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组合式棉秆收获机的设计【优秀农业用机械全套课程毕业设计含SW三维3D建模及5张CAD图纸+带任务书+开题报告+中期检查表+答辩ppt+21页加正文9500字】

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关键词：: 组合式收获棉秆机械设计农业机械棉秆收获机课程毕业设计

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组合式棉秆收获机的设计【优秀农业用机械全套课程毕业设计含SW三维3D建模及5张CAD图纸+带任务书+开题报告+中期检查表+答辩ppt+21页加正文9500字】

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三维图

前言

棉花是新主要的经济作物之一，大部分棉秆采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。主要因为一方面棉杆粉碎还田，可补充和更新土壤有机质等养分，保持土壤水分和改善土壤物理性状。

从国内外目前棉秆收获机械现状来看，国内有多家机构在积极探求新的棉秆收获机械型式，但大多机型适应性较差、机械故障率高，可靠性差，难以进行大面积推广,且对收获装置的工作参数也缺乏系统的专门研究，以致于收获效果不是很理想。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。此外新棉花种植过程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益严重。通过对残膜回收机田间作业情况进行调查，结果表明棉秆及棉根对残膜回收机的作用效果有着严重的影响。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。另一方面增加了棉秆收获机械的田间适应性。后悬挂加置了残膜回收装置，大大减少了田间白色污染。

关键词：棉秆；拔秆收膜；高效

1绪论 1

1.1课题背景 1

1.2研究的目的和意义 1

1.3国内外棉花拔秆收膜机的发展状况 1

2本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路 6

2.1棉花种植情况 6

2.2棉花阻力分析 6

2.3机械设计遇到的问题 7

3总体方案设计 7

3.1设计任务 7

3.2基本要求 7

3.3注意事项 7

3.4机构选型原则 8

4组合式棉秆收获机的机构设计 8

4.1 组合式棉秆收获机的基本结构如图4-1所示 8

4.2组合棉秆收获机的工作原理 9

4.3提辊装置的设计 9

4.4拨禾轮的设计 9

4.5传送装置的设计 10

5组合式棉花拔秆机的设计计算与校核 10

5.1电动机的选择 10

5.2提辊装置拔棉秆的阻力分析 11

5.3拨禾轮运动轨迹分析 13

5.4传送带的设计计算 15

总结 16

致谢 17

参考文献 18

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三维图 (1).jpg

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拔秆齿辊.gif

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内容简介：: 塔里木大学毕业论文（设计）中期检查记录表 2016 年 4 月 18 日学生姓名康涛班级农机 16 课题名称组合式棉秆收获机的设计课题完成进度（学生自述）件导出尚未开始修改；将部分装置的设计写出存在的问题及整改措施（学生自述）力来源没有画清楚，提辊装置的传动存在一些问题，一些动力的传动存在问题，后期需改正添加。维图是用三维软件导出，存在一定的问题，后期需要进行仔细的修改。少计算和参考文献，后期需要继续完成。指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等）指导教师签名年月日学院意见负责人签名年月日塔里木大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级农机 16生姓名康涛学号 8031212411 课题名称组合式棉杆拔杆机的设计起止时间 2014 年 11 月 15 日 2015 年 5 月 27 日（共 12 周）指导教师李平职称副教授课题内容农业生物质能产业的发展为农业提供了一个产品附加值高和市场潜力大的平台。我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等，其中农作物秸秆和能源作物秸秆有着非常广泛的用途。棉秆可用于生产人造纤维、刨花板、吸音板等板材和造纸；还可通过生物质能的转化技术，将棉秆转化成木炭、可燃气体或电力；另外，棉秆还具有很高的营养价值，可作为很好的畜类动物饲料 1由此可见，棉秆资源丰富，是一种利用价值很高的农业生物质能。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。 1）查找相关文献，了解国内外棉杆拔杆机的发展现状与相关工艺。 2）查找专利及相关文献，熟悉了解棉杆拔杆机的结构。 3）利用机械传动理论及原理，对拔杆机进行传动设计和机构设计。 4）利用计软件，设计拔杆机的三维实体模型，并生成关键部件及装配图工程图。拟定工作进度（以周为单位）第一周：查找相关资料，熟悉课题内容。第二周：撰写开题报告，并制定总体方案。第三至八周：设计拔杆机的三维实体模型，并生成关键部件及装配图工程图。第九周：对拔杆机进行传动设计和机构设计。第十周：撰写毕业论文，修改图纸中存在的问题。第十一周：编写答辩提纲，准备答辩。第十二周：答辩主要参考文献 1 赵海军 ,史建新 J2004,06:682 刘文海 ,马卫星 J2005,05:23. 3 李金霞 ,卞科 ,许斌 J2007,01:464 沈茂 ,张国忠 ,周勇 ,周明 J2009,05:15 王锋德 ,燕晓辉 ,董世平 ,孙玉峰 ,王俊友 J2009,12:2176 崔相全 ,马继春 ,荐世春 ,王小瑜 ,曲萍 J2011,11:47 张佳喜 ,叶菲 J2011,08:2418 陈明江 ,平英华 ,曲浩丽 ,陈永生 J2012,05:239 张爱民 ,禚冬玲 ,王振伟 ,李伟 ,刘凯凯 J2014,04:3610孟培兴 P01011花俊国 J2006,05:54912张凤元 ,高金库 ,原重现 J1993,04:1413张永新 ,杨晓春 P. 新疆： 01114唐遵峰 ,韩增德 ,甘帮兴 ,包春林 ,郝付平 J2010,10:8015黄新平 J2003,04:13616坎杂 ,李景彬 ,朱江丽 J2005,06:12017郭玉富 P00518史建新 ,陈发 ,郭俊先 ,王学农 ,袁新国 J2006,03:68任务下达人（签字）年月日任务接受人意见任务接受人签名年月日注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。组合式棉秆收获机康涛李平 ( 新疆阿拉尔 843300）摘要：本文通过对棉秆收获机的设计同时介绍了拔秆机的发展历史、种类、工作原理及其主要参数。并详细的分析了组合式拔秆机的构成、以及日常维护和基本安全操作规程，并分析了拔秆机的日常检修及其常见故障分析。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。另一方面增加了棉秆收获机械的田间适应性。关键词：棉花拔秆；组合式；高效中图分类号 :献标识码： A 0 引言棉花秸秆是棉花的主要副产品 ,也是工农业的重要生物资源 ,棉花秸秆收获装备对实现棉花秸秆的资源化和商品化至为关键。我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等，其中农作物秸秆和能源作物秸秆有着非常广泛的用途。棉秆可用于生产人造纤维、刨花板、吸音板等板材和造纸；还可通过生物质能的转化技术，将棉秆转化成木炭、可燃气体或电力；另外，棉秆还具有很高的营养价值，可作为很好的畜类动物饲料 2。由此可见，棉秆资源丰富，是一种利用价值很高的农业生物质能。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。此外新疆棉花种植过程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益严重。通过对残膜回收机田间作业情况进行调查，结果表明棉秆及棉根对残膜回收机的作用效果有着严重的影响。拔秆式收获，具备不留根茬、作业成本低，有助于残膜回收等优点 3。因而无论是进行棉秆收获还是秸秆还田，棉秆收获机采用拔秆式收获方法不仅提高了棉秆的利用率，也将大大提高残膜收净率。通过对比各种棉秆收获装置优缺点及田间适应性，提出一种有提辊装置与拔秆齿辊装置相结合的拔秆装置，有效的解决了拔秆效率和田间适应性，拔秆彻底，无残留，也将大大提高残膜收回率，提高了田间作业效率，节约大量劳动力 1 总体设计思路组合式棉秆收获机有三部分组成，提辊装置、拔秆齿辊、传送装置。提辊切断棉根，拔秆齿辊把棉秆送到传送带上，由传送带运送出去。计原理采用提辊装置的旋切原理 ,使提辊刀具在地表一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出，于此同时拔秆齿辊卡住棉冠抓取棉秆，棉秆运行至传送带上方时由于棉秆自重落到传送带上，由传送带运送到一边便于打捆运输。计总体结构组合式棉秆收获机的总体结构示意图，如图 1 所示。组合式棉秆收获机主要由提辊装置、拔秆齿辊、传送装置三部分组成。提辊装置的作用是进去土层翻搅，切断棉根，利于棉秆的拔取。拔秆齿辊主要由拔秆齿组成，每组有 11 根拔秆齿，每两齿相距 25样就能保证棉秆的抓取，提高棉秆拔取率。传送装置主要是由传送带和传送轴组成。传送带上面由凸条纹，利于棉秆的传送，传送装置可以变换方向，调节棉秆的传送方向。图 1 锤式破碎机的总体结构示意图 1 提辊带轮 2 提辊装置 3 传送带轴 4 机架 5 拔秆齿辊 6 拔秆弯齿 7 传动轮 8 驱动轮 9 前悬挂 11 传送带轮 12传送带 13 地轮 14 提辊刀片 2 关键部件的设计辊装置的设计提辊装置由提辊刀片，轴组成。提辊式拔棉秆是采用旋切原理 ,使提辊刀具在地表下一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出。在旋切过程中 ,提辊刀要对土壤和棉根进行切削 ,同时由于提辊刀具的旋转作用 ,还会将切削下的土壤向后抛送。秆齿辊的设计拨禾轮是此设备的主要部件，主要承担提取棉秆放到传送带上。采用 11 根弯齿，每根弯齿间距 20 公分，可实现任意位置拔取，任意行距，无需调整机具对准棉秆行距，实现快速拔秆，高效率工作。次拨禾轮齿采取微弯曲处理，保证抓取棉秆。而且拨禾轮齿向左倾斜，使棉秆运行到传送带上方时，由于重力作用方便下落，保证棉秆拔取高效进行。送带的设计传送装置是起到方便收获的作用，因为棉秆拔取后散落一地，对于后面的集中成捆运输不便，首先收获量太大，所以传送装置安置在滚轴下面，由传送带直接将拔取的棉秆传送至一边，便于集中打捆。以此，大大减少了劳动力，提高了效率。其中确定传送带轴直径为 5机转速为 800r/送带轮与电机带轮直径 1： 1，所以确定传送带轴转速为 800r/ 传送带轴周长： C =2 r=5=速度 v=800c=800 2560cm/ 以传送带运行速度为 =12560/6000=s 3 总结棉花是新疆主要的经济作物之一，棉花秸秆也是棉花的主要副产品，但是大部分棉秆都是采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。这是我课题研究的动机对，搞好棉花秸秆的综合利用 ,加快推进棉花秸秆综合利用 ,实现棉花秸秆的资源化和商品化 ,对国家促进资源节约、环境保护和农民增收具有的重大意义。所以说棉花秸秆收获装备对实现棉花秸秆的资源化和商品化至为关。希望这个设计能真正实际运用到棉秆收获中。其中运用到实际情况需要改进拔秆齿辊和提辊装置的配合速度，防止出现拔取不顺利。还有一方面防止出现棉秆的随带问题，拔秆齿辊后方加拨秆条。参考文献 1张佳喜 ,叶菲 ,2011:32张永新 ,杨晓春 P. 新疆： 0113曹树红 2014:74胡凯，王吉奎，李斌，蒋蓓，丁双双，李天文 J. 石河子大学机械电气工程学院 ,2013:35李怡 J2014:84张佳荣 J2005(5):52- 54 6郭振华 ,史建新 ,康秀生 2009:247赵东波 J2010:68王吉奎，付威 ,王卫兵，李斌秸秆粉碎与残膜回收机的设计 J2011:519赵海军 ,史建新 J2004:6810刘文海 ,马卫星 J2005:2 11王锋德 ,燕晓辉 ,董世平 ,孙玉峰 ,王俊友 J2009,12:21712崔相全 ,马继春 ,荐世春 ,王小瑜 ,曲萍 J2011,11:413张佳喜 ,叶菲 2011,08:24114陈明江 ,平英华 ,曲浩丽 ,陈永生 J2012,05:2315张爱民 ,禚冬玲 ,王振伟 ,李伟 ,刘凯凯 J. 山东农机化 ,2014,04:3616杨树川，杨术明，佘永卫仿真 J. 宁夏大学机械工程学院 ,2010:20 塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称组合式棉杆拔杆机的设计学生姓名康涛学号 8031212411 所属学院机械电气化工程学院专业农业机械化及其自动化班级农机 16 指导教师李平起止时间机械电气化工程学院教务办制填表说明一、学生撰写开题报告应包含的内容： 1、本课题来源及研究的目的和意义； 2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析； 3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析； 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路； 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法； 6、完成本课题的工作方案及进度计划； 7、主要参考文献（不少于 7 篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在 3000 字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。 1 本题来源及研究的目的和意义课题的来源：自选题研究的目的棉花是新疆主要的经济作物之一。大部分采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。主要因为一方面棉杆粉碎还田，可补充和更新土壤有机质等养分，保持土壤水分和改善土壤物理性状。另一方面从国内外目前棉秆收获机械现状来看，国内有多家机构在积极探求新的棉秆收获机械型式，但大多机型适应性较差、机械故障率高，可靠性差，难以进行大面积推广 ,且对收获装置的工作参数也缺乏系统的专门研究，以致于收获效果不是很理想。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。此外新疆棉花种植过程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益严重。通过对残膜回收机田间作业情况进行调查，结果表明棉秆及棉根对残膜回收机的作用效果有着严重的影响。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式究的意义农业生物质能产业的发展为农业提供了一个产品附加值高和市场潜力大的平台。我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等，其中农作物秸秆和能源作物秸秆有着非常广泛的用途。棉秆可用于生产人造纤维、刨花板、吸音板等板材和造纸；还可通过生物质能的转化技术，将棉秆转化成木炭、可燃气体或电力；另外，棉秆还具有很高的营养价值，可作为很好的畜类动物饲料 1由此可见，棉秆资源丰富，是一种利用价值很高的农业生物质能。 2 本课题国内外研究现状国内外棉杆拔杆机研究现状国外棉秆拔取收获机械基本上以对辊式起拔装置为主，以一组间隙可调、相对滚动的胶辊为拔秆部件，对行收获，棉秆拔出直接切断还田。由于受胶辊结构尺寸的限制，对于国内棉秆的收获并不适应。国内应用较广的机型是水平齿盘式拔棉秆机，通过地轮驱动拔秆齿盘，旋转的拔秆齿盘与挡杆构成拔秆部件。结构简单、使用方便，功率消耗小，但该机型只能拔收 2行，工作效率低。且机器的拔净率受土壤坚实度和棉花的种植行距影响较大，板结地块拔净率较低、棉秆拔断率较高，损失较大。 3 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路要重点研究的主要问题（ 1）提辊装置、拔秆齿辊装置组合设计。该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。（ 2）该组合装置如何能高效率，低功耗工作。本项目通过对茎秆在提辊及拔秆齿辊装置共同作用下的运动规律进行分析，建立茎秆的运动学方程，结合高速摄影，分析影响拔取及输送的主要因素，以整机消耗功率最小为目标函数，以喂入量、组合装置的结构参数及运行参数为约束条件对各参数进行优化，在件中对棉秆、样机的提拔输送装置进行建模，以优化参数对茎秆的运动进行仿真试验，并对茎秆的轨迹进行模拟分析，以寻求最佳拔取输送参数值。为设计性能优良的棉秆收获机提供理论依据。四完成本课题需要的工作条件及解决的办法（ 1）查阅有关资料选择相关参数及材料 ,设计棉杆拔杆机。（ 2）设计完各零部件后，进行装配组合，试验设计的可靠性。（ 3）运用件，绘制三维零件图和装配图。（ 4）运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。五工作方案及进度计划工作方案： 1、设计并绘制出棉杆拔杆机总体机架。 2、提辊装置的设计。 3、拔秆齿辊装置设计。 4、传动系统的设计。 5、绘制所有零部件并查阅相关说明，各零部件尺寸要啮合达到合适效果。 6、组装装配图并生成三维立体模型，观察效果并加以改进。进度计划：第一周：查找相关资料、熟悉课题内容。第二周：撰写开题报告，并制定总体方案。第三周至第八周：设计棉杆拔杆机的三维实体模型图，并生成关键部件及装配图工程图。第九周：对棉杆拔杆机进行传动设计和机构设计。第十周：撰写毕业论文，修改图纸中存在的问题。第十一周：编写答辩提纲，准备答辩。第十二周：答辩六参考文献 1 赵海军 ,史建新 J2004,06:682 刘文海 ,马卫星棉秆残膜机械回收 J2005,05:23. 3 李金霞 ,卞科 ,许斌 J2007,01:464 沈茂 ,张国忠 ,周勇 ,周明 J2009,05:15 王锋德 ,燕晓辉 ,董世平 ,孙玉峰 ,王俊友 J2009,12:2176 崔相全 ,马继春 ,荐世春 ,王小瑜 ,曲萍 J2011,11:47 张佳喜 ,叶菲 J2011,08:2418 陈明江 ,平英华 ,曲浩丽 ,陈永生 J2012,05:239 张爱民 ,禚冬玲 ,王振伟 ,李伟 ,刘凯凯 J2014,04:3610孟培兴 P01011花俊国 J2006,05:54912张凤元 ,高金库 ,原重现 J1993,04:1413张永新 ,杨晓春 P. 新疆： 01114唐遵峰 ,韩增德 ,甘帮兴 ,包春林 ,郝付平 J2010,10:8015黄新平 J2003,04:13616坎杂 ,李景彬 ,朱江丽 J2005,06:12017郭玉富 P00518史建新 ,陈发 ,郭俊先 ,王学农 ,袁新国 J2006,03:68 学生签名年月日指导教师审阅意见指导教师签名年月日 2016届毕业设计开题报告组合式棉花拔杆机的设计专业：农业机械化及其自动化班级：农机 16 报告人：康涛指导老师：李平 1 课题研究的目的与意义 2 课题内容 3 课题涉及关键问题与解决的思路 4 课题的进度安排目录 7/30/2016 我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等，其中农作物秸秆和能源作物秸秆有着非常广泛的用途。棉花是新疆主要的经济作物之一。大部分采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。研制组合式棉花拔杆机，对以后棉花秸秆的回收利用有着重大的意义。 1 研究目的意义 7/30/2016 2 课题内容本课题设计的是组合式棉杆拔杆机，该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。另一方面增加了棉秆收获机械的田间适应性。 3 课题涉及关键问题与解决的思路关键问题提辊的旋切装置如果没有完全把棉杆根部旋切铲断，拔杆齿辊拔棉花杆时就会出现拔杆不彻底，留有棉花杆根部或者不会拔起。地膜与提辊旋切装置缠绕。解决的思路拔杆齿辊由液压马达驱动并实现转速可调，使拔杆齿辊与提辊的旋切同步，就是当拔杆齿齿刀嵌入棉杆茎时起拔时，提辊旋切装置旋切棉杆根部。加大提辊旋切装置的旋转速度和切土面积。 7/30/2016 4 课题进程安排第一周：查找相关资料、熟悉课题内容。第二周：撰写开题报告，并制定总体方案。第三周至第八周：设计棉杆拔杆机的三维实体模型图，并生成关键部件及装配图工程图。第九周：对棉杆拔杆机进行传动设计和机构设计。第十周：撰写毕业论文，修改图纸中存在的问题。第十一周：编写答辩提纲，准备答辩。第十二周：答辩 7/30/2016 学生姓名：康涛指导老师：李平时间： 2016年 05月组合式棉秆收获机塔里木大学毕业设计答辩提纲目的：研究组合式棉秆收获机的目的就是全面代替人工拔秆，节约劳动力，而且相比其他拔秆机械有效的解决了拔秆效率和田间适应性，拔秆彻底，无残留。齿盘式棉秆收获机意义：棉花是新疆主要的经济作物之一，棉花秸秆也是棉花的主要副产品，但是大部分棉秆都是采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用，近年来 ,随着棉秆造纸、造板、发电、气化及油化等技术的广泛应用 , 棉秆资源商品化需求量迅猛增加 ,棉秆需求日益提高。搞好棉花秸秆的综合利用 ,加快推进棉花秸秆综合利用 ,实现棉花秸秆的资源化和商品化 ,对国家促进资源节约、环境保护和农民增收具有的重大意义。所以说棉花秸秆收获装备对实现棉花秸秆的资源化和商品化至为关键，通过对比各种棉秆收获装置优缺点及田间适应性，提出一种有提辊装置与拔秆齿辊装置相结合的拔秆装置，有效的解决了拔秆效率和田间适应性，拔秆彻底，无残留。经过综合考虑认真分析，确定组合式棉秆收获机的总体结构：主要由机架、提辊装置、拔秆齿辊、传送带、电机等构成。组合式棉秆收获机的工作原理：采用提辊装置的旋切原理 ,使提辊刀具在地表一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出，于此同时拔秆齿辊卡住棉冠抓取棉秆，棉秆运行至传送带上方时由于棉秆自重落到传送带上，由传送带运送到一边便于打捆运输。组合式棉秆收获机的整体结构辊装置的的设计提辊装置装有三组刀片，高速旋转对土壤和棉根进行切削。经查阅资料和实验分析刀片当入土深度为 10转速度为630r/进速度为 4km/拉机消耗功率和有效拔秆率最好。秆齿辊的设计这五组拔秆装置每组有 11根齿条，每两根齿条相距 25证棉秆的抓取率，拔秆齿辊长 260同时拔取 4行棉秆。由于提辊装置和拔秆齿辊带轮直径比为 1：就形成了不一样的转速。解决了棉根未完全切断拔秆齿就会抓取棉秆的现象，实现了棉根完全切断的同时抓取棉秆。传送带上有凸槽，有利于棉秆输送，防止棉秆脱落。经过计算动力采用的是 800r/任意改变传送方向。传送带运行速度为 2m/s ，保证棉秆高效率输送，避免棉秆累计或因传送带速度过高，棉秆不能成功输送，卡齿条。创新：提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。改进：改进了拔秆齿辊，齿条由直线型改为微弯曲型，有利于抓取棉秆；增加了拔秆齿条，大大增加了棉秆收获率。组合式棉秆收获机的设计学生姓名康涛 _ 学号 8031212411_ 所属学院机械电气化工程学院 _ 专业农业机械化及其自动化 _ 班级 16 指导老师李平 _ 日期塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业设计前言棉花是新疆主要的经济作物之一，大部分棉秆采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。主要因为一方面棉杆粉碎还田，可补充和更新土壤有机质等养分，保持土壤水分和改善土壤物理性状。从国内外目前棉秆收获机械现状来看，国内有多家机构在积极探求新的棉秆收获机械型式，但大多机型适应性较差、机械故障率高，可靠性差，难以进行大面积推广 ,且对收获装置的工作参数也缺乏系统的专门研究，以致于收获效果不是很理想。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。此外新疆棉花种植过程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益严重。通过对残膜回收机田间作业情况进行调查，结果表明棉秆及棉根对残膜回收机的作用效果有着严重的影响。依据现有国内棉秆收获经验，为解决棉秆可靠拔取与输送问题，提出了一种新的拔取输送方式，提辊装置与拔秆齿辊相结合的组合方式。该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。另一方面增加了棉秆收获机械的田间适应性。后悬挂加置了残膜回收装置，大大减少了田间白色污染。关键词：棉秆；拔秆收膜；高效目录 1 绪论 . 1 题背景 . 1 究的目的和意义 . 1 内外棉花拔秆收膜机的发展状况 . 1 2 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路 . 6 花种植情况 . 6 花阻力分析 . 6 械设计遇到的问题 . 7 3 总体方案设计 . 7 计任务 . 7 本要求 . 7 意事项 . 7 构选型原则 . 8 4 组合式棉秆收获机的机构设计 . 8 合式棉秆收获机的基本结构如图 4示 . 8 合棉秆收获机的工作原理 . 9 辊装置的设计 . 9 禾轮的设计 . 9 送装置的设计 . 10 5 组合式棉花拔秆机的设计计算与校核 . 10 动机的选择 . 10 辊装置拔棉秆的阻力分析 . 11 禾轮运动轨迹分析 . 13 送带的设计计算 . 15 总结 . 16 致谢 . 17 参考文献 . 18 塔里木大学毕业设计 1 1 绪论题背景农业生物质能产业的发展为农业提供了一个产品附加值高和市场潜力大的平台。棉花是新疆主要的经济作物之一，大部分棉秆采用粉碎还田方式处理，只有少部分进行再利用。棉花秸秆是棉花的主要副产品 ,也是工农业的重要生物资源 ,棉花秸秆收获装备对实现棉花秸秆的资源化和商品化至为关键，与此新疆棉花的种植还有地膜的使用，这就使的在棉花收获后会有棉秆收获和残膜收回问题。本项目拟针对现有拔秆式收获机械存在的问题进行分析，提出一种组合式棉秆拔取收获装置，进行样机设计及制造、田间试验并对该装置的作用机理进行研究，研究棉秆生物特性参数、土壤物理特性、两种装置动力学参数对于收获作业质量的影响机理，构建该装置收获作业数学模型，综合分析影响机械收获效果的多因素关系。本研究将为棉秆收获技术与装备的研发提供理论基础和新方法 1。研究的目的和意义棉花秸秆是棉花的主要副产品 ,也是工农业的重要生物资源 ,棉花秸秆收获装备对实现棉花秸秆的资源化和商品化至为关键。我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等，其中农作物秸秆和能源作物秸秆有着非常广泛的用途。棉秆可用于生产人造纤维、刨花板、吸音板等板材和造纸；还可通过生物质能的转化技术，将棉秆转化成木炭、可燃气体或电力；另外，棉秆还具有很高的营养价值，可作为很好的畜类动物饲料 2。由此可见，棉秆资源丰富，是一种利用价值很高的农业生物质能。棉秆机械化收获目前常采用的方式主要有剪切收获和提拔式收获两种。剪切收获，主要是利用割刀将棉秆从根部割断，此种收获方式不能实现棉秆的全部收获，造成资源浪费，另外由于棉秆根茎较硬不易腐烂、不易粉碎，在土壤里留存时间较长，不利于后续整地作业和农作物生长。此外新疆棉花种植过程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益严重。通过对残膜回收机田间作业情况进行调查，结果表明棉秆及棉根对残膜回收机的作用效果有着严重的影响。拔秆式收获，具备不留根茬、作业成本低，有助于残膜回收等优点 3。因而无论是进行棉秆收获还是秸秆还田，棉秆收获机采用拔秆式收获方法不仅提高了棉秆的利用率，也将大大提高残膜收净率。通过对比各种棉秆收获装置优缺点及田间适应性，提出一种有提辊装置与拔秆齿辊装置相结合的拔秆装置，有效的解决了拔秆效率和田间适应性，拔秆彻底，无残留，也将大大提高残膜收回率，提高了田间作业效率，节约大量劳动力 4。内外棉花拔秆收膜机的发展状况国外棉轩收获技术研究进展及其代表机型简述塔里木大学毕业设计 2 1）棉轩刨挖技术这种技术釆用对称倾斜双圆盘对棉轩进行刨挖，与双圆盘开沟器的作业原理相同，代表机型为美国的秆挖刨机，如图 11示。其中机型根据需要可调整其收获棉秆的行数，其参数有 2、 4、 6、 8 行四种，对不同湿度棉杆有较强的适应性。而軒机构设计为可折叠式，采用平行四杆仿形，并在其后面安装切碎装置，实现棉秆的起拔与切碎还田 4。图 1棉秆机图 1棉秆机 2）棉秆拔取技术这种技术采用 45倾角安装橡胶轮胎对辑起拔。代表机型有澳大利亚生产的棉杆机以及美国生产的秆拔取切碎收获机，如图所 11。这两种机型能将棉秆连根拔起并切碎，机具行走速度快，有较高的稳定性且设有传动安全防护措施。但该技术对种植行距要求较高，适用于标准化规模化种植。塔里木大学毕业设计 3 图 1棉秆机图 1速棉秆切碎收获机国外棉秆拔取收获机械基本上以对辊式起拔装置为主，以一组间隙可调、相对滚动的胶辊为拔秆部件，对行收获，棉秆拔出直接切断还田。起拔装置是棉秆拔秆收获机械中最关键的部件，起拔性能的好坏，直接影响整机的工作性能。一般起拔装置有齿盘式、锄铲式、夹持式、对辊式、提辊式及齿辊式几种类型。由于受胶辊结构尺寸的限制，对于国内棉秆的收获并不适应。目前应用较广泛的棉轩收获机械所采用的收获原理和方法大致可以分为：产切法、滚切法、提拔法三种 5。国内棉轩收获技术研究进展及其代表机型简述 1）产切法该方法利用 “V”型双翼刀以一定角度深入土壤下约 80动力机带动产刀将棉根伊断，并将棉秆向上抬起，再由输送装置将其收集成堆。由于刀入土作业，其前行过程中由前次作业所带起的土壤及作物根巷若不能及时掉落并与辛产刀分离，下次作业时伊刀前端就会塔里木大学毕业设计 4 大量壅土，不但增加了伊刀工作阻力，致使作业效率低下，也增加了机具的功耗。该方法存在动力消耗大、残留棉根较多、铺放不整齐等缺点。该方法的典型机型为 4綿花稻秆收获机，由新疆农业科学院农业机械化研究所研制生产，其机械结构如图 1示。该机具作业幅宽为业速度为 7km/h 12km/h，一次可收获 4 行棉秆，铲秆率为 96%，集堆率为 90%。一次可收获 4 行棉秆，铲秆率为 96%，集堆率为 90%。集堆率为 90%6。图 1棉秆收获机田间作业 2）滚切法该方法基于旋耕原理，采用旋转刀棍作为收获部件进行作业。为便于纟产切提拔，在水平刀棍上等角度安装三组刀片。机组在田间作业时，随着机组前行，刀辊逆向旋转切入棉秆根部，刀片将棉根产断，并将其拔起。刀棍为通轴刨刀，在整个作业过程中机具无需考虑棉秆行距，且土壤被刀辅不断翻动，棉根被产断，不会发生壅土现象。该方法同样消耗动力较大，但工作效率较高，对不同棉杆的行距适应性较强，主要适应于直径较细小，高度不超过1m 的密植棉杆 7。该技术的典型机型为 4M 棉花拔秆清膜旋耕机，由新疆昌吉州农牧业机械技术推广站研制生产，其机械结构如图 1示。该机可一次性收获 4 行棉秆，不受株距、行距限制，兼具清除回收地膜的功能，作业速度 s，棉禾干净拔率高达 99%8。塔里木大学毕业设计 5 图 1花拔轩清膜旋耕机结构示意图 3）提拔法该方法利用夹持装置夹持棉秆，在机组田间行进速度配合下，拉动起拔机构产生向上的提拔力，将棉根从土壤中拔出。大部分机械设计有捡拾喂入部分，或设计有输送机械，可将棉秆直接收集或铺放在地面上。这类机具的工作原理、设计结构相对复杂，制造成本较高，同时对棉花种植的株距、行距、机具在田间的行进速度与夹持装置的配合要求也很高。但该方法动力消耗较少，拔净率较高，残留棉根较少。提拔式的棉秆收获机按照夹持机构的形状和结构可分为辑式、链杆式与夹式。辑式起拔机构分圆锥辑、半回柱辑、圆柱辑及圆柱圆锥综合無等；链杆式起拔机构分为单链杆式、双链杆式、链爪式及齿盘链杆式等；夹式起拔机构分为钳夹式、平动夹式及盘夹式。在国内对于棉花秸秆机械化收获技术和装备的研究主要是借鉴国外技术集中于对拔取收获技术和装备进行研究，但因季节变化问题，品种问题，不同地域问题，土壤坚实度，温度及湿度等对该方式的棉秆收获机械有很大的影响，造成收获机械适应性差，可靠性不高。虽然拔秆式收获具备很多优点，但目前国内棉秆拔秆式收获装备技术落后，对机械收获动力学特性和作业质量产生机理不明晰，使得我国棉秆收获机械难以大面积推广应用 9。因此，本项目提出棉秆组合式拨秆收获装置的研制，一方面为棉秆高效收获技术与装备的研发提供一种解决思路及理论基础。另一方面也有助于提升棉秆收获效率、降低劳动强度、提高棉秆资源化利用水平，长远来看，对于恢复和稳定我国新疆棉花生产具有长远的战略意义。塔里木大学毕业设计 6 2 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路花种植情况新疆是国家重要的商品棉生产基地，经过九五、十五、十一五计划的发展，新疆棉花已基本形成了 300 万吨的生产能力。根据新疆农科院的资料，在土壤肥沃，光照充足的地区，棉花合理密植，每亩株数以 15000 株左右为宜。对于机采棉，可以采用 1066株距和行距。对于地膜覆盖，可以采用 2060株距和行距。本课题所采用的是 3 米的宽幅，每次收获 4 行，符合新疆大部分地区，保证棉秆收获高效进行 10。花阻力分析棉秆起拔阻力是棉杆收获研究的重要技术参数，也是棉秆收获机械设计的重要理论依据。棉花根系属直根系，分为主根和侧根，在土壤养分、水分和土质合适的情况下，根系生长非常发达。棉秆起拔过程中，根系发生断裂，土壤产生变形，同时根系与土壤间还存在點着力和摩擦力，这些因素综合形成起拔阻力。农业生产实践经验表明，在相同的起拔条件下，与垂直方向成一夹角、沿倾斜方向起拔棉秆所需的起拔力小于沿垂直方向上的起拔力。山西省运城市农机科研所沈新民曾对棉秆的起拔阻力进行了测定，分析了土壤情况、棉秆生长情况等因素对拔取力的影响，得出土质的不同、土壤干基含水率及土壤坚实度对棉秆起拔阻力影响较大。棉秆在田间的生长、起拔示意如图 2示。由图 2知，起拔机构对棉秆进行起拔时，起拔力 F 与地面形成夹角其为水平起拔力垂直起拔力合力。沿不同方向起拔时，棉秆根系断裂过程、土壤变形过程以及根系与土壤间的粘着力均存在差异，使所需起拔力的大小有所不同。针对不同土壤条件、不同起拔角度下的棉秆起拔力 F 进行测量，可以分析上述因素的影响，为棉秆起拔机械的合理设计提供依据 11。图 2拔力测量原理 12 塔里木大学毕业设计 7 械设计遇到的问题 1）提辊装置、拔秆齿辊装置组合设计。该装置主要包括机架、提辊装置、拔秆齿辊装置。主要工作过程是提辊装置进行土层浅层的翻搅，拔秆齿辊装置与提辊装置配合进行棉秆的拔取与输送。该方式一方面能有效拔取棉秆，降低功耗，加快茎秆向后输送。 2）该组合装置如何能高效率，低功耗工作。本项目通过对茎秆在提辊及拔秆齿辊装置共同作用下的运动规律进行分析，建立茎秆的运动学方程，结合高速摄影，分析影响拔取及输送的主要因素，以整机消耗功率最小为目标函数，以喂入量、组合装置的结构参数及运行参数为约束条件对各参数进行优化，在件中对棉秆、样机的提拔输送装置进行建模，以优化参数对茎秆的运动进行仿真试验，并对茎秆的轨迹进行模拟分析，以寻求最佳拔取输送参数值。为设计性能优良的棉秆收获机提供理论依据。 3 总体方案设计计任务 1)相关外文资料翻译和查找搜集相关技术资料 2)撰写任务书和开题报告； 3)根据给定的技术参数，确定机器的执行机构，设计机器整体结构； 4)撰写设计说明书； 5)绘制总装图、部装图和零件图。本要求 1)结构简单，制造容易； 2)操作、维护方便、安全。意事项 1)在设计开始前，应认真研究题目，明确设计要求，阅读参考资料，了解它们大体内容，以便需要时查阅； 2)对设计方案及结构，设计小组应进行讨论对比，以明确优劣正误，取长补短，改进设计； 3)设计草图完成后，应交指导教师审查后再修改加深； 4)设计说明书应按规定格式编写，连同所绘图纸交指导教师审查认可后方可呈交； 5)认真做好准备，进行设计答辩；塔里木大学毕业设计 8 构选型原则 1)满足需要原则所设计的产品应最大限度地满足用户要求。应在调查分析和预测市场需要情况下的基础上，确定是否应该进行该种机械产品的设计。 2)经济合理原则所设计的机械产品应该机构先进，功能好，成本低、使用维修方便，在产品的寿命周期内用最低的成本实现产品规定功能，做到物美价廉。 3)可靠性原则在规定使用条件和规定时间内，产品能完成规定功能的可靠程度高，即运行中不出现故障。 4)最优化设计在给定的设计目标下，用优化设计方法，从若干可行方案中找到优选方案。 5)标准化原则所设计的机械产品规格参数应符合国家标准，零部件应能最大限度地与同类产品的零部件通用。 4 组合式棉秆收获机的机构设计合式棉秆收获机的基本结构如下图图 4秆收获机的装配图塔里木大学毕业设计 9 合棉秆收获机的工作原理提辊装置与拨禾轮相连，由此提供动力，提辊式拔棉秆是采用旋切原理 ,使提辊刀具在地表下一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出，同时拨禾轮弯齿抓取棉秆，由于棉秆冠较大，会卡在俩弯齿之间，棉秆随弯齿运动到横向传送带时，由于重力作用落下，由传送带传出。辊装置的设计图 4辊装置提辊式拔棉秆是采用旋切原理 ,使提辊刀具在地表下一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出。旋切刀具模型如图 4示。在旋切过程中 ,提辊刀要对土壤和棉根进行切削 ,同时由于提辊刀具的旋转作用 ,还会将切削下的土壤向后抛送。禾轮的设计图 4秆齿辊塔里木大学毕业设计 10 拨禾轮是此设备的主要部件，主要承担提取棉秆放到传送带上。采用 11 根弯齿，每根弯齿间距 20 公分，可实现任意位置拔取，任意行距，无需调整机具对准棉秆行距，实现快速拔秆，高效率工作。次拨禾轮齿采取微弯曲处理，保证抓取棉秆。而且拨禾轮齿向左倾斜，使棉秆运行到传送带上方时，由于重力作用方便下落，保证棉秆拔取高效进行。送装置的设计图 4送带传送装置是起到方便收获的作用，因为棉秆拔取后散落一地，对于后面的集中成捆运输不便，首先收获量太大，所以传送装置安置在滚轴下面，由传送带直接将拔取的棉秆传送至一边，便于集中打捆。以此，大大减少了劳动力，提高了效率。 5 组合式棉花拔秆机的设计计算与校核动机的选择根据资料得主轴的转速在 800 /分，按机械设计实用手册推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比图即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配。由机械设计课程设计手册综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，选定电动机型号为选电动机的额定功率 P=载转速 n=800r/传动比适中，传动装置结构较紧凑。塔里木大学毕业设计 11 要参数如下表电动机型号额定功率 /载转速 /（ r/ 堵转转矩最大转矩质量 /100L 00 2 辊装置拔棉秆的阻力分析提辊式拔棉秆是采用旋切原理 ,使提辊刀具在地表下一定深度旋切土壤 ,同时将棉秆从根部旋切拔出。在旋切过程中 ,提辊刀要对土壤和棉根进行切削 ,同时由于提辊刀具的旋转作用 ,还会将切削下的土壤向后抛送。另外 ,提辊式拔棉秆机械还要克服前进阻力。因此 ,提辊式拔棉秆机功率消耗可表示为（ 5 式中旋切功耗；抛土功耗；旋切部件前进滚阻功耗。 1）旋切功耗 c o 2 F s p ）（）（（ 5 式中：刃角；土壤与刀的滑动摩擦系数； F 刃面上的法向力（ N）； k 单位刀宽刃口切削阻力（ N）； b 刀宽（ m） 10 2）抛土功耗 gN （ 5 式中： Q 每秒抛出土量（ kg/s）； H 将土壤提升到抛土出口的高度（ m）； T 土壤与刀表面的摩擦力 (m/s)； m/s)； N)； m)； m/s)； M 3)旋切部件前进滚阻功耗。塔里木大学毕业设计 12 r （ 5 式中 : K 一旋切比阻）（ 4321g 15； 1K 耕深修正系数； 2K 土壤含水率修正系数； 3K 植被修正系数； 4K 作业方式修正系数； h入土深度（ m）； V作业速度（ m/s）； B作业幅宽（ m） 13。在上面各项阻力计算中 ,参数要根据实际工作地的土壤及机具条件确定。在提滚式拔棉秆机的工作过程中 ,提辊式拔棉秆的功耗大小主要由机具牵引速度、提辊直径、耕深比和提辊转速决定。通过计算分析 ,分别得出牵引速度与牵引阻力函数如图 5示 ,提辊转速与功率消耗函数如图 5示 ,提辊直径耕深之比与牵引阻力函数如图 5示。图 5引速度与牵引阻力关系塔里木大学毕业设计 13 图 5辊转速与功率消耗关系图 5辊直径耕深之比与阻力关系由牵引阻力与各参数函数图像关系可知 ,牵引阻力与前进速度和提辊转速成正比关系 ,而与提辊直径耕深之比成反比关系。在提辊式拔棉秆作业中 ,综合考虑提辊作业效果与阻力消耗 ,并通过试验得出提滚直径与耕深之比选择为合适。在拖拉机牵引速度为 4km/h 的前提下 ,提辊转速越高 ,拖拉机功率消耗越大 ;转速越小 ,功率消耗越小 ,但是对土壤的切削力小 ,又不利于拔棉秆。综合考虑上述因素 ,根据试验 ,选择转速为 320 360r/为合适。作业幅宽为 3m、前进速度为 4km/h 以及提辊转速为 630r/ ,计算提辊在沙性土壤中的牵引功率约为 27右 14。禾轮运动轨迹分析拨禾轮是卧式收割机割晒机及全喂入式联合收割机的重要工作部件，其主要功能是 : 在拨禾轮的转动作用下，将作物引导拨向切割器 ; 在拨禾轮的扶持下，切割器完成作物的切割，塔里木大学毕业设计 14 已割作物向后推送 15。拨禾轮除随机器按一定前进速度匀速运动外，还要绕其轴心以一定的角速度做旋转运动。其工作原理见图 5示。图 5禾轮工作原理图以拨禾轮轴心地面的投影点为坐标原点 O，以地面线沿前进方向为 X 轴，以过原点向上垂线为 Y 轴，建立坐标系，且设拨板由水平位置开始以角速度逆向旋转，则压板端点 A 的坐标方程为 cX m （ 5 Rs （ 5 式中 : R 拨禾轮半径；拨禾轮角速度；机器前进速度； t 拨板由水平转过的时间；

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