1、（二） 研究内容 1（三）现代玉米收割机的历史与发展现状 11.玉米收割机的现状及各国玉米收割机的发展历程 12.我国玉米收割机的发展历程 23.玉米收割机械化的发展趋势 2二、 需要改进玉米收割机的系统及存在的问题 2三、 玉米收割机的主要部件 3四、 玉米收割机的改进 3（一） 玉米收割机内部功能的改进设计 31.玉米收割机作业功能的整合重组 42.玉米收割机整体功能的实现 5（二） 玉米收割机外部形态的改进设计 61.仿生设计方法在玉米收割机形态设计中的运用 72.形体的加减法在玉米收割机形态设计中的运用 7（三） 改进效果 8五、 结语 8参考文献： 8致谢 10内容摘要我国是个农业大
2、国，玉米种植遍布南北，农民需要在玉米成熟之后花费大量人工时 间来进行剥皮剥粒等活动，然而随着我国农业机械化的进行，出现了各种玉米收割机。 但是玉米收割机的型号多种多样，各有优点和缺点，并不能适合所有的玉米种植地。因 此，本文主要研究了将玉米收割机进行改进设计来优化玉米收割机的性能和外观。在内 部功能上进行整合达到提高效率的目的，在外观形态上也进行重新设计达到美观的要 求。玉米收割机缩短了农民的工作周期，提高了农业生产的效率。改进的玉米收割机有 利于提高农业产量，有利于玉米收割机的功能的优化，同时适应不同的土地区域，在外 观上也满足了大众的审美观。关键词：玉米收割机 改进 内部功能 外部造型Ab
3、stractChina is a large agricultural country, corn planting throughout North and south, farmers need to spend a lot of time to carry out artificial thin shelling and other activities in the corn matures, however, with the development of Agriculture Mechanization in China, the emergence of a variety o
4、f corn harvester, but corn harvester models varied, each has advantages and disadvantages,and not suitable for all the corn planting. Therefore, this paper mainly studies the improvement design of the corn harvester to optimize the performance and appearance of the corn harvester. In order to achiev
5、e the purpose of improving the efficiency of the internal functions, the appearanceof the re design to achieve the requirements of the beautiful. The corn harvester shortens the working cycle of the farmers and improves the efficiency of agricultural production. The improved corn harvester is benefi
6、cial to the improvement of agricultural output, which is beneficial to the optimization of the function of the corn harvester, and at the same time to adapt to different land area, and also meet the publics aesthetic concept in appearance.Key words : Corn harvester; improvement; internal function; e
7、xternal modeling文献综述兰永青的玉米收割机开发现状与长远意义探析一文中主要研究玉米收割机的开 发现状以及玉米收割机开发的长远意义。 在文中作者提到在我国的玉米开发机械化程度 普遍偏低，尤其是在山西一带的丘陵地区玉米机械化的程度更是得不到发展，在分析原 因的过程中发现主要原因有玉米收割机的适应性偏低，从设计角度分析，在地形复杂而 且作业面积小的丘陵地区现有的玉米收割机很难工作适应地形。寇雪梅等人在基于移动 4G 的株距自适应玉米收割机优化设计中主要是设计了 一种基于移动 4G 的自动适应株距的玉米收割机，目的是为了能够帮助提高玉米收割机 的工作效率，降低漏采率，并且调整提高目前玉
8、米收割机的株距适应能力。汝晓艳和刘松岩在玉米收割机割台设计中主要是分析我国以及国外的各种型号 的玉米收割机的使用现状和发展现状，并对玉米收割机的整体机构进行了理论分析研 究。为了确保机构运行的可行性，设计了对拨禾轮和动力输入的传动轴。李佰冰在玉米联合收割机的使用与保养中提出我国在世界上拥有最多的人口是 传统的农业大国， 利用好土地资源， 有利于我国粮食的出口。 作为我国主要粮食的玉米， 随着玉米收割机的发展和普及，其产量也在逐年升高。玉米收割机的机械化程度也决定 着玉米收割机的效率的提高，随着人口的不断增多，对于粮食的需求也会越来越大，因 此，玉米收割机的普及和机械化是必要的，同时玉米联合收割
9、机的使用和保养对于农民 来说是必要的知识，更好的使用玉米收割机有利于提高效率。一、引言（一）研究的目的和意义中国是世界第二大玉米生产国家， 玉米是我国主要粮食作物， 在我国 2016 年产量达到 2.081 亿 吨，随着我国现代农业技术的发展正在不断借鉴和逐步推广，大量的粮食收获过程中的农业机械， 使人们从繁重的农作物收割中解放出来，减轻了农民的负担，提高了收割粮食的工作效率，同时也 缩短了农民工作时间，在经济收入上也有所增加。随着人们生活水平的提高和农业技术发展的不断 创新，玉米收割机也正逐步从人工收割方向转向机械化收割，单一功能化机械转向多功能的同时将 在中国取代沉重的玉米收获机。在未来的
10、玉米收割机的发展方向，必将是为了适应我国农民的不同 要求，以及适应各种地形的机械化玉米收割机，并在价格上可以适应当前的经济发展水平，在操作 上尽量简单以适应农民的理解水平。研究玉米收割机有利于我国农民更好的完成农业种植收割等问 题，有利于玉米收割机的机械化发展，对我国的农业经济发展也具有深远的意义。（二）研究内容本文主要研究了将玉米收割机进行改进设计来优化玉米收割机的性能和外观。首先，简要介绍 了玉米收割机的历史和发展现状，然后分析了需要改进的玉米收割机系统和存在的问题，然后介绍 了玉米收割机的主要组成部分，重组和整合两个方面的功能和结构，并采用仿生设计和形状切割， 以提高玉米收割机的形状。最
11、后研究设计玉米收割机在性能与外观上的改进。（三） 现代玉米收割机的历史与发展现状1.玉米收割机的现状及各国玉米收割机的发展历程与其他国家的玉米机械化发展相比，我国相对来说起步较晚而且水平较低，目前仅有六十余家 单位在研究玉米收割机的机械化生产。牵引式玉米收割机是我国最早研制和开发的机型。随着我国 经济水平的不断提高，我国的玉米收割机不断得到创新，朝着智能化的方向发展，高效的现代化发 展。玉米收割机的传动部分、收获装置、粮仓、输送带等关键部件上设有传感器来检测机器的工作 状态。在此基础上，全球卫星定位系统、地理信息系统和遥感系统也开始应用于玉米收获机上，开 始走向“精准农业”的发展方向。 201
12、4年，中国的玉米收割机产量达到 9 万台，同比增长约百分之 三十。由于播种和收获之间的差距，玉米生产的机械化技术还不是很规范，适合不同地区的、不同 栽培特性的技术规范还没有完全建立和应用起来。因此，有必要加快玉米生产技术和设备的应用程 序的关键部分测试和演示的机械化，加快中国玉米生产机械化进程。目前看来，美国等西方发达国 家已基本实现了机械自动化。1921 年，艾伦设计了世界上第一个玉米联合收割机，后来，经过几次改进，一些发达国家开始 大量投入生产和使用的基础上，这项研究，直到上世纪五十年代完成玉米收割机械化，玉米机械化 技术在生产系统的全过程中达到成熟。与纯手工用老方法收获相比，全过程机械化
13、技术中，玉米生产最突出的特点是 高功率、多功能、高效率、高舒适”。机械化收获主要以玉米果穗脱粒和秸秆收 获等，但是不适用我国的玉米种植特点。尤其是在一个较高水分的玉米穗收获损失率很大。青贮饲 料收获机是机械化设备，完成玉米收割、玉米穗和秸秆切碎收获，不满足大多数中国农村地区。随 着机械设备的发展和应用，机械技术和质量的过程也逐渐成熟，机器的基本条件已得到充分满足。2.我国玉米收割机的发展历程 目前看来，我国正处于玉米收割机的自主研发阶段，还在不断的摸索实验和示范，仅有少数的 企业可以小批量的生产玉米收割机。我国的玉米收割机主要经历了三个主要阶段：第一阶段是在从 1960 年开始，这个阶段没有定
14、型的产品，大多是引进；第二阶段是在 80 年代的末期，大量的企业 单位研发机构参与其中，主要研究方向是解决高水分玉米的问题（粮食水分含量高达 35%以上）在收获率高损伤收获粮食问题的过程中，针对农村经济和规模经营的发展现状， 对 60 种模型的研制 成功；第三阶段主要是从 2000 年之后，我国在技术上已经接近国际的先进水平，然而根据我国的地 形而言针对性却不强，适应性偏低。然而随着近年来技术水平的不断提高，玉米收割机的机械化之 路也会更为宽广。3.玉米收割机械化的发展趋势 玉米收割机机械化水平在大部分地区，尤其在中国的农村地区，我国的玉米收获机械化水平有 了很大的发展，围绕玉米种植间距、农艺
15、要求不同，科研单位和生产设计过程模型，开发了许多不 同的原则企业。考虑到玉米收获在中国的作用，重点应放在耳穗联合收割机的发展。与范围广泛的 中国的农业结构调整，畜牧业的发展，收获的农作物秸秆作为牲畜饲料的秸秆有机肥是一种自然的 方式，是秸秆饲料和肥料价值最重要的体现。玉米秸秆和穗玉米、玉米收获期、收获期玉米农民适 应传统习惯，增加了干青贮饲料，为畜牧业的农村发展提供了丰富的牧草资源，是未来发展的热点 之一。近年来，市场需求较大的悬挂玉米联合收割机，应尽快改进 3 行车型。悬挂式（背包）玉米收获机可完成玉米收获、运输、集装箱等操作，具有结构简单、性能可靠、维修方便、价格适中等 优点。该模型具有提
16、高在中国广大农村拖拉机功率利用率的优势，大大降低了农民的投资回收期。 所以从我国目前的经营模式、经济发展水平、现有农村农民朋友的能力、动力状况、悬架（背包） 玉米一段时间内的结合起来，未来农村市场仍将占有很大的份额。与谷物联合收割机配套的玉米割 台的研制，可实现多用途一体机，提高机床的利用效率。到目前为止，已有多家科研院所和生产企 业结合了谷物联合收割机的玉米收割台，具有 60 - 80 马力的谷物联合收割机割台互换。在现有的模式，提高超过模型的可靠性和稳定性，并根据电气自动化技术，应用液压机械，结合发展中国特 色和大型自走式玉米联合收割机机械化程度高的模型，是中国的玉米收获机发展的必然选择。
17、二、需要改进玉米收割机的系统及存在的问题玉米收获机是一种用于农业机械的工具，它是在成熟或接近成熟的条件下完成对玉米的收获和 秸秆的加工。是新能源开发的、新型的全自动化农业机械，减少农民的研究和发展中朋友们的劳动 强度。为农村推广玉米收获的农业机械化和低价格的加工收获玉米秸秆饲料。自走式玉米收割机是自动化程度相对较高的机械，有自己的电源和控制系统，操作方便，工作效率高，但因为成本高，普通农民难以承受。目前专门设计从事玉米收割设备，一次收割在 3 行，4行的产品是在大多数，有自己的步行，电力和控制系统。整机结构紧凑、合理配置的优点，操作灵 活、效率高、性能可靠、籽粒损失小等特点，可以有一套完整的剥
18、离，剥离、穗、秸秆或秸秆切碎 青贮操作等。缺点是价格高，不适合小地块的工作。由于技术含量高，高利润，以自行式玉米收割 机为主要开发和生产的产品。背负式的玉米收割机是跟拖拉机配套使用的，背负式玉米收割机加装车架、收获、运输、玉米 收集箱和秸秆粉碎装置，对拖拉机驾驶员操作、视觉和舒适度差；安装后，中心的转移、地块或长 途运输速度有限。但该模型具有利用率高、成本低、回收期短的优点。背负式玉米收获机一般在拖 拉机头安装脱模机构，安装耳箱和秸秆等在后面。这种收割机是比较流行的一种，因其结构紧凑， 灵活性高，可以应用于一个类型的农村经济，但它将难以安装拆卸、拖拉机的类型和大小的限制， 而农村秋收工作忙，占
19、收割机，拖拉机，会影响其他农场工作。三、玉米收割机的主要部件 玉米收获机可完成玉米窝、剥皮穗收集、干粉碎和碎茬作业，从而可以有效减轻农民的负担， 其工作原理包括杆件装置、输送装置、液压升降装置。工作部件包括玉米割台，果穗承接箱和秸秆 粉碎装置，剥皮器，破茬装置和果穗箱输送电梯组数。一个玉米收获的困难比其他谷物收获最大的 困难是：玉米的种植间距和区域的不同。所以玉米收割机对玉米割台的要求特别高，导致玉米收割 机无法实现通用性。 玉米割台作为整个玉米收获机的核心部件可以完成切割作业， 干果穗采摘工作， 收获行数决定了玉米收获机的生产能力，有两行，四行，六行以上。关于玉米秸秆，有两种秸秆的 处理方法
20、，直接破碎后返回。所以有一个缺点，不利于下一个播种；还有一种处理方法是粉碎秸秆 之后留作青贮，但是对玉米收割机有更高的要求，需要安置装秸秆粉碎后容器或抛掷装配。玉米收 割机应该还要具备剥皮的功能，在人工收获玉米的工程中，剥皮无疑是一个任务，因为这个过程是 漫长的，耗时的，而且对人体有损害的。剥离装置通常是玉米收获机的核心部件，主要由机架、清 洗装置、行走轮、进料口和进料电梯入口装置，剥皮辊、压器和出口电梯部件，也是主要因素直接 影响采集效率。四、玉米收割机的改进 通过对不同类型玉米收割机及其主要零部件的特点分析，发现目前市场上仍存在许多不足，特 别是对不同区域的用户来说，这是一个很重要的问题。
21、因此，需要改进和整合玉米收获机的各种设 计局限性和其主要组成部分，目的是提供一种解决问题的方法，可以供不同地区的农民使用。玉米 收割机的改进设计可分为两个方面，一是集成设计的内部结构，重新整合原有机器的功能，从而设 计出一种新的组合模式，提高工作效率，节省空间；另一方面是新的外观设计，通过仿生设计方法 中的应用。经典的色彩混合的重型机械，玉米收割机不再是传统的机械形式，而是给人们一种更好 的视觉体验，有一种现代的形式。（一） 玉米收割机内部功能的改进设计 通过对不同玉米收获机及其主要部件的上述分析，为了更好的满足用户的需求，对自走式玉米 收获机原使用的整合重组，提高效率和玉米收获机的利用率。为
22、了能够使玉米收割机适应不同地形 的玉米种植间距，需要在玉米收割机的收割台进行重新设计。1. 玉米收割机作业功能的整合重组通过对原有的自走式玉米收获机的内部结构分析，结合构件，相应增加了主要工作部件的相应 功能，对玉米收割机的结构进行了改进。在农业玉米耕地中，每个地方的玉米种植行距都是不一样 的，为了适应各种行距，玉米收割机需要有行距调整机构，自走式玉米收割机和原来的相比，玉米 收获机的横向距离提高了玉米割台可调整卸料板，从而改变行距，行距由导槽和框架实现轨道之间 的滑动调节。通过调整汽提板之间的距离，可以适应不同的种植间距，以满足不同地区用户的需求。在选择改进方案中，有两种方案，方案 1 是调
23、整玉米割台到最高位置，然后拿木头等物体垫起 来确定牢固后，调节调整丝杆，向右是减小行距，向左是加大行距。一般的玉米耕地行间距是 450-700mm在调整的时候要注意应先松开联接套之间的固定螺栓拾取耳机构， 联接套可以左右滑动，调整完毕后螺栓拧紧。方案 2 是调整玉米割台至最高点，用液压控制系统来控制机器的调线，向下 的移动都是液压自动控制。玉米收割机可以左右移动，实现了方向自主。综上，由于方案 1 中要求高的制造精度，操作困难，密封性能高，相比之下，方案 2 的液压系统是可控的，易于操作。从宏观上看，利用液压系统对农业机械的应用越来越普遍。因此，选择方案 2 。剥离装置安装在驾驶室的底部，节省
24、电梯的一部分，并形成设计的同时提供了更多的空间，两 套剥离装置，效率高。要是农民不想留着秸秆的话，可以将秸秆粉碎并且通过输送通道整齐放置在 田间，容易干燥后焚烧，并不会影响下一个播种季，如果农民需要作为饲料的青贮饲料，它可以很 容易地收集。如图 1 所示结构图。注：1.玉米割台2.果穗承接箱3.秸秆承接箱4.第一升运器5.发动机6.剥皮装置7.第二升运器8.根茬破碎装置9.秸秆运输装置10.摘穗板11.电机12.秸秆粉碎装置图1玉米收割机改进部分零件图2.玉米收割机整体功能的实现改进的玉米收获机不仅能完成玉米摘穗机、卷筒、剥皮、果穗收集，干碎、碎茬的工作，但也考虑到玉米收割机和不同农民收获玉米
25、的实际需求的差异，提高了玉米收获机的通用性。要实现整 个功能的过程是从玉米植株进入，在一组玉米植株的作用和相对旋转力的耳朵，耳箱，第一台电梯， 到达剥皮装置、果穗剥皮通过第二电梯直接进入果穗箱后，完成收粮；玉米秸秆直接进入秸秆粉碎 装置，粉碎后的秸秆为秸秆进行箱，然后通过鼓风机和玉米秸秆输送，在后轮的最后一根玉米秸秆， 秸秆和车轮避免滚动。玉米收获机的改良装配图如图 2。玉米从这里迅入果瞬iI将玉米剥皮惜味进入图2玉米收割机改进装配图在综合了背负式和自走式玉米收割机的优缺点之后，改良的玉米收割机继承了优点避免了缺点。对 自走式玉米收割机的玉米收获，不仅提高了玉米收获的功能，将切断割台也可以成为
26、运输车辆，提 高利用率。下图为改进后的玉米收割机的整体效果图。8 b C图3玉米收割机改进后的整体效果图（二）玉米收割机外部形态的改进设计提起玉米收割机在人们的脑海中也许想象的就是丑陋而且笨重的机械，然而随着我国技术发展 的进步，人们开始在它的外观上发挥想象，不仅在功能上满足人们的需求，在外观上也尽力满足人 们的审美要求。在产品形式的考虑，更大程度上取决于产品的功能和结构，特别是对极端恶劣的农 业机械的功能要求，因此，结合产品的功能、结构和使用的环境，整体造型设计方法仿生设计和形 状的玉米收割机割。1.仿生设计方法在玉米收割机形态设计中的运用人的创造力是来自于模仿的，自然是物质的世界，自然的无
27、限信息传递给人类，它激励着人类 的潜能和想象。仿生设计是工业设计中常用的一种设计方法，通过抽象生物性的进化，结合产品属 性的功能和结构，进而衍生出一种新的形式，以满足人们对美的追求。仿生不是完全充满生物原型, 而是基于生物原型，通过创造性思维，两次甚至几次得到产品设计创新。考虑到良好的功能的形式 要求，选择仿生必须分析它，找到匹配的各种功能的产品，最后此次设计通过模仿大黄蜂的颜色和 造型来设计玉米收割机的外形，见图 4。图4玉米收割机改进后进口模型2.形体的加减法在玉米收割机形态设计中的运用曾经有一位美国心理学家提出过一种创新思维的方式，将已知的项目列出来通过对这些问题从 不同角度发问来获得新
28、的灵感。通过这种思维方式，然后以一个简单的几何形式为基本元素，使用 加法和减法的形式，切割和其他方法可以创建任何需要的身体。以矩形单元为基本单元，通过几何 体的加法运算，构思了玉米收获机的整体形状。使用这种方法的优点是它不会限制人们的思维，不 会与现有的产品相似，而分割的形状是对现代审美观的转变和提炼的形状。图 5为收割机外形效果图。图5改进后的玉米收割机车身效果图（3）改进效果通过对玉米收割机内部功能和外部形态的改进，使玉米收割机更能满足农民的需要。在现有的 基础上，玉米收割机是与原来相比有所改善，与背负式玉米收割机相比，改进玉米收获机在安装和 拆除中的问题；与自走式玉米收割机相比，改进后的
29、玉米收割机，除去运输车头也可以提高利用率 率，两套剥离装置和电梯，获得更高的效率，卸料板割台可调整距离。以上改进，为了解决在玉米 收获行距不同地区不统一的问题，人类的秸秆处理方法。不仅可以统一的掺入、便于焚烧和农民回 收青贮，提高了玉米收割机的整体造型与现化设计，打破了以往传统的玉米收获机的造型，更符合 现代人的审美需求。五、结语产品形态离不开其功能内容和产品形式的任意变化，这种关系的内容是由产品本身与产品本身 的关系的逻辑决定的。在这个过程中提高设计的玉米收割机的内部功能和外部形态，“共识”是一 个必须遵守的法律，不仅实现了满足用户需求的整体功能，但也与现有产品的区别，体现了创新性 和先进性
30、。通过提高玉米收获机械的设计，玉米收获机的功能，不仅可以适应不同地区的用户需求, 在中国农业机械化发展的趋势，而且在一个更现代的形式感。1邱红梅，沙继波.4YG-1型玉米收割机的改进设计J.新疆农机化，1999（6）:22-22.2寇雪梅，杨静宜，崔建弘，等.基于移动 4G的株距自适应玉米收割机优化设计 J.农机化研究,2016,38（7）.3陈荣伟.玉米联合收割机摘穗装置的改进设计 J.科技风,2013（9）:24-24.4柳宁，孙桓五，陈新志，等.4YZP-2型玉米收割机转向侧倾稳定性的研究 J.中国农机化学报,2014,35（6）:38-41.5柳宁 .4YZP-2 型玉米收割机侧倾稳定
31、性的研究 D. 太原理工大学 ,2014.6王想到 . 玉米联合收割机总体分析及底盘结构优化 D. 河南科技大学 ,2014.7赵科卫 , 王洁琼 . 对 4LZY-2A 玉米收割机的改进设计 J. 农机科技推广 ,2010（8）:57-58.8汝晓艳 , 刘松岩 . 玉米收割机割台设计 J. 华夏地理 ,2016（8）.9李军榜 , 庞秀兵 . 玉米联合收割机的设计要点及使用方法 J. 中国科技投资 ,2016（15）.10林漫亚 . 改进设计提高收割机的技术性能 J. 农机科技推广 ,2016（4）.11孙金华 . 玉米收割机摘穗辊的设计 J. 中国农业信息月刊 ,2015（8）.12张亚萍，王军.自走式玉米收割机液压系统设计及常见故障维修J.农业技术与装 备,2015（12）:65-68.致谢从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。老师不仅在学 业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向我的老师致以诚挚的谢意和 崇高的敬意。感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有
