平贝是药用贝母类药材的一种,其地下鳞茎含有生物碱,功效与川贝母类同。人工栽培平贝集中在长白山、张广才岭、完达山、小兴安岭等地区,种植面积大。在平贝生产过程中,收获环节直接影响平贝的品质和经济效益。若要扩大平贝种植规模、提高种植户经济效益,必须实现生产的规模化、标椎化和机械化。然而,种植户正使用的平贝收获机械存在着工作效率低、适应性差、贝土分离差、贝母损伤率高等问题。此外,现有的平贝收获机械并不针对整个收获流程,而是针对收获中的某个环节,收获过程仍需大量人工进行衔接,耗费大量时间和劳动力,不利于提高平贝机械化生产。为此,本文研制一种平贝收获机,对其关键的部件进行设计和参数优化,并对整机进行田间实验,其研究内容如下:(1)通过对平贝种植基地实地调研,获得平贝收获工艺流程和现有收获设备优缺点,确定整机设计方案。(2)利用SolidWorks软件,对平贝收获机进行设计。平贝收获机由牵引模块、进料模块、筛选模块组成,各模块相对独立性较强,有利于后续局部升级维护。通过虚拟样机,对平贝收获机的工作原理和传动方式进行验证,缩短研发周期,降低研发成本。(3)对整机关键零部件进行设计。对固定挖铲进行设计确定挖铲入土角和挖铲刃斜角;对升运链进行设计,确定升运链倾角和线性速度;对筛选部位进行运动分析,确定了平贝和贝土在筛网上行、下行、跳动的条件,对筛网运动轨迹进行模拟;对筛选性能影响最大的偏心轮进行优化,确定了偏心轮角速度为340r/min,偏心距为20mm;对筛选部位最易损坏的连杆进行疲劳分析和模态分析,保证了整机运行过程中的可靠性与安全性。(4)整机进行田间实验,验证整机工作性能,确定最佳参数组合。以收获机挖掘深度、筛网倾角、运行速度为自变量,采用中心组合设计方法,研究各自变量及其交互作用对损失率和损伤率的影响。通过响应曲面优化法计算得到最优的工作参数:挖掘深87.14 mm,筛网倾角9°,行进速度3.35 m/s。此工作条件下平贝损失率为1.73%,损伤率为1.70%,达到既定设计要求。