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硕士论文-4H-2型花生收获机的参数优选与载荷试验研究，共119页，43767字
摘 要
随着我国花生种植面积的不断增加，花生收获压力的不断增大，花生收获机械在
花生生产过程中将起到愈来愈大的作用。针对目前我国花生收获机的研究水平较低，
已有机型所需配套动力大，损失率高，不适应广大农村经营体制的现状，02 年莱阳
农学院与青岛万农达花生机械有限公司合作研制出了一种新型花生收获机—4H-2 型
花生收获机，本论文是在原有 4H-2 型花生收获机的基础上，对其进行系统的理论分
析与有针对性的试验，为改进这种收获机提供依据。论文主要内容如下：
在 4H-2 型花生收获机的田间参数优选试验中，通过对花生收获机的主要性能参
数与运动参数—传动速比、偏心距、栅条长度和前进速度的正交试验，主要研究了
4H-2 型花生收获机各参数与收获指标的关系，得出了影响花生收获指标（总损失率、
落果率、埋果率、含土率）的主次因素及各因素的显著性水平。经过改进后的花生收
获机与现有的花生收获机的田间对比试验，进一步证明了改进后的花生收获机的收获
性能优于现有的花生收获机。
在 4H-2 型花生收获机整体载荷试验试验中，利用土槽试验台通过对花生收获机
的整体载荷的二次回归旋转组合试验，主要研究了花生收获机四个参数—传动速比、
偏心距、栅条长度和前进速度的变化对整体载荷的变化规律，并且从试验结果可以看
出花生收获机的两侧载荷在同一时刻变化规律是基本一致的，充分证明了花生收获机
在工作时，侧向力互相平衡的特点。
4H-2 型花生收获机最优组合的牵引力试验是在田间参数优选试验的基础上，对
最优组合参数的花生收获机进行牵引力试验，在试验中主要研究了花生收获机在作业
时的整个载荷变化规律，从频域上描述了花生收获机的作业特点。
4H-2 型花生收获机的挖掘框架、立轴与动力传动轴载荷试验主要是针对花生收
获机在实际应用中出现的一些问题，分别对花生收获机主要工作部件的主要受力方向
—挖掘框架的垂直力、水平力和扭矩，立轴的扭矩以及动力传动轴的扭矩进行载荷试
验，利用时域分析、频域分析和载荷谱线研究了主要零部件的受力变化规律，并利用
有限元法对挖掘框架应力分布情况进行深入分析，为进一步的理论研究和机构优化提
供了可靠的依据。
关键词：花生；收获机；参数优选；试验研究；载荷
目 录
目 录
第一章 绪
论.............. 1
1.1 研究的目的和意义 ............... 1
1.2 国内外花生收获机的概况与发展现状................... 1
1.3 4H-2 型花生收获机的特点与主要构造、工作原理................ 3
1.3.1 4H-2 型花生收获机的特点 ...................3
1.3.2 4H-2 型花生收获机的主要构造与工作原理 ............5
1.4 与本论文相关领域的主要研究进展 ... 5
1.5 课题研究内容与技术路线 . 7
1.5.1 课题研究的内容...............7
1.5.2 课题研究的技术路线 .......8
第二章
4H-2 型花生收获机参数优选试验与分析 ................ 9
2.1 试验设备 ............. 9
2.2 试验条件与田间情况调查 .. 9
2.3
试验方法和试验内容 .......11
2.4 试验因素 ............11
2.4.1 传动速比（摆动频率） ..12
2.4.2 偏心距（摆动幅度） .....13
2.4.3 前进速度 ....13
2.4.4 栅条长度 ....13
2.5 试验指标 ........... 14
2.5.1
2.5.2
含土率 ......14
落果率 ......14
2.5.3 总损失率 ....14
2.5.4 埋果率 ........15
2.6 试验过程 ............ 15
2.7 试验方案与结果 ................. 16
2.8 试验结果分析 .. 19
2.8.1 各指标的最优参数组合. 19
2.8.2 主要参数与收获指标的关系 ............. 19
2.8.3 方差分析与最优组合条件 ................. 20
2.8.4 最优参数组合的确定..... 22
2.8.5 优选组合与现有组合参数对比试验与结果分析 .. 23
2.9 本章小结 ........... 24
第三章 4H-2 型花生收获机整体载荷试验与分析 ................ 27
3.1 整体载荷空间力系的建立. 27
3.2 试验设备 ........... 28
3.3 土槽试验台简介.................. 28
3.4 试验测试系统设计 .............. 30
3.4.1 测力装置的设计 ............ 30
3.4.2 传感元件的选材与应变片的分布 ..... 31
3.4.3 传感器的标定 ................ 32
3.4.4 动态数据采集系统设计. 34
3.5 试验内容与试验方法......... 35
3.5.1 土槽内土壤的整理 ......... 35
3.5.2 试验测试装置的安装与调试 ............. 36
3.5.3 试验时零部件的更换..... 37
3.5.4 试验数据的采集 ............ 38
3.6 试验方案、试验结果与分析 ............... 38
3.6.1 二次回归旋转组合试验结果与分析... 38
3.6.2 各通道的测定载荷分析. 41
3.6.3 整体载荷回归方程 ........ 42
3.6.4 各性能指标的显著性分析 .................. 44
3.6.5 回归方程参数的适用条件与范围分析.................. 47
3.7 本章小结 ........... 47
第四章 4H-2 型花生收获机最优组合牵引力试验与分析 .... 49
4.1 试验设备与试验方法 ........ 49
4.2 最优组合牵引力试验结果 ................... 50
4.3 试验结果分析 .. 51
4.3.1 载荷平稳性检验..............51
4.3.2 载荷正态性检验.............52
4.3.3 载荷频谱分析.................54
4.4 本章小结 ........... 56
第五章 4H-2 型花生收获机挖掘部件载荷试验与分析 ......... 57
5.1 与挖掘部分相关的物理量的分析...... 57
5.1.1 挖掘框架测点的力学分析 .................57
5.1.2 挖掘铲摆动角度分析 .....58
5.1.3 挖掘铲工作过程分析 .....59
5.2 挖掘框架载荷试验与分析 ................... 60
5.2.1 试验用挖掘框架的设计 .60
5.2.2 挖掘框架上应变片（花）的分布......61
5.2.3 传感器的标定.................61
5.2.4 载荷试验结果与分析 .....63
5.3 立轴扭矩的试验与分析.... 67
5.3.1 试验用立轴及应变片粘贴部位...........67
5.3.2 立轴扭矩标定结果 .........68
5.3.3 立轴扭矩试验结果 .........68
5.3.4 立轴扭矩的频谱分析 .....69
5.4 本章小结 ........... 70
第六章 4H-2 型花生收获机动力输出轴载荷试验 ................ 71
6.1 试验设备 ........... 71
6.1.1 试验设备.... 71
6.1.2 动力输出轴扭矩试验系统示意图 ..... 71
6.1.3 扭矩测试系统 ................ 72
6.2 试验内容与载荷谱的编制方法........... 73
6.2.1 载荷谱的编制原理 ......... 73
6.2.2 载荷谱........ 73
6.2.3 雨流计数法的原理及应用 ................. 74
6.3 试验结果与分析.................. 74
6.3.1 试验结果.... 74
6.3.2 载荷均值、幅值的独立性检验 ......... 75
6.3.3 载荷均值的正态性检验. 76
6.3.4 载荷平稳性检验 ............ 77
6.3.5 载荷幅值的威布尔分布检验 ............. 78
6.3.6 载荷谱的编制 ................ 79
6.4 本章小结 ........... 82
第七章 结论及进一步研究的建议 85
7.1 结 论................... 85
7.2 进一步研究的建议 ............. 87
致谢 ... 89
参考文献 . 91
攻读硕士学位期间发表学术论文 .. 97