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硕士论文-4H-2型花生收获机的运动机理分析与参数优化，共97页，49540字
摘要
我国是世界上主要的花生产区。多年来，花生收获机械化整体水平较低，极大地
影响了花生产业的发展。近年来，随着我国剩余劳动力的转移和花生播种机械化技术
的推广应用，实现花生收获的机械化作业已成为当前的重要任务。
本文通过对我国花生生产现状、种植方式的调查分析，选择了符合当前先进的花
生农艺要求，应用推广较好的 4H-2 型花生收获机为研究对象。对 4H-2 型花生收获机
的结构和工作原理进行了简要分析，总结了该机械的主要性能特点，并简述了该收获
机的主要技术参数。4H-2 型花生收获机的传动系统与挖掘分离装置是收获机的主要
部件，决定着收获机的性能。本论文应用力学原理及运动学原理，针对收获机的工作
情况，分析了传动部件与工作部件的运动机理与工作特性，得到了传动杆件与工作部
件的运动方程，建立了传动部件各个参数之间的关系式，确定了影响花生收获机作业
质量的主要参数。其中，空间曲柄摆杆机构的偏心轮的偏心距与摆杆长度，决定着工
作部件的摆动轨迹，影响着机械的性能；反平行四边形机构的杆件尺寸，决定着机械
工作的平稳性。传动系统中的机构传动角的大小，影响着传动机构的传动效率。通过
田间性能试验与结果分析，建立了主要参数与收获机性能指标之间的回归数学模型，
并探索了主要参数对收获机性能的影响。以提高作业质量、机具寿命，简化结构布局，
确保动力传动的高效可靠和降低功率消耗为目标，利用 MATLAB 等相关软件，对 4H-2
型花生收获机进行了优化分析，确定了最佳参数。
在优化结果的基础上，改进了 4H-2 型花生收获机。在田间性能对比试验中，该
花生收获样机工作稳定可靠，机械性能较好，验证了优化结果的可行性。优化后的花
生收获机功耗小、效率高、收获损失少、地下无残膜，整体结构紧凑，性能可靠，制
造成本低，调整使用方便。其结构与性能均优于原花生收获机。本文的研究结果为花
生收获机与同类机具的研制开创了新的设计思路，为花生收获机的研究提供了理论指
导，具有重要的现实意义。
关键词：花生收获机；运动机理；参数优化
目录
摘
要 ···· I
ABSTRACT········ II
论文中的符号及其含义 ············ VII
第一章
绪论····· 1
1.1 问题的提出 ···· 1
1.2 优化设计的发展及其在农业机械中的应用 ······ 3
1.3 研究的内容 ···· 5
1.4 技术路线 ········ 5
第二章
4H-2 型花生收获机的运动机理与参数分析 ······ 7
2.1 4H-2 型花生收获机的结构与工作原理· 7
2.2 花生收获机的性能特点与技术指标····· 8
2.3 4H-2 型花生收获机传动系统的运动机理·········· 9
2.3.1 空间曲柄摆杆机构的运动机理及主要参数 ··········· 10
2.3.2 反平行四边形机构的运动机理及主要参数 ··········· 13
2.4 工作部件的运动机理与主要参数······· 16
2.4.1 工作部件的运动机理······· 16
2.4.2 工作部件基本参数 ·········· 21
2.5 本章小结 ······ 23
第三章
4H-2 型花生收获机性能参数数学模型的建立 25
3.1 试验目的 ······ 25
3.2 试验内容 ······ 25
3.3 试验条件 ······ 25
3.4 试验设计 ······ 26
3.5 试验因素与试验水平 27
3.6 试验方法与器材········ 28
3.7 因子与总损失率的关系··········30
3.7.1 试验方案与试验结果 ·······30
3.7.2 回归模型的建立与检验 ···32
3.7.3 回归结果分析······34
3.7.4 因子对试验指标的影响 ···34
3.8 因子与含土率的关系 36
3.8.1 试验方案与试验结果 ·······36
3.8.2 回归模型的建立与检验 ···36
3.8.3 回归结果分析······39
3.8.4 因子对试验指标的影响 ···39
3.9 因子与小时油耗量的关系······41
3.9.1 试验方案与试验结果 ·······41
3.9.2 回归模型的建立与检验 ···43
3.9.3 试验结果分析······44
3.9.4 因子对试验指标的影响 ···44
3.10 本章小结·····46
第四章
4H-2 型花生收获机参数的优化··········· 49
4.1 曲柄摆杆传动机构与收获机性能参数的优化 ·49
4.1.1 设计变量 49
4.1.2 约束条件 50
4.1.3 目标函数 51
4.1.4 优化计算 51
4.1.5 优化结果 52
4.2 传动机构中反平行四边形机构的参数优化·····53
4.2.1 设计变量 53
4.2.2 约束条件 53
4.2.3 优化目标 54
4.2.4 优化计算 54
4.3 结果分析·······55
4.4 本章小结 ······ 56
第五章
4H-2 型花生收获机械田间性能试验 ··· 57
5.1 试验目的 ······ 57
5.2 试验内容 ······ 57
5.3 试验条件 ······ 58
5.4 试验方法与试验指标 58
5.5 试验结果 ······ 60
5.6 结果分析 ······ 62
5.7 本章小结 ······ 62
第六章
结论与建议 ···· 63
6.1 结论· 63
6.2 存在的问题与建议···· 64
6.2.1 存在的问题 ········· 64
6.2.2 建议········ 65
参考文献 ·········· 66
致谢 · 71
作者简介 ·········· 72
附录 A · 74