摘 要：文章对电动蔬菜收获机的传动系统展开设计，设计内容包括传动带材料的选型，基于UG10.0软件对传动带三维造型建模，对传动系统的空间布局设计。为方便与其他系统间构建良好的衔接性，对传动系统中的二级传动进行设计。在传动系统的输出端设置落料等待区，保障后续动作的顺利执行。
关键词：电动蔬菜收获机；传动系统；空间布局设计
中图分类号：TH137.5 文献标志码：B 文章编号：1671-7988（2018）16-136-04
Abstract： This paper introduced the transmission system of the electric vegetable harvester which was designed. The design included the selection of the material of the transmission belt， the modeling of the three-dimensional modeling of the transmission belt based on UG10.0， and the space layout of the transmission system. To facilitate good connection with other systems， the two stage transmission in the transmission system was designed. The blanking waiting area was set at the output end of the transmission system to ensure the smooth execution of subsequent actions.
Keywords： Formula car； Air intake system； Design
CLC NO.： TH137.5 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）16-136-04
引言
近年国内的蔬菜机械化生产领域中，企业、制造商在國家政策支持下，加大投入了对蔬菜机械化收获的产品研发。当下蔬菜收割作业用工贵且劳工成本高以及收获质量低的问题亟待解决。由此，蔬菜收获机[1]的大力推广，将为务农人员带来很大的效益，同时也增收了蔬菜种植的产量。传动系统是蔬菜收获机的重要组成部分，传动系统的工作效率对后续打捆动作的顺利执行产生重要影响。现农机市场上，更多的是在多功能化方向进行优化[4]，并未在收获传输效率方面有很大的改善。为此，本文将以电动蔬菜收获机的传动系统作为研讨方向，对其进行展开设计。
1 电动蔬菜收获机的初步方案拟定
为了方便地设计出具有功能性较强的小型电动蔬菜收获机，初期阶段采用功能结构树的方式，考虑收获机应分配的各部分功能，对其进行分析，结构功能样图如图1所示。
根据现有市场中的蔬菜机械产品，以它们的基础功能作为构建点，通过覆盖化的设计将最基本的调整功能、动力功能、收集功能以及控制功能集中应用于设计的初步方案中。本设计最终的总体结构示意图如图2所示。
2 传动系统设计
2.1 传动输送装置的结构设计
传动带的带型选择设计[2]中，有三种设计形式：平整截面式，单侧V带截面式，多楔带式，本设计中通过综合对比，选用第二种形式，单侧V带截面式。传动带的材料方面的选用中，常见的材料有皮革带、帆布芯带、编织带和复合带等。为了保证传动带的耐久度及良好的摩擦度，本设计中采用帆布芯带。
传动输送路线为被割完的蔬菜由前端输送至集合台等待区[3]。基于机器整体的结构所具有的倾角，整个平带传送的过程也是带有一定的倾角的。另外，本设计的传动带造型分为传输带上、下两个部分，传动带的结构安装示意图如图3，传动带模型如图4。
2.2 传动辊传动方案设计
在传动带的造型设计完成后，相应地解决使两侧传动带能达到可夹持[5]的效果，即本课题设计中采取相向运动的方式，如图5所示，而此时两侧传动带各自所在的传动辊及辊轴方向也为相向运动。
在预期的方案规划中，设计一条动力输出路线，本课题中有两种方式：
第一种为链传动方式，单排链形式，将电机与主动链轮相连接，可稳定收获机整体的重心，其方案图如图6所示。第二种为齿轮传动方式，多级齿轮配置形式，“偶啮合，反向；奇啮合，同向”，设置四个齿轮，其能保证较均匀的传动比。在齿轮传动系设计齿轮箱，并将其固定于后翼支撑板上，以承受齿轮传动时产生的反力达到保护齿轮的目的。齿轮传动组布局图如图7，布置方案图如图8。综合对比了两种方案，本设计采用齿轮传动方式。
2.3 张紧装置设计
收获机运行过程中不时会出现蔬菜掉落的情况，收获机的作业效率会降低。为减少这种状况发生，本设计对此状况提出了改进方案从而进行优化[6]设计：将前端两侧的四个传动辊的固定架进行拆分式设计，将一体的固定支架拆分为固定支座和传动辊的辊轴固定板。固定支座连接机架，使传动辊有一个稳定的支承力；传动辊的辊轴固定板连接两个大小传动辊（此处小传动辊位置相对靠前，大传动辊偏后，两侧形成V字型口，以便蔬菜被更好地进入夹持状态），固定支座与传动辊的辊轴固定板之间用四颗螺钉连接固定。在安装完传动带后，可通过调节螺钉在两板的长孔位置，如图2-7所示，以此调节传动带的张紧程度。然而，仅通过螺钉调节只能保证传动带被拉紧，却增大了两侧传动带之间的间隙，使蔬菜的夹持力大大受限。为此，在两侧各设计一个收紧轮装置，通过建模[7]研究，将收紧轮装置安设在机架的前端，收紧轮装置辅助螺钉调节。在收获机实际运作时，可能会出现颠簸现象，产生弹性波动，收紧轮设置便可以起到降低弹性力[9]的作用。另外，在机架上开设孔距相同的六个螺钉孔，便于收紧轮装置的位置调节，目的是针对不同类型的蔬菜（其蔬菜的截面直径不同）进行适当调节。收紧轮装置的设计如图9所示。
2.4 收拢导向装置设计
在机架本身前后轴距较长的情况下，机器运作时难免会偏离路线，这样也会成为影响作业效率的一个因素。因而，做收拢导向装置可以较好地找准收获机机身的轴中心。收获机的收拢装置[8]基于抓合原理进行设计，即收拢装置的造型设计成圆锥形，如图11所示。为将蔬菜聚拢到一起，方便一次性收割，在收获机两侧各装有一个收拢轮，如图12所示，两个收拢导向轮之间呈凹槽状，可充分发挥其导向的作用。
2.5 二级传动系统方案设计
收获机运行工作时，收拢导向装置需处在同步旋转状态，即需提供动力使导向轮运转，两侧导向轮为相对独立设置，为考虑收获机前后轴距较长，最终采用软轴连接前端收拢导向装置，并以此作为二级传动[11]机构，如图13所示。由从动轮1（与传动辊（下）同轴）作为动力输出端，设置一个同轴传动辊，通过皮带再将动力传递给副传动辊，副传动辊固定于机架上，构建一个齿轮箱，如图14所示，通过两个斜齿轮的配合改变二级传动的方向，由此联接软轴一端的连接器，驱动软轴，进而带动收拢导向轮同步旋转。
3 传动系统中的其他连接设计
3.1 关联性设计
收割装置与传动系统之间有着互关性，从收割装置的布置方面来讲，传动系统上的零部件均不能与之产生干涉，比如收割装置的刀盘在收获机静止时，处于水平状态，而传动系统中的传输带则是带有一定倾斜角的，此时就需考虑传输带与刀刃之间的最短距离是否满足实际要求，设计过程中，对样机进行了田间实验，给收割装置确定合适的安装位置，如图14所示。
3.2 落料等待区设计
打捆收集系统是传动系统完成输送任务后的环节。打捆收集系统由传感器控制，以等量的形式对蔬菜进行自动打捆。因而在进入打捆收集系统前，需要设计一个落料等待区，如图15所示，作为输送机构输出的临时集合点。落料等待区，由落料台、挡板、挡板固定支台、计时传感器和重力传感器等组成。当蔬菜在等待区按预先设定好的重量和等待时间时，两侧固定支台内装有的计时、重力传感器就会发出信号，使挡板开启至60°左右，蔬菜滚落至打捆收集系统。
4 结论
基于对收获机已有的底盘及行驶系统的分析，构建出蔬菜的传动系统，同时结合了现有的带式输送机[11]传动原理，在本文中做出創新设计。在传动输送结构的建模[7]过程中，对其进行了多次数据修正才达到空间布局的设计要求。
相较于传统的蔬菜收获机械，本设计还对各机构之间的关联性及过渡性进行了设计，去繁余简，在保证工作效率的前提下，简化了零件数量，便于维护。所设计的传动系统具有良好的机械适应性，发展前景较为广阔。
参考文献
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