摘要

针对桂北丘陵山地、黏湿农田等复杂作业场景下，传统轮式红薯收获机易打滑下陷、薯块损伤率高，且国内现有收获装备多依赖燃油动力、功能单一的问题，本研究以小规模种植户高效低损收获需求为导向，设计一款履带式绿色能源红薯收获机。研究旨在替代人工切茎、挖掘、振土等繁琐工序，实现红薯收获全流程自动化，填补丘陵黏湿地区红薯机械化收获的技术空白，同时响应绿色农业发展需求，降低作业污染与农户成本。
整机设计深度融合红薯垄作农艺要求，核心结构凸显针对性与创新性：采用履带式行走机构，通过增大接地面积降低接地比压，解决传统轮式设备在黏湿土壤的通过性难题；动力传动系统选用链传动，适配挖掘、振动输送等多部件分散布置需求，保障动力传递稳定；创新设计 7 片并列式挖掘铲，适配 70-80cm 垄距与 25-30cm 薯块埋深，配合振动上料杆与输送杆实现薯土分级分离，减少薯块碰撞损伤；动力源采用磷酸铁锂电池组，兼顾续航能力与田间环境适应性，避免燃油机型的污染问题。
通过有限元仿真对核心部件挖掘铲进行静力学验证，结果表明其强度与刚度满足田间作业要求，最大应力与变形均在安全范围，无塑性变形或断裂风险。该收获机结构简单、操作维护便捷，可有效提升红薯收获效率与商品价值，降低种植户劳动强度，适配中小地块及丘陵复杂地形。其研制对推动农业机械化在小规模生产中的普及、助力乡村振兴具有重要意义，也为同类根茎类作物收获装备的设计开发提供了有益参考。

关键词：履带式；红薯收获机；结构设计；仿真分析

摘要 II
ABSTRACT III
目录 I
1 绪论 2
1.1 选题的背景 2
1.2 选题的目的及意义 3
1.3 国内外研究现状 3
1.3.1 国外研究现状 3
1.3.2 国内研究现状 4
1.4 主要研究内容 5
2 履带式红薯收获机总体方案设计 7
2.1 红薯种植农艺 7
2.2 红薯基本物理参数 8
2.2.1红薯植株物理参数 8
2.2.2红薯根茎形状尺寸 8
2.2.3红薯薯块力学与物理特性 8
2.3 总体设计方案 9
2.4工作原理 10
3 履带式红薯收获机总体结构设计 12
3.1 履带式红薯收获机电池计算 12
3.1.1基础参数 12
3.1.2各耗电部件功率计算 12
3.1.3 整机总功率与电池参数计算 13
3.2履带设计计算 14
3.2.1牵引性能计算 14
3.2.2转向最大驱动力矩的分析与计算 15
3.3.3承重轮设计 19
3.3挖掘铲设计 22
4 关键零部件有限元仿真 28
4.1 有限元软件介绍 28
4.2有限元模型简化 29
4.3 挖掘铲材料选择 30
4.4挖掘铲网格划分 30
4.5挖掘铲约束载荷施加 31
4.6 结果分析 32
结论 35
致谢 30
参考文献 30