一、论文选题的目的和意义

1.本课题研究的目的

我国是农业大国，马铃薯是我国重要的农作物，在我国广大地区都有种植，特别是在我国北方地区，马铃薯由于其产量高、种植条件低、生长周期短等特点，得以大面积推广种植。但是在装箱入库储存或者上市售卖的过程中，马铃薯的品质不同往往需要分开储存和售卖。

人工分选则费时费力，而且准确性无法保证，再加上人工分拣耗时过长，也不利于马铃薯的储存，而且在分拣过程中会对马铃薯造成损伤。因此需要一种高效稳定的马铃薯自动分级包装机来完成相关作业。

2.本课题研究的意义

马铃薯作为中国的主要农作物之一，其生产的过程应该在整个生产、粗加工、精加工过程中都进行机械化高速、高效完成。同时，通过让将机械的加入，使得马铃薯的生产和加工过程更加高效且更加精细化。它在技术上发展最快，近年来发生了根本性的变化。如今，国内清洗打蜡设备功能已经较为完善，但智能清选分级技术还远远未达到成熟。在外观质量方面，关键的分级指标为形状、大小、颜色、表面质量和颜色。为了提高马铃薯产量，提高马铃薯品质，加快马铃薯收获后商品化的国际进程，进行了本次研究。

二、国内外研究现状及发展趋势

马铃薯现已成为中国重要的出口创汇产品和农业结构调整重点发展和扶持的种植品种。在消费结构和出口结构不断调整和优化的双重拉动下，马铃薯生产得到长足发展，并逐渐向主产区相对集中，优势产业带基本形成。但是中国马铃薯生产机械化发展却严重滞后，特别是用工量占生产全过程1/3以上、作业成本占生产总成本50%以上的收获作业，目前主要依靠人工完成，劳动强度大、作业成本高、效率低、损失大、成本高已成为生产发展与产业成长的主要瓶颈，国内对马铃薯机械化收获技术装备的需求日趋迫切。

发达国家对马铃薯收获技术与装备的研究开发，起步早、投入大、发展快，早已实现了专用化、标准化和系列化。中国对马铃薯机械化收获的研制虽较早，但发展十分缓慢，近年来，随着马铃薯收获机械市场需求的不断趋旺，马铃薯收获机械的研究开发进入了一个新的发展时期。可实现挖掘、清土、铺放、清选分级功能的马铃薯收获机，具有无需自带动力、结构简单、价格低廉、使用成本低等特点，较适合现阶段中国农村经济条件，具有较好的市场需求。但是长期以来，由于对马铃薯机械化收获技术缺乏深入系统的研究，壅土阻塞、秧蔓缠绕、适应性差、损失率高等机械化收获中存在的技术难题始终未能得到很好解决。

马铃薯的种植历史悠久，地域广阔，是国际公认的半干旱作物，是世界上广泛栽培的主要经济作物，同时也是主要的创汇农产品之一。马铃薯以它独有的优势，在亚洲、非洲、澳洲及南北美洲的绝大多数国家和地区均有马铃薯的种植和生产，其中，中国是世界上主要的马铃薯生产国和马铃薯消费国，同时也是最大的马铃薯出口国。

由于国外在农产品的生产加工方面机械化水平较高，在马铃薯的生产加工方面也是着眼于机械化。因此各国对于马铃薯自动分级装置的研究都比较早，而且借助于先进的传感器设备，马铃薯智能清选分级装置的自动化水平及其比较高，精度也比较理想。由于国外对马铃薯智能清选分级装置的研究和使用比较早，因此在设备整体的研究和使用方面技术水平都比较高，而且随着不断地发展，各式的马铃薯智能清选分级装置不断投入实用，使得生产速率有了很大的提高。

但是也存在一定的问题，比如说在马铃薯的分拣过程中如果出现错误分拣等问题将无法解决，只能把分拣成功率固定在一个稳定的比例范围，无法完全实现百分之百的精度，所以各种技术也在不断地探索和发展之中。如下图1所示为人工马铃薯清选分级过程示意图，如下图2所示为机械化马铃薯清选装置示意图，

图1 人工马铃薯清选分级过程示意图

图2 机械化马铃薯清选装置示意图

三、研究内容的方案设计及可行性分析

马铃薯智能清选分级平台的设计满足如下要求：马铃薯在分拣过程中能够按照大小尺寸，按照一定的尺寸范围进行自动分拣，并且实现收集。主要任务是：研究马铃薯智能清选分级平台现状和发展趋势，研究马铃薯智能清选分级平台的工作原理，分析现有各类马铃薯智能清选分级平台的功能、结构和控制，针对马铃薯收获的实际现场情况，设计一种马铃薯智能清选分级平台。主要设计内容：主要完成马铃薯智能清选分级平台的总体设计，结构设计以及参数计算并绘制工程图纸。

四、研究方法及技术路线

通过查阅资料分析马铃薯智能清选分级平台的工作原理、主要影响因素以及关键设计参数等对本次所设计的马铃薯智能清选分级平台整体机械结构有一定的了解，并根据设计要求分析所设计马铃薯智能清选分级平台所采用的机构和相关的技术要求、确定主要机械结构部分的设计，确定马铃薯智能清选分级平台的整体结构和传动装置等的设计。最后完成设计说明书，绘制整个马铃薯智能清选分级平台装配图、主要零件图。

五、研究难点及解决方法

此设计的难点有以下几点

（1） 马铃薯收获过程中环境复杂多变，而且是机器代替人类进行操作，这就对机械底部行走部分的灵活程度要求较高，通过研究分析对比各类行走机构才能完成底盘移动机构的设计。

（2） 马铃薯大小参数各异，对清选分级的驱动装置要求较高，对于质量较重的马铃薯所需的驱动装置必须能够提供足够的支持力。故需要设计一套合理的驱动方案。

（3） 因为涉及到马铃薯的智能化清选分级工作，因此所设计的平台的需要设计相应的控制方法。

拟采取的解决措施

查找资料，并与指导老师进行探讨，优化整体结构，对相关结构进行校核，验证设计的可靠性，设计合理的控制系统。

六、课题的研究进度

2020.12.10-2020.12.31 明确设计任务，收集相关资料

2021.01.01-2021.01.15 拟订功能实现原理

2021.01.16-2021.02.15 拟订总体设计方案

2021.02.16-2021.03.30 机械结构设计、绘制总装图

2021.05.01-2021.04.25 主要零部件设计计算，绘制零件图

2021.04.26-2021.04.15 控制单元设计，绘制控制原理图

2021.05.16-2021.05.25 撰写设计计算说明书

2021.05.25-2021.06.06 修改及答辩

七、参考文献

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