯产业化的发展。
因此，为了适应发展的要求，本文通过对目前马铃薯收获机械的了解，设计了一种马铃薯联合收获机，集挖掘、分离、输送、分级、清选、为一体的单行马铃薯联合收获机。
这种新型的的马铃薯联合收获机分离装置采用了弧形拨齿式分离装置。
这种装置结构简单，分离效果好，克服了抖动链式和筛式分离装置在小型马铃薯收获机械上和中粘性土壤中使用的限制，提高了土薯分离效率。
大大减小了劳动强度，提高了生产效率。
关键词：马铃薯；联合收获机；分离装置；分级装置；传动系统AbstractWith the market demand for potatoes continuously increased,it’s industrialization and mechanization planting,harvesting,deep processing mechanism become an important subject in different countries.According to statistics,the world’s potatoes planting area is about 20 millionhm2in 2006,in which our countries planting area reached 5.0153 million hm2,with the potatoes planting area and the total yield all jumped to the first place in the world,our country become one of the quickest growing potato’s consumer in the world.But in the most areas of our country, there are more than 70%total work of the potatoes harvesting are basically stopped in the traditional artificial seeding cutting,digging,picking stage,the level of mechanization of harvest in some areas relatively low,it’s seriously influence the potato es scale production and make it far not meet the demand of the market.In recent year,the research and extension of the potato harvest machinery has made a great development,but at present,our machine type mainly in small type,small mating power,simple structure and light.There is a big gap between our country and foreign country about the technology level of the equipment research,the labor intensity is still great,they are seriously hold back the potatoes industrial development.So in order to adaptation the globe and international competition,through the comprehensive research on the present potatoes harvestmachinery at home and abroad,we improved the design of a new type single lined potato’s combine harvest,which integrated the digging,separation,transportation,grading,cleaningselecting,bagging(boxing)in one machine.After improved the design of the potato combine harvester,which separating device used the arc round roller components.This device has simple structure and good separation,overcome the restriction of the jitter chain and screen type separation,that in small type potatoes harvest machine and the use in viscous soil,improve the separationefficiency.The grading device’s improve is mainly used the first order and the second order grading mechanism which composed of cylindrical roller and semi lunar groove had different space,realized the big,medium,small potatoes grading and transportation,greatly reduced the labor intensity and improved the product efficiency.After determined the whole improving design scheme,using the CAXA software built the integral three-dimensional modeling and make the motion simulation to the grading deviceing the ADAMS software,analysis the all level potatoes simulated motion situation,verify the feasibility and reliability of the design and proposed the improving suggestion according to the simulation results.Keywords:potato;combine harvester;separating device;grading device;transmission syste目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (6)第1章绪论 (6)1.1 前言 (6)1.1.1马铃薯种植概况 (6)1.1.2马铃薯机械化收获技术与收获机具 (7)1.2 国内外马铃薯收获机概况及发展现状 (7)1.2.1 国外马铃薯收获机的发展现状 (7)1.2.2 国内马铃薯收获机的发展现状 (9)1.3 本课题研究的意义、内容及方法 (12)1.3.1 研究意义 (12)1.3.2 研究内容 (14)1.3.3 研究方法 (14)第2章马铃薯收获机的总体原理及挖掘部分设计 (15)2.1马铃薯的生长农艺特征及收获要求 (15)2.1.1 马铃薯的生长农业特征 (15)2.1.2 收获要求 (15)2.2马铃薯收获机的整机机构及工作原理 (16)2.3 辊式摘穗器原理及参数................................................................................. 错误!未定义书签。
1马铃薯收获机的分析1.1马铃薯收获机研究的目的和意义马铃薯是我国继小麦、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在、、、蒙、、、、、、、等省区，年产鲜薯近 6000多万吨。
我国马铃薯种植面积以 10 万 hm2/年的增长速度逐年增加，2001 年达到 472 万hm2，产量居世界第 1 位[1-2]。
我国是马铃薯生产第一大国，但却是马铃薯成果转化比较差的国家。
据联合国粮农组织报告，我国马铃薯平均产量仅为 13.9t/hm2，而欧美发达国家平均单产 35～43t/hm2。
世界马铃薯中心的研究表明：在世界围对马铃薯的需求到2020年将有望增长 20%，超过水稻、小麦、玉米的增长。
届时发展中国家对马铃薯的需求将是 2000 年的 2 倍[3-5]。
随着市场对马铃薯需求的不断增加，国外一些大公司纷纷在中国从事马铃薯生产与加工业务，国一些生产企业也纷纷加入这一领域，使得马铃薯生产开始向生产基地规模化、标准化迈进[6]。
然而，一个残酷的现实却是，占生产总用工 70%以上的马铃薯收获作业至今基本上还是停留在传统的人工割秧、镐头刨薯、人工捡拾的阶段，严重影响了马铃薯的规模生产，使之远远满足不了市场的需求。
伴随种植面积和产量的增长，马铃薯收获成为一个重要的研究课题。
国外对马铃薯收获机械研究投入了相当大的人力和物力。
我国现阶段的马铃薯收获机还是以简单挖掘人工拣拾为主。
而国外已经实现了机械化与自动化的结合，将液压技术、振动分析、电子技术、传感器技术应用于作业机械中，大降低了劳动者的工作强度。
1.2国外马铃薯收获机的发展现状国外马铃薯收获机械化收获起步早、发展快、技术水平高。
20世记初，欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替手锄挖掘马铃薯、随后改由拖拉机牵引或悬挂。
20年代末出现了升运链式和抛掷轮式马铃薯收获机。
在20世纪40年代初，前联、美国就开始研制、推广应用马铃薯收获机械，50年代末即己实现了机械化。
70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和国亦相继实现了马铃薯作物生产机械化。
1马铃薯收获机的分析1.1 马铃薯收获机研究的目的和意义马铃薯是我国继小麦、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在黑龙江、新疆、甘肃、内蒙、山西、陕西、宁夏、云南、贵州、青海、吉林等省区，年产鲜薯近6000多万吨。
我国马铃薯种植面积以10 万hm2/年的增长速度逐年增加，2001 年达到472 万hm2，产量居世界第1 位[1-2]。
我国是马铃薯生产第一大国，但却是马铃薯成果转化比较差的国家。
据联合国粮农组织报告，我国马铃薯平均产量仅为13.9t/hm2，而欧美发达国家平均单产35～43t/hm2。
世界马铃薯中心的研究表明：在世界范围内对马铃薯的需求到2020年将有望增长20%，超过水稻、小麦、玉米的增长。
届时发展中国家对马铃薯的需求将是2000 年的2 倍[3-5]。
随着市场对马铃薯需求的不断增加，国外一些大公司纷纷在中国从事马铃薯生产与加工业务，国内一些生产企业也纷纷加入这一领域，使得马铃薯生产开始向生产基地规模化、标准化迈进[6]。
然而，一个残酷的现实却是，占生产总用工70%以上的马铃薯收获作业至今基本上还是停留在传统的人工割秧、镐头刨薯、人工捡拾的阶段，严重影响了马铃薯的规模生产，使之远远满足不了市场的需求。
伴随种植面积和产量的增长，马铃薯收获成为一个重要的研究课题。
国内外对马铃薯收获机械研究投入了相当大的人力和物力。
我国现阶段的马铃薯收获机还是以简单挖掘人工拣拾为主。
而国外已经实现了机械化与自动化的结合，将液压技术、振动分析、电子技术、传感器技术应用于作业机械中，大大地降低了劳动者的工作强度。
1.2 国外马铃薯收获机的发展现状国外马铃薯收获机械化收获起步早、发展快、技术水平高。
20世记初，欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替手锄挖掘马铃薯、随后改由拖拉机牵引或悬挂。
20年代末出现了升运链式和抛掷轮式马铃薯收获机。
在20世纪40年代初，前苏联、美国就开始研制、推广应用马铃薯收获机械，50年代末即己实现了机械化。
70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国亦相继实现了马铃薯作物生产机械化。
70年代主要是研制大功率自走式根块作物联合收获机，且以收获垄作种植为主[8]。
这些机型是大功率拖拉机变型，如荷兰在拖拉机基础上按照甜菜联合收获机的原理制成的双行马铃薯联合收获机，为了加强筛选效果，分离器有四个液压泵带动。
美国在1948年以前用收获机来收获马铃薯，然后人工捡拾，直到1967年，开始使用联合收获机。
20世纪80年代初期，联合收获机和分段收获的面积占马铃薯作物种植面积的85%，其中联合收获已达到50%以上。
20世纪90年代，美国已基本实现了马铃薯收获机械化。
前苏联是生产马铃薯作物收获机最早的国家，生产了许多半悬挂式机型，如KKY–2型、KOK–2型、KKP–2型等马铃薯作物联合收获机，机器体积较庞大笨重，到20世纪90年代初，马铃薯收获机共有16种机型，其中10种是联合收获机，90年代中期，开始生产自走式联合收获机，其劳动生产率比其它行收获机提高1～2倍[9]。
近年来，欧美的马铃薯收获机型仍然是以大功率机组为主。
这些机型只能在大面积土地上使用，不适用于中小地块。
有些国家和地区生产一些小型挖掘机械，如意大利的SP100机型为小型垄作收获机械。
在亚洲生产马铃薯收获机械的国家较少。
日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年～196年生产悬挂式抛掷式和升运链式收获机，70年代开始引进英国、美国等发达国家的联合收获机，并研制适合日本国情的联合收获机，对于根菜（萝卜、青芋等）机械收获的研究从1960年开始，近几年韩国、日本生产了一些小型马铃薯收获机，如韩国高山机械工业公司生产的小型单行和双行马铃薯、地瓜挖掘机械[10-16]。
从农业机械化发展过程来看，马铃薯收获机械发展较迟缓，只是在近50年才发展到较高水平。
在国外马铃薯收获机械中，挖掘机的生产和使用所占的比例趋于下降，而联合收获机得到迅速发展，形成了用联合收获机直接收获，或用挖掘-捡拾装载机加固定分选装置来进行分段收获的两种全面实现收获机械化的配套系统，基本上实现了马铃薯收获机械化。
而且，国外马铃薯收获机械大多采用升运链条式联合作业，技术上已达到相当高的水平。
像俄罗斯、德国、法国、英国美国、比利时和日本等国马铃薯收获机械化程度较高，收获机械性能稳定。
日本对生姜收获机械已经研制多年并有了一些成熟的机型，第一代机型只把根茎拔出地面，减轻了农民从地下挖出生姜的劳动量。
据有关材料介绍，现在第二代机型已经研制成功并开始使用，它是一种从收获到清理到包装的联合作业机械。
在韩国，对根茎收获机械的研制也取得了较大的成果，他们生产的一种配套于田园管理机的大蒜挖掘机，采用振动的原理，缓冲了阻力，并对根茎上附着的土块起到疏松和抖动的作用，是一种轻型高效的机具。
图1 EURO-V1400L马铃薯收获机图2 Spirit8200马铃薯收获机发展中国家基本上采用挖掘犁和挖掘机进行收获作业，发达国家的马铃薯作物收获已基本实现了机械化联合作业。
如德国、美国的联合收获机在自动化控制马铃薯分离以及减少马铃薯作物损伤等方面都有独到之处。
东洋农机公司、日本三A公司久保田公司等都生产适合小地块作业的中小型自走式马铃薯作物收获机[15]。
1.3 国内马铃薯收获机的现状分析近年来，国内市场上也出现了一些此类机械，如大蒜挖掘机就有对行松土铲式和不对行平铲式输送方式也有多种。
但大多数机型在适应性和质量可靠性方面仍然不同程度地存在着一些问题，主要体现在两个方面，一是损伤作物，因为象大蒜、生姜此类作物，收获时皮质鲜嫩易损，而损伤后会严重影响其价格;二是适应性差，因各地农艺不同，行距及株距存在着差异，机具难以满足这种要求。
由于进口农机具价格较高，农民难以接受，马铃薯收获机械还是要走国产化道路，而且还要根据中国国情，不能盲目照搬。
利用现有的机型，如田园管理机、手扶拖拉机及四轮拖拉机，对国外的机型原理加以消化吸收，研制出适合中国国情的机具。
国内根茎作物的机械化收获还有较长的路要走，不仅需要科研部门及企业的大力研制及投入，还牵涉到农民的认识和接受问题。
国内是小地块单户作业，农艺的差异较大。
农机不可能满足多种农艺要求，只有农民认识和接受了一种机具，采用较为统一的农艺，才能有利于这种机具的大量推广和应用。
国外发达国家（如日本、美国、法国、意大利等国）地下作物的收获已实现机械化，对于长根作物（萝卜、山药等）和短根作物（洋葱、大蒜等）都有不同的收获机械，工艺十分的先进，但机械价位较高，全部引进国内无法接受，大多用于沙壤土作业，这些设备不太适应我国地下作物种植的农艺要求和土壤状况。
根据以上分析，在国内外现有的基础上，结合我国农村市场的实际情况，分析国内马铃薯类作物的农艺要求和土壤的物理特性而研制出的多功能马铃薯类收获机[16]。
图3 1650型带臂式联合收获机综观国内外多功能马铃薯收获机的发展特点及外部环境，专家预测未来多功能马铃薯收割机的主要发展趋势是：（1）开发节能、高效、可靠、环保型产品的多功能马铃薯收割机。
（2）安全性及通用性是产品发展的重要目标。
（3）大型化与小型化仍是产品系列化的两极方向。
（4）技术进步、操作方便和售后服务将成为企业生存的三大关键因素。
1.4 马铃薯作物收获的主要方法在原始农业生产中，因种植作物不同，其收获方法及使用的工具也不相同[11]。
收获块根和马铃薯作物时，除了用手直接拔取外，主要是使用尖头木棍(木耒)或骨铲、鹿角锄等工具挖取。
根据生产规模，马铃薯的收获可采用不同工具，包括铲形耙、犁或商业马铃薯收获机（可从土中将马铃薯挖出并通过摆动或吹气将土薯分离）。
重要的一点是，在收获期间应避免出现碰伤或其它损伤，因为这会给贮藏期疾病提供入口。
现在人们基本采用单一型联合收获机，与拖拉机配套使用[18]。
1.5 多功能马铃薯收获机的发展趋势（1）向适应性，通用性发展如采取在一台马铃薯收获机上换装不同型号的清选、分离装置，摘果装置[19]。
采用可互换的滚筒式分离机构和圆盘割刀式分离机构，可用于花生、大蒜、洋葱等多种根茎类作物的联合收获，实现一机多用。
采用通用性好的果秧分离机构，适用于不同种类根茎类作物的秧蔓与果实的结构、形状、尺寸将两者分离，以适应多种作物和多种形式马铃薯作物的收获要求。
（2）向智能化方向发展我国的农机产品要想达到农业生产上的精耕细作，并追赶国际水平，就必须在智能化上下功夫[26]，给农机产品配备精准的多功能的农业系统已经成为农机发展的潮流，经济作物的耕作机械应重点开发根作物的收获，以解决种植面积不断扩大的花生，大蒜，胡萝卜，马铃薯等马铃薯类果实的挖掘类收获机械输送和分离问题。
（3）向多功能联合型机械发展增加农业机械的使用方向，避免机械的单一性，实现一机多用，可用于花生、大蒜等多种根茎类作物的联合收获等作业联合在一起，并可增加其收割功能，以提高机具利用率[21]。
（4）向精量化农业机械发展开发安装有精量收获的传感器以达到提高收获率的目的。
（5）简化操作简化操作减少辅助工作时间，提高工作速度这是提高收获作业生产率的又一途径，如在可能的前提下尽量增大集收集箱的容积，减少装卸的次数，其底部采用可打开的形式，以加快其收获完毕后清扫的时间。
（6）创新改造在原有单一挖掘机械的基础上创新改造，可增加挖掘机械的科技含量，提高自动化成效，极大限度的加强机械化。
如可将单片机控制技术引入挖掘机械，采用微机根据土壤类型，马铃薯的类型自动控制挖掘深度和清选程度，提高收获自动化效率。
采用新原理、新结构、新材料、新工艺，以减轻重量、减少阻力延长马铃薯收获机的使用寿命和扩大使用范围，及降低生产、使用费用。
将是马铃薯收获机械发展的又一特点[22-26]。
2总体方案的设计2.1整体布局的设计其传动图如图4：图4 传动图1、万向联轴2、链轮3、减速器4、动力输出轴5、输送链驱动轴6、抖动轮轴其总体结构图如图5：图5 总体结构图1、V带轮2、V带3、机架4、抖动轮5、减速器6、联轴器7、悬挂架 8、挖掘铲 9、链轮 10、传动链 11、地轮2.2工作原理本机主要由V带、减速器、抖动轮、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。
拖拉机产生动力通过减速器和带轮将所需要的动力传送到链轮上，链轮带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的马铃薯向机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得马铃薯在输送的过程中实现马铃薯与土的分离，而达到了分离的目的。
最后马铃薯落入收集箱中。
3 传动比的确定与减速器的选择 3.1传动比的确定该多功能马铃薯收获机的配套动力为40.5～50KW 的拖拉机，其输出轴的转速为540r/min ，通过一级减速器和带传动，设其总的传动比68.2=i减速器的传动比21=i 。
