大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計含SW三維及7張CAD圖.zip
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計含SW三維及7張CAD圖.zip,大棚,電動,回收,總體,設(shè)計,SW,三維,CAD
中期檢查表
所屬系：XXX 專業(yè)：XXX 檢查日期：20XX年XX月XX日
學(xué)號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師姓名
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
任務(wù)書
已完成（√），進行中（ ）
參考文獻
10篇：其中外文文獻 0 篇
進度計劃表
按計劃進行（√），超前完成（ ），滯后（ ）
開題情況
已完成（√），進行中（ ）；完成字數(shù)約： 字
文獻綜述
已完成（ √ ），進行中（ ）；完成字數(shù)約：3400字
正文
已完成（ ），進行中（ √ ）；完成比比例： 10%
已完成的
任務(wù)
1、 完成相關(guān)資料的查閱
2、 撰寫完大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀及文獻綜述
3、 大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計主體方案初步確定
待完成的
任務(wù)
1、 設(shè)計說明書的撰寫
2、 大棚電動殘膜回收機總體結(jié)構(gòu)圖紙的繪制
3、 零件圖的繪制
存在的
問題
1、 設(shè)計部分零件尺寸、參數(shù)存在問題
2、 部分結(jié)構(gòu)、機構(gòu)選擇存在問題
解決問題擬
采取的辦法
查閱相關(guān)設(shè)計手冊，對比設(shè)計方案，篩選最佳方案
指導(dǎo)教師
意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
注：按表中的要求填寫，選項打鉤（√）；
設(shè)計任務(wù)書
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
設(shè)計
題目
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
題目
來源
A.生產(chǎn)實際
設(shè)計內(nèi)容：
根據(jù)地膜覆蓋給大棚內(nèi)田地帶來的白色污染問題及田地凹凸不平時收膜效率低的問題，需要設(shè)計一款能適應(yīng)大棚內(nèi)的殘膜回收機，此次設(shè)計可解決田間殘膜的滯留問題，減輕農(nóng)民處理殘膜的勞動負擔(dān)，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
完成大棚電動殘膜回收進行總體設(shè)計任務(wù)：
1.撿膜裝置的設(shè)計
2.傳輸裝置的設(shè)計
3.清掃裝置的設(shè)計
4.殘膜箱的設(shè)計
5.傳動行走機構(gòu)的設(shè)計
設(shè)計要求及主要技術(shù)參數(shù):
設(shè)計要求：工作幅寬為一米可在大棚內(nèi)靈活轉(zhuǎn)彎，能適應(yīng)大棚環(huán)境內(nèi)殘膜的回收，在人員操作收膜時應(yīng)符合人力步行跟進的速度行駛，零部件拆卸方便，便于維修。
主要技術(shù)參數(shù)：
1.工作部分寬度應(yīng)在一米。
2.傳動比采用i=2。
3.采用可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的直流電動機，電機功率要求為3KW，整機行進速度應(yīng)保持在1r/s。
4.傳動部分人工潤滑。
進度安排：
2.25—3.3 根據(jù)任務(wù)書查閱資料，了解課題設(shè)計背景及技術(shù)知識，撰寫文獻綜述。
3.4—3.18 明確設(shè)計流程，擬定合適的總體設(shè)計方案，開題。
3.20—4.5 對既定方案進行詳細設(shè)計、計算、校核。
4.5—5.17畫總裝圖，零件圖。
5.17—5.23 撰寫設(shè)計說明書。
5.23—5.25歸納整理，打印資料，準備答辯。
5.30-5.31 答辯。
專家意見：
專家簽字：
年 月 日
學(xué)院意見:
院長：
年 月 日
設(shè)計進度計劃表
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
設(shè)計題目
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
起止日期
工 作 任 務(wù)
2.25—3.3
根據(jù)任務(wù)書查閱資料，了解課題設(shè)計背景及技術(shù)知識，撰寫文獻綜述。
3.4—3.18
明確大棚電動殘膜回收機的設(shè)計流程，擬定合理的總體設(shè)計方案，開題。
3.20—4.5
對既定方案進行詳細零部件設(shè)計、完成驅(qū)動軸、傳動部分的計算和校核。
4.5—5.20
畫大棚電動殘膜回收機三維設(shè)計及總裝圖和零件圖。
5.21—5.29
撰寫設(shè)計說明書，歸納整理，打印圖紙等，審查全部資料。
5.30-5.31
再次審查圖紙、說明書，準備答辯。
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
設(shè)計開題報告記錄表
所在學(xué)院：XXXX 專業(yè)班級：XXXX 20XX年 XX月 XX日
學(xué) 生 姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師姓名
職 稱
畢業(yè)設(shè)計題目：大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
審 核 小 組 成 員
姓 名
職 稱
備 注
姓 名
職 稱
備 注
開題報告記錄：
審核小組評語：
審核小組組長：（簽字）
年 月 日
學(xué)院意見：
院長：
年 月 日
設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書
學(xué)生姓名：XXX 學(xué) 號：XXX
專業(yè)班級：XXX 所在學(xué)院：XXX
設(shè)計題目：大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
導(dǎo)師對設(shè)計的評語：
技術(shù)理論比較扎實，具有一定的獨立解決問題的能力，學(xué)習(xí)態(tài)度比較認真。設(shè)計選題能夠解決實際問題，經(jīng)查閱相關(guān)資料確定的設(shè)計方案比較合理。繪制的二維圖與三維圖比較符合制圖規(guī)范，達到了畢業(yè)設(shè)計的要求。課題中設(shè)計的大棚電動殘膜回收機雖然在地表殘膜回收效果不錯，但是未能解決深層土壤中的殘膜問題，總體來說課題設(shè)計已經(jīng)達到了畢業(yè)設(shè)計所期待的結(jié)果。
成績評定：
是否同意答辯：
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
設(shè)計答辯評分表
評分指標
分
值
評 價 內(nèi) 容
得分
設(shè)計選題
10
選題有重要理論意義或?qū)嵱脙r值。立題依據(jù)充分。
文獻引用
8
閱讀、引用文獻資料較廣泛，較全面了解本領(lǐng)域?qū)W術(shù)動態(tài)，綜合分析能力較強。
設(shè)計難度
及工作量
13
難度較大，工作量大。
設(shè)計成果
的創(chuàng)新性
13
有獨到見解，有較大的創(chuàng)新性成果。
理論基礎(chǔ)與科研能力
16
具有堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識，具有較強的獨立從事科研工作的能力，設(shè)計方法和技術(shù)體系能實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容。
設(shè)計能力
20
1、設(shè)計說明書條理清楚，層次分明，語句通順，語法正確；設(shè)計概況簡明扼要，計算數(shù)據(jù)準確，表述正確。
2、圖樣符合國家標準，圖面整潔、線條清晰、字跡工整。
答辯報告
10
能簡明扼要、重點突出地闡述設(shè)計的主要內(nèi)容，有新見解，結(jié)論明確；時間掌握恰當(dāng)。
回答問題
10
思維敏捷，邏輯性強，準確流利地回答各種問題。
總 分
100
注：本表為答辯小組成員評分用表，評分標準參照《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評定參考標準》。
設(shè)計答辯記錄表
所在學(xué)院：XXX 專業(yè)班級：XXX 時間：20XX 年 XX月XX日
學(xué) 生 姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師姓名
職 稱
畢業(yè)設(shè)計題目：大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
答 辯 小 組 成 員
姓 名
職 稱
成 績
姓 名
職 稱
成 績
答辯小組評語：
答辯小組組長：（簽字）
年 月 日
答 辯 成 績：
文獻綜述
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
摘要：地膜的大力推廣使用明顯提高了土壤的溫度、保持了土壤水分、維持了土壤的結(jié)構(gòu)、并且有效的防止了害蟲對農(nóng)作物的侵害，因此地膜的廣泛使用得到了大面積農(nóng)田的普及并極大地促進了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展速度。但是由于地膜在土壤中的大量殘留和無法有效的清除，形成的殘膜很難降解，這給生態(tài)環(huán)境造成巨大污染并且嚴重的危害了農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)性和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。為了有效的解決殘膜容易破碎、造成難以有效回收以及在作業(yè)過程中將秸稈與殘膜相互纏擾而無法清除的問題，本次設(shè)計主要通過分析并結(jié)合理論對殘膜回收機的收膜部件和清理裝置，并結(jié)合國內(nèi)外殘膜回收技術(shù)的研究方法歸納以及經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)
上，給與提出了依靠可伸縮撿膜齒來實現(xiàn)撿膜的理論方案。
關(guān)鍵詞：地膜；撿膜齒；殘膜回收機；
1大棚電動殘膜回收機的類型分析
（1）苗期殘膜回收機 在中期作業(yè)時，玉米、棉花和其他作物揭膜回收，此時由于地膜使用時間短、受損程度低，有于收膜，收集塑料薄膜后，同時進行中耕。具有代表性的型號有東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的 MS-2 型苗期殘膜回收機和農(nóng)科院農(nóng)機化所研制的 MSM-3 型苗期殘膜回收機，殘膜回收率在 85% 以上，損傷率在 1% 以下，其配套功率為 18.38kW 小型四輪拖拉機，單機生產(chǎn)率 0.3hm2/h，其收膜部件均采用帶齒的卷膜輪，將起膜鏟鏟起的殘膜挑起、收集，收膜工作部件不需動力驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單、使用和調(diào)整方便、工作可靠、幼苗傷害率低、收凈率和生產(chǎn)率較高；缺點是揭完膜后水分很容易蒸發(fā)，且水源要求很高。此外，缺乏塑料薄膜的抑制也會導(dǎo)致雜草的生長，因此大部分鋪設(shè)滴灌帶的地區(qū)如地區(qū)，不適合苗期揭膜。
（2）秋后殘膜回收機 秋后殘膜回收利用是當(dāng)前研究的熱點，秋后殘膜回收機主要用于苗期不易發(fā)現(xiàn)殘膜的區(qū)域和作物，收獲后必須回收塑料薄膜。由于薄膜的老化和農(nóng)作物秸稈的作用，殘膜難以回收，一般有必要與秸稈還田機配合作業(yè)，但由于秸稈還田機留茬高度的限制，留茬掛膜嚴重，根茬上殘片的尺寸一般很小，殘茬塑料薄膜的回收更加困難。目前，一些地區(qū)在操作中會先拔棉稈，然后收膜，這種工藝避免了根茬掛膜的問題，因為棉花的根系發(fā)達，棉花根莖帶出大量的土壤，且大部分泥土處理不好，落在未撿拾過的地膜上，使后續(xù)作業(yè)更加困難。秋后塑料薄膜回收機的工作原理根據(jù)不同的回收機構(gòu)可分為鏈條式拾取機構(gòu)、偏心伸縮桿式拾取機構(gòu)、薄膜拾取彈齒機構(gòu)和吸氣式拾取機構(gòu)。
（3）春播前殘膜回收機 為了最大限度地減少殘膜量，根據(jù)春播前土壤開始松動、便于將殘膜與土壤分離的特點，開發(fā)了春播前殘膜的回收方法。在這一點上，大部分田間的殘膜已回收，殘膜很少留在表面，大部分是距地表 0.2m 內(nèi)的碎片化殘膜，撿拾起來有一定的困難。目前開發(fā)的機器主要有兩種，一種是利用傳統(tǒng)的耙式將田間殘膜摟起來，經(jīng)過一定量的收集后堆放在一起。該方法結(jié)構(gòu)簡單、消耗少，但是拾取效果差，如果有風(fēng)，會造成二次污染。另一種是采用風(fēng)吹式，即采用薄膜拾取輪等拾取田間殘膜，然后在風(fēng)扇的作用下吹入網(wǎng)箱。該機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、拾取效果較好，缺點是只能收集表面的殘膜，若殘膜處于的位置過深，土壤中混合殘膜，很難有效對其進行分離，相關(guān)研究結(jié)果表明，只能去除殘留在距地表 0.002 ～ 0.003m 的薄膜。該機器的主要特點是膜破損率不影響機器工作性能，工作部件不容易纏繞膜，膜袋收集的殘膜沒有二次污染且易于運輸。
2國內(nèi)外大棚電動殘膜回收機研究現(xiàn)狀及市場分析
隨著地膜覆蓋技術(shù)的長期應(yīng)用，殘膜回收現(xiàn)已成為許多國家不得不面對的一大棘手問題。英國和前蘇聯(lián)主要是采用懸掛式收膜機，工作時松土鏟將壓膜土耕松，然后將殘膜收卷到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上，收下的膜清洗干凈卷好備用。日本土壤主要是火山灰土，土質(zhì)疏松，而且地膜強度大，覆蓋期相對短（45～90d），清除時可保持較大片塊，利于收膜。歐美國家為防止殘膜污染危害，一方面推廣使用高強度、耐老化地膜，可以連續(xù)使用2～3a。采用收卷式回收地膜。另一方面，積極開發(fā)研制新型地膜，如可降解地膜，使殘膜經(jīng)一定時期自動分解成無害物質(zhì)混入土壤。法國研制的卷筒式收膜機，工作時起膜鏟翻松土壤，并起出地膜，由人工將地膜纏在卷膜筒上。機組前進時，地輪帶動卷膜筒旋轉(zhuǎn)，將回收的地膜卷在卷膜筒上。以色列是研究殘膜回收機起步較早的國家之一，利用收卷機來回收殘膜，效果較好。以色列A.V.I公司研制的收卷式回收機利用液壓馬達驅(qū)動收卷工作部件。同時控制收卷部件的轉(zhuǎn)速與拖拉機行進速度相適應(yīng)。
國內(nèi)使用的塑料薄膜，薄膜薄、拉伸強度低，膜覆蓋后由于在大自然與人為作用下，老化嚴重，國外收卷式地膜回收機具很難適應(yīng)我國的情況。由于我國大部分地區(qū)農(nóng)作物收獲后的地膜在田間滯留時間長、易碎，主要依靠人工回收殘膜，勞動強度大、成本高，不能有效回收碎膜。我國對塑料薄膜回收機的研究最早在 1982年，迄今為止塑料薄膜回收機已發(fā)展為幾十種類型，根據(jù)農(nóng)藝要求和膜回收時間，國內(nèi)殘膜收集器主要分為育苗揭膜機械、秋后回收機械和春播前回收3 種類型。
目前回收殘地膜的手段主要有人工撿拾和機械回收2種方法。當(dāng)前主要是以人工撿拾為主，但人工撿拾殘地膜勞動強度大、效率低，機械回收可以克服人工撿拾的弊端，是殘地膜回收的有效方法。
3大棚電動殘膜回收機的發(fā)展方向
由于我國基本國情以及技術(shù)原因，殘膜回收機械研究相對國外較落后，還有很長一段路要走，積極研制新型實用機械及可降解地膜刻不容緩，相關(guān)部門應(yīng)給與大力支持和關(guān)注。在未來很長一段時間，可降解薄膜很難得到大面積推廣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍會使用當(dāng)前的塑料地膜，因此發(fā)展機械化和殘膜回收機械是一個更現(xiàn)實的方法，應(yīng)結(jié)合農(nóng)村的實際情況，努力提高機械效率，降低作業(yè)成本，加大秸稈還田以及收膜聯(lián)合作業(yè)的研發(fā)力度。
充分考慮農(nóng)民農(nóng)耕的實際情況，提高機具的利用率，降低使用成本。殘膜回收機要以秸稈粉碎與殘膜回收聯(lián)合作業(yè)為主要發(fā)展方向，實現(xiàn)不同作物播前、苗期、秋后的殘膜回收。提高殘膜回收效率：尤其應(yīng)該提高小片地膜的回收率。鼓勵使用標準化地膜，嚴禁生產(chǎn)和使用超薄農(nóng)用地膜，嚴格執(zhí)行GBl3735-92標準組織農(nóng)用地膜生產(chǎn)，最小厚度為0.008mm，且達到強度要求。
綜合以上所述：本課題采用可伸縮式起膜齒便于適應(yīng)地面不平整的情況，采用撿膜裝置，清掃裝置的配合將殘膜回收入殘膜兜里，行走采用伺服電機驅(qū)動便于大棚作業(yè)，方向使用手扶方式以獨輪轉(zhuǎn)動來控制，傳動裝置采用鏈傳動便于田間作業(yè)。
4大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計的注意事項
4.1確保殘膜能夠順利、連續(xù)的收到殘膜兜中;
4.2在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)撿膜齒殘膜的堆積的問題;
4.3在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)殘膜遺漏率過大的問題;
4.4 該裝置整體上結(jié)構(gòu)簡單，零部件安裝、更換方便，工作穩(wěn)定，殘膜回收效果好。
參考文獻:
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[9]謝建華,侯書林,付宇．殘膜回收機彈齒式撿拾機構(gòu)的運動分析與試驗［J］.農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2013,44(1):94－99.
[10]任萍,胡斌,羅昕.1MSF－2型立桿式地膜回收機的研制［J］.農(nóng)機化研究,2016,38(9):136－140.
大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計
摘要：隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展大棚蔬菜種植成為主要蔬菜種植形式，大棚蔬菜種植在育苗期間大多采用塑膜來覆蓋保溫，使種子具有適宜的生長環(huán)境。在蔬菜收獲后地膜的回收成為農(nóng)民的一大難題，塑膜的使用給農(nóng)民帶來了豐收，隨之也帶來了土地污染問題。當(dāng)下地膜回收機的動力源仍處于懸掛形式機械體形過于龐大，對于溫室大棚的殘膜回收作業(yè)有著一定的限制?；谏鲜鰡栴}，對殘膜回收機整體結(jié)構(gòu)做出了新的設(shè)計方案，整機由以下裝置組成：撿膜裝置、傳輸裝置、清掃裝置、殘膜箱、動力行走裝置。該大棚電動殘膜回收機設(shè)計主要完成了以下工作：撿膜裝置的設(shè)計在結(jié)構(gòu)形式上進行創(chuàng)新設(shè)計以便于撿膜齒適應(yīng)土地凹凸不平的情況；殘膜傳輸裝置設(shè)計針對形狀大小不一的殘膜形式進行了彈簧齒形結(jié)構(gòu)設(shè)計；清掃裝置設(shè)計采用橡膠刷循環(huán)清掃形式；殘膜箱的設(shè)計針對清理形式做出新的開口方案；動力行走裝置設(shè)計針對土地環(huán)境適應(yīng)性確定了以前部兩大輪驅(qū)動，后方一獨輪控制轉(zhuǎn)向的設(shè)計方案；整機使用solidworks進行3D建模和2D繪圖。工作原理:在電動機的帶動下前進摟膜，撿膜齒可隨著土地高低進行上下浮動由限位銷控制，同時傳輸機構(gòu)與清掃機構(gòu)轉(zhuǎn)動依次由兩機構(gòu)將殘膜傳輸至殘膜箱中完成作業(yè)。此次設(shè)計一種新型的大棚電動殘膜回收機，對于處理殘膜污染，減輕農(nóng)民勞動負擔(dān)具有重要意義。
關(guān)鍵詞：地膜；撿膜；大棚電動殘膜回收機
General design of electrical residual membrane recycling machine in greenhouse
Abstract: With the development of agricultural technology, greenhouse vegetable cultivation has become the main form of vegetable cultivation. Plastic film is mostly used to cover and heat preservation during seedling cultivation in greenhouse, so that seeds have a suitable growth environment. The recovery of plastic film after vegetable harvest has become a major problem for farmers. The use of plastic film has brought farmers a bumper harvest, and also brought about the problem of land pollution. At present, the power source of plastic film recycling machine is still in the form of suspension, which is too large for the greenhouse plastic film recycling operation. Based on the above problems, a new design scheme is made for the overall structure of the residual film recycling machine. The whole machine consists of the following devices: membrane picking device, transmission device, cleaning device, residual film box, power walking device. The design of the electric residual film recycling machine in the greenhouse mainly completes the following design: innovative design of the structure of the membrane picking device is carried out in order to make the membrane picking teeth adapt to the uneven situation of the land; the design of the residual film transmission device is based on the design of the spring tooth structure for the residual film of different shapes and sizes; the design of the cleaning device is in the form of rubber brush cycle cleaning; and the design of the residual film box. A new opening scheme is made for the cleaning form; the design of power walking device determines the design scheme of one-wheel steering control after two previous wheels driving according to the adaptability of land environment; the whole machine uses SolidWorks for 3D modeling and 2D drawing. Working Principle: Driven by the motor, the film pick-up teeth can float up and down with the height of the land and be controlled by the limit pin. At the same time, the transmission mechanism and the cleaning mechanism rotate in turn from two mechanisms to transmit the film to the residual film box to complete the operation. The design of a new type of greenhouse electric residual film recycling machine is of great significance for the treatment of residual film pollution and the reduction of farmers'labor burden.
Key words: membrane；membrane collection,；shed electrical residual membrane recycling machine
目錄
1緒論 1
1.1研究背景 1
1.2殘膜回收機發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3研究目的和意義 1
2總體方案的設(shè)計 3
2.1大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計的注意事項 3
2.2殘膜回收的方法及方案確定 3
2.3機架的設(shè)計 3
2.4撿膜裝置設(shè)計 4
2.5殘膜傳輸裝置設(shè)計 4
2.6清掃裝置設(shè)計 5
2.7殘膜箱改進設(shè)計 5
2.8行走機構(gòu)設(shè)計 6
2.9傳動機構(gòu)的設(shè)計 7
2.10方向控制機構(gòu)設(shè)計 8
2.11大棚電動殘膜回收機總體裝配 8
3部件選擇與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 9
3.1電機的選擇 9
3.2軸承的選擇 9
3.3傳動比的分配 9
3.4各軸運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù) 10
3.5鏈傳動的設(shè)計計算 10
3.6驅(qū)動軸的校核 12
4總結(jié)與展望 13
4.1主要研究總結(jié) 13
4.2展望 13
參考文獻 14
致謝 15
1緒論
1.1研究背景
地膜鋪蓋技術(shù)是我國在七八年經(jīng)對外科學(xué)技術(shù)交流時在日本引進的，隨著地膜技術(shù)的推行，將我國納入了科學(xué)種植的隊列中，引進塑料薄膜技術(shù)，大大提高了國家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和產(chǎn)量。與此同時，生產(chǎn)力的解放改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，增加了農(nóng)民的收入。地膜覆蓋技術(shù)在減輕病蟲害、增加作物所需溫度，降低雜草的生長，提高土壤肥力及集蓄水有著顯著作用，在雨水多的季節(jié)還可以保持土壤的濕度使作物不被雨水浸泡，在整體上可以增快作物的生長和發(fā)育，使成熟所需日期大大縮短并且增加作物的產(chǎn)量。地膜鋪蓋技術(shù)已經(jīng)成為我國重要的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，現(xiàn)今地膜鋪蓋技術(shù)適用范圍廣泛在西瓜、白菜、藥材和豆角等幾十種作物，地膜鋪蓋技術(shù)已成干旱地區(qū)、溫差較大地區(qū)的節(jié)水與保溫的核心技術(shù)。
我國雖然使用地膜鋪蓋技術(shù)遠晚于歐美國家，但是我國地膜使用面積和使用量都是世界前列。“中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒”中的數(shù)據(jù)顯示:九三年作物地膜鋪蓋面積為572.19萬hm2到一四年全國地膜使用已經(jīng)有1814.03萬hm2; 1993年薄膜使用量為37.5萬噸，2014年增加至144.1萬噸，在九三年到一四年這21年間使用地膜量和面積飛速增長[2]。鋪膜技術(shù)的使用為農(nóng)民帶來了豐厚的經(jīng)濟收入，同時忽略了地膜使用后造成的危害。塑料薄膜的殘留會改變農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，影響作物根系的吸水和生長。隨著時代的發(fā)展，勞動力成本不斷增加，殘留薄膜污染嚴重，因此機械殘膜回收設(shè)備的使用已成為主流，此次設(shè)計大棚電動殘膜回收機以加快大棚殘膜污染治理，減輕勞動力為目的，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
1.2殘膜回收機發(fā)展現(xiàn)狀
國外的英國和前蘇聯(lián)的地膜回收機主要是懸掛式，由松土機構(gòu)使土松開對地膜的壓制，薄膜通過輥組將薄膜卷到金屬網(wǎng)上，卷收的薄膜經(jīng)洗刷后可再次使用。由于土壤質(zhì)量和覆蓋時間較短，日本回收時可以保持地膜的大片完整性，可采用卷集式回收機。在歐洲和美國，使用較厚塑料膜可連續(xù)使用兩到三年，采用的是卷集式回收設(shè)備[4]。法國采用卷筒式回收設(shè)備，工作時先將土壤翻松起出地膜人工將地膜一端固定在卷筒上，隨之前進卷膜。以色列A.V.I公司制造的地膜回收機采用液壓馬達作為卷集部件的驅(qū)動，同時控制收卷部件的轉(zhuǎn)速以匹配拖拉機行進速度[3]。
國內(nèi)塑膜較薄使用后破碎嚴重卷集式回收機很難作業(yè)，我國在八二年開始研究殘膜回收機開始至今已有幾十種類型，根據(jù)農(nóng)藝要求和地膜回收時間，國產(chǎn)殘膜回收機主要分為三種：育苗揭膜機、秋后回收機和春播前回收機。國產(chǎn)殘膜回收機的工作方法分為：摟集式、氣吸式、火燒式、鏈齒耙式、旋耕式、夾指鏈式、擺桿驅(qū)動式等。
1.3研究目的和意義
有許多種類的覆蓋薄膜，隨著工業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)中使用的覆蓋膜也在增加。地膜種類繁多農(nóng)田主要使用的薄膜厚度較薄多為一次性，農(nóng)田使用一次性薄膜這也使土壤承受著不同程度的白色污染，在作物成熟后的殘膜回收困難的問題也逐漸呈現(xiàn)出來，由于我國基本國情以及技術(shù)原因，殘膜回收機械研究相對國外較落后，還有很長一段路要走。并且我國的殘膜回收機的適應(yīng)性還不太完善，對于大棚地膜回收的機械目前市場上還沒有太多的種類可選。因此設(shè)計一臺成本低、生產(chǎn)效率高，收膜效果好可針對大棚內(nèi)作業(yè)的機械設(shè)備具有重大意義。
2總體方案的設(shè)計
2.1大棚電動殘膜回收機總體設(shè)計的注意事項
（1）確保殘膜能夠順利、連續(xù)地收到殘膜箱中。
（2）在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)撿膜齒殘膜堆積的問題。
（3）在殘膜回收過程中不能出現(xiàn)殘膜遺漏率過大的問題。
（4）整體上應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，拆裝維護方便，工作穩(wěn)定。
2.2殘膜回收的方法及方案確定
殘膜回收機由工作原理可分為：氣吸式殘膜回收機、摟收式殘膜回收機、伸縮桿式殘膜回收機、鏈齒耙式殘膜回收機、火焰焚燒式殘膜清理機和滾筒式殘膜回收機等。
主要的收膜方法有：摟集、氣吸、火燒；其中氣吸耗費時間長吸入殘膜的成功率不能保障尤其在被土壓的薄膜。然而火燒過程中會產(chǎn)生大量的有毒性黑煙對空氣環(huán)境有著污染的危害，并且火燒效率低而火燒的灰燼會留在土壤中，在再次耕種時會將殘留灰燼混入土壤中，對殘膜的回收并沒有起到其原有的作用，依舊對土壤有殘留的污染。摟集式殘膜回收機采用的是純機械式收集的辦法，其工作過程主要采用拖拉機懸掛式提供動力，回收效果好及效率高。
考慮到上述三種殘膜回收原理的優(yōu)缺點，本次設(shè)計使用環(huán)境為大棚，火燒式與氣吸式在大棚內(nèi)并不適用，故本文采用摟集的原理，對整機結(jié)構(gòu)及主要工作部件進行設(shè)計，提高工作時對土地環(huán)境的適應(yīng)性。
2.3機架的設(shè)計
本次設(shè)計的殘膜回收機屬于輕型機械，相比與室外田間作業(yè)的機械體積較小，因此采用焊接的形式。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：
2.4撿膜裝置設(shè)計
撿膜齒是大棚電動殘膜回收機的主要功能部件，撿膜裝置主要由撿膜齒本體、調(diào)節(jié)彈簧、限位銷、固定座組成。根據(jù)殘膜傳輸裝置的轉(zhuǎn)動弧度輪廓，考慮到適應(yīng)兩裝置的配合工作，故將撿膜齒設(shè)計成帶有弧度的結(jié)構(gòu)，便于將殘膜傳輸?shù)较乱粰C構(gòu)，減少撿膜齒上的殘膜堆積量。撿膜齒固定端采用類似彈簧腿開溝器的結(jié)構(gòu)，限位銷可在槽中上下活動，這樣可以使撿膜齒隨著土地環(huán)境進行上下浮動，比普通的彈齒式工作適應(yīng)性大大提升。結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：
2.5殘膜傳輸裝置設(shè)計
殘膜傳輸裝置在此主要功用有將撿膜齒上的殘膜捋下向后一級清掃裝置傳輸?shù)墓δ埽饕Y(jié)構(gòu)構(gòu)成有主軸、彈性連接齒、凸輪以及推膜桿。采用彈性連接齒有益于在彈性范圍內(nèi)活動比純剛性的連接齒適應(yīng)性更強。工作過程由主軸轉(zhuǎn)動使連接在主軸上的彈性連接齒帶走撿膜齒上的殘膜，在主軸轉(zhuǎn)動的同時凸輪機構(gòu)帶動推膜桿上下運動有利于殘膜與彈性連接齒送往清掃裝置。結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：
2.6清掃裝置設(shè)計
清掃裝置主要結(jié)構(gòu)由主軸、橡膠針構(gòu)成，清掃裝置的功用是用來掃下彈性連接齒上的殘膜的，然后向殘膜箱中運輸。此次采用橡膠針代替塑料可增強摩擦力將彈性連接齒上的殘膜順利捋下，并且配合清掃裝置的弧形蓋板作為導(dǎo)流裝置可解決普通殘膜回收機殘膜甩出及不易傳輸至殘膜箱的問題，弧形蓋板按清掃裝置工作半徑進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)形式見大棚電動殘膜回收機總體裝配圖2-9中弧形蓋板。結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：
2.7殘膜箱改進設(shè)計
本次設(shè)計對殘膜箱進行了結(jié)構(gòu)改進，在靠近驅(qū)動輪主軸處的外形改為弧形易于驅(qū)動主軸的安裝與養(yǎng)護。殘膜箱進口與清掃裝置接觸處均勻布置著一排矩形齒，以便于將橡膠針上的殘膜順利捋下，殘膜便于落入殘膜箱。在作業(yè)結(jié)束后殘膜箱的殘膜排出口設(shè)置在殘膜箱底部，用合頁的結(jié)構(gòu)原理焊接配合軸，作為開合排出口轉(zhuǎn)動中心，操作簡便打開殘膜即可自行掉落。結(jié)構(gòu)如圖2-5所示：
2.8行走機構(gòu)設(shè)計
此次殘膜回收機以自身動力源來驅(qū)動行走輪，行走部分以兩個大輪作為主要驅(qū)動輪，在后方安裝一個獨輪，該獨輪可進行360°的旋轉(zhuǎn)并且可以轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)盤上下調(diào)節(jié)，該獨輪設(shè)計解決了在不同地面環(huán)境作業(yè)的難題。結(jié)構(gòu)如圖2-6所示：
2.9傳動機構(gòu)的設(shè)計
殘膜回收機作為農(nóng)業(yè)機械考慮其工作環(huán)境，并對照其他機型的傳動形式，最終確定以鏈傳動作為其傳動形式，以輸入端遠離輸出端進行布置。與皮帶傳動相比較，鏈傳動有更適合殘膜回收機的優(yōu)勢，鏈傳動沒有打滑現(xiàn)象和彈性滑動現(xiàn)象，鏈傳動具有高效率、精確的平均傳動比，高可靠性; 鏈傳動有著比帶傳動高的傳遞功率，并且有著強于帶傳動的過載性能，如果在相同的工作情況下傳動所需尺寸遠遠小于帶傳動，有著更小的張緊力，施加在軸上的壓力較小;能適應(yīng)惡劣環(huán)境在溫度高、陰暗濕滑、塵土較多、有污染等環(huán)境中正常作業(yè)。此次傳動由三組鏈輪來傳輸整機所需動力。三組鏈輪分別布置在左右兩側(cè)，以大輪為前進方向為正，左側(cè)第一組鏈輪為帶動行走所用，右側(cè)驅(qū)動輪與清掃軸一組為帶動清掃裝置所用，左側(cè)第二組清掃軸與傳輸軸一組主要帶動傳輸軸轉(zhuǎn)動。結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：
2.10方向控制機構(gòu)設(shè)計
殘膜回收機方向控制機構(gòu)擬采用類似手扶拖拉機的手把形式，由人力來掌握回收機的運動行走方向，因為此次設(shè)計的為大棚電動殘膜回收機機型較小所以采用手扶的控制結(jié)構(gòu)比較簡練。結(jié)構(gòu)如圖2-8所示：
2.11大棚電動殘膜回收機總體裝配
大棚電動殘膜回收機主要由電動機、鏈輪、鏈條、軸承等部件和撿膜齒、殘膜傳輸裝置、清掃裝置、殘膜箱、行走機構(gòu)、方向控制機構(gòu)、機架等組成，工作時接通電源開動電機開關(guān)，扭動輪盤將獨輪處調(diào)節(jié)至適應(yīng)田地工作高度，工作人員手持手把控制方向前進收膜，在前進過程中撿膜齒與殘膜接觸摟起，在傳輸裝置的旋轉(zhuǎn)下，彈簧齒將殘膜捋下送往清掃裝置，在清掃主軸的帶動下橡膠針帶走傳輸裝置上的殘膜送往殘膜箱中。大棚電動殘膜回收機的三維總裝配圖如圖2-9所示：
3部件選擇與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
3.1電機的選擇
（1）計算所需功率PW
試選驅(qū)動輪為直徑d=400毫米，根據(jù)實際情況驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速在60r/min較合適，驅(qū)動力為2000N。
得v = 2πnr = 1.27m/s
則所需輸出功率PW=F??=2000×1.27=2540瓦 （3-1）
（2）確定傳動裝置的效率
傳動裝置的總效率為η = η1 × η22
η1：鏈傳動機械效率；η2：軸承效率；η1=0.96；η2= 0.99則η=0.941
（3）選擇電動機
P= PWη =2540÷0.941=2699.26瓦 （3-2）
選擇UBF-3P0C07E35BV2型直流伺服電機，額定功率為3千瓦，最高轉(zhuǎn)速為1500r/min。
3.2軸承的選擇
為了傳輸軸和清掃軸的拆卸安裝方便，這里此次設(shè)計選擇GB╱T 7810-2017[帶方形座軸承[UCFU]UCFU206]，這種軸承相當(dāng)于自帶軸承座的深溝球軸承，自帶螺栓孔可以通過螺栓安裝在機架上。
深溝球軸承主要承受徑向力，可承受較小軸向力。深溝球軸承在高速轉(zhuǎn)動時能替代推力軸承，與具有相同尺寸的軸承比較相對便宜，具有小的摩擦因數(shù)并且被廣泛應(yīng)用。在比較之后，驅(qū)動軸處采用深溝球軸承6208，軸承座及軸承端蓋。由于驅(qū)動輪受力較大，并且尺寸較大所以采用軸承與軸承座組合式結(jié)構(gòu)。
3.3傳動比的分配
此次采用伺服電機可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，則傳動比按反向計算的辦法算出，最終輸出轉(zhuǎn)速需60r/min.
（1）總傳動比選取
由于可以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，因此考慮到傳動齒輪的尺寸大小選取總傳動比i=1。
（2）分配傳動比
所有傳動線路均采用鏈傳動，電機與驅(qū)動軸的傳動比i1=2, 驅(qū)動軸與清掃軸的傳動比i2=0.5, 清掃軸與傳輸軸的傳動比i3=1。
3.4各軸運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)
（1）各軸轉(zhuǎn)速
①驅(qū)動軸：??1 =1202= 60??/??????
②清掃軸：??2 = 60×2 =120??/??????
③傳輸軸：??3 = ??2 =120??/??????
（2）各軸功率
①驅(qū)動軸：P1= Pη1 = 3000× 0.96 =2880W
②清掃軸：P2= P1η2 = 2880 × 0.96 =2764.8W
③傳輸軸：P3= P2η3 = 2764.8 × 0.96 = 2654.21W
（3）各軸轉(zhuǎn)矩
電機軸：T = 9550 × Pn = 9550 × 3000×10?3÷120 = 238.75?? · ?? （3-3）
① 驅(qū)動軸：T1= 9550 ×Pn1= 9550 × 2880×10?3 ÷60=458.4N · m （3-4）
② 清掃軸：T2= 9550 ×Pn1= 9550 × 2764.8×10?3 ÷120=220.03N · m （3-5）
③ 傳輸軸：T3= 9550 ×Pn1= 9550 × 2654.21×10?3 ÷120=211.23N · m （3-6）
每個軸的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)如下表3-1
表 3-1各軸參數(shù)
軸名稱
轉(zhuǎn)速n（r/min）
功率P（kW）
轉(zhuǎn)矩 T（N·m ）
電動機軸
120
3
238.75
驅(qū)動軸
60
2.88
458.4
清掃軸
120
2.76
220.03
傳輸軸
120
2.65
211.23
3.5鏈傳動的設(shè)計計算
（1）選擇鏈輪齒數(shù)
小鏈輪齒數(shù)取19，傳動比為i=2，
大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1=38 ,取Z2=38
（2）確定鏈節(jié)距和中心距
初定中心距a0=33p，
鏈節(jié)數(shù) LP=z1+z22+2a0P+pa0(z2-z12π)2=19+382+2×30pP+p30p(38-192π)2=88.81 （3-7）
取LP =89節(jié)；
工作情況系數(shù) 查機械設(shè)計課本[8]得KA=1.3
齒數(shù)系數(shù) 查機械設(shè)計課本[8]估計工作點位于所選鏈的功率曲線過頂點縱線左側(cè)
Kz=(Z119)1.08=(1919)1.08=1 （3-8）
鏈長系數(shù) 由機械設(shè)計課本[8]與KZ的計算原則相同
KL=(LP100)0.26=(89100)0.26=0.97 （3-9）
采用單排鏈 取KM=1.0
所需額定功率
??0=KAPKZKLKM=1.3×31×0.97×1 千瓦=4.02千瓦 （3-10）
根據(jù)P0及 n 由機械設(shè)計課本[8]選 12A 滾子鏈，鏈節(jié)距 P=19.05毫米
鏈條長度
L =(LPP1000) =(89×19.051000)= 1.695米 （3-11）
理論中心距
a = P4[(LP-z1+z22)+(LP-z1+z22)2-8(z2-z12π)2] （3-12）
=19.054[(89-19+382)+(89-19+382)2-8(38-192π)2]=571.28毫米
中心距調(diào)節(jié)量
?a=(0.002~0.004)a=(0.002~0.004)×571.28=1.14~2.28毫米
實際中心距
a′=a-?a=571.28-(1.14~2.28)=569~570.28毫米
取a′=569毫米
（3）鏈速v
v=n1z1p60×1000=120×19×19.05÷60÷1000=0.724米/秒 （3-13）
（4）計算作用在軸上的載荷
工作拉力
F=1000×Pv=1000×4.02÷724=5552.49牛 （3-14）
作用于軸上的拉力
FQ≈1.2KAF=1.2×1.3×5552.49=8661.89牛 （3-15）
（5）潤滑方式
查手冊[8]選用人工潤滑
（6）鏈條采用單排12A滾子鏈，節(jié)距為19.05 mm,節(jié)數(shù)為89節(jié)；
通過計算得出結(jié)論表3-2：
表3-2 鏈傳動主要參數(shù)
鏈條型號
12A-1
大小鏈輪齒數(shù)
Z1=19,Z2=38
鏈節(jié)數(shù)
LP=89
中心距
a=569mm
3.6驅(qū)動軸的校核
（1）其中鏈輪對軸的壓力FL1 = 8661.89N，F(xiàn)L2 = 3500N；轉(zhuǎn)矩T =458.4N·m；
（2）將空間力系分解為兩個力系，即垂直面和水平面。
因此垂直面面：
∑ MA = 0可得 （3-16）
?FL1 ×100 + FBV ×1240 + FL2 × (1240+100) = 0
得FBV =3083.72N
∑ MB = 0可得 （3-17）
?FL1 ×(100+1240)? FAV × 1240 + FL2 ×100= 0
得FAV = ?9078.17N
（3）計算垂直面內(nèi)的彎矩
MⅠV = FL1 × 100 = 866189N·mm
MⅡV = FL1 ×(100+1240)+ FAV ×1240= 11256930.8N·mm （3-18）
（4）計算當(dāng)量彎矩,軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)
由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[13]查得[?? -1w = 60MPa]，[??0?? = 100??????]，α= σ-1W σ0W =0.6
Ⅰ截面 ????Ⅰ=MⅠV2+(αT)2 =605930.38 N·mm （3-19）
Ⅱ截面 ????Ⅱ=MⅡV2+(αT)2 =112602N·mm （3-20）
Ⅲ截面 ????Ⅲ=MⅢV2+(αT)2 =275040 N·mm （3-21）
（6）校核強度
??Ⅰ ≥ 3MeⅠ0.1[σ-1w] =46.56mm<47mm （3-22）
??Ⅱ ≥ 3MeⅡ0.1[σ-1w] =26.57mm<40mm （3-23）
??Ⅲ ≥ 3MeⅢ0.1[σ-1w] =35.79mm<40mm （3-24）
經(jīng)校核軸徑尺寸合格
4總結(jié)與展望
4.1主要研究總結(jié)
（1）結(jié)合市場原有的機型所存在的問題對主要機構(gòu)與部件進行了設(shè)計。為了解決殘膜所鋪地面土地的參差不齊的情況改進了撿膜裝置的結(jié)構(gòu)，固定式的撿膜齒改進為可上下浮動的裝置，有利于地膜和土壤的分離，殘膜傳輸軸帶動彈簧齒能快速捋下?lián)炷X上的殘膜，可減少地膜與撿膜齒間的纏繞提高地膜回收率;使用電機帶動行走提供動力，解決了棚室內(nèi)活動量小拖拉機行走及轉(zhuǎn)向不方便的問題。
（2）為提高殘膜的回收率對撿膜齒的形狀進行了整體分析，對照市場原有的殘膜回收機里的撿膜齒形狀進行結(jié)構(gòu)分析，原有的撿膜齒普遍為支棱直角的或者為彈齒式對殘膜的回收存留效果短暫及卸膜機構(gòu)的卸膜流暢度都存在著不同的問題，彈齒式普遍為人工卸膜不夠簡便，其他可活動直棱直角形式的撿膜齒對殘膜的下級運輸不夠流暢，綜上所述此次設(shè)計的形狀結(jié)合二者的優(yōu)點設(shè)計為前半部分設(shè)計為圓弧狀后半部分為可活動連接，該圓弧配合殘膜傳輸機構(gòu)的工作半徑進行確定。
（3）大棚電動殘膜回收機遵從摟集式殘膜回收機的原理進行了結(jié)構(gòu)分析和三維建模設(shè)計，分析3D樣機的結(jié)構(gòu)可行性與工作匹配性，經(jīng)建模分析查看在運動過程中無干涉現(xiàn)象發(fā)生，理論上作業(yè)性能可達到設(shè)計要求。
4.2展望
機械化已經(jīng)成為農(nóng)民提高耕種效率的有效途徑，殘膜的回收采用機械化作業(yè)已經(jīng)是主流的回收方式，本次設(shè)計對殘膜回收的研究與分析還有許多不完善的地方，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信未來對農(nóng)業(yè)機械化的研究與探索會有著更先進的技術(shù)支持。
本次選擇大棚電動殘膜回收機進行創(chuàng)新設(shè)計，本次設(shè)計的大棚電動殘膜回收機雖然對地表的殘膜回收具有良好的效果，但是深層土地中積累的殘膜問題尚未解決，深層殘留的地膜回收是未來需要解決的難題之一。開展地膜和土壤間基本特性的研究，為地膜機械化回收提供理論性的支撐，完善殘膜回收機的機械化回收體系是今后的研究方之一。利用有效的制圖軟件對機構(gòu)進行建模和仿真分析，在軟件輔助設(shè)計方面還需要進一步的探索與研究。
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[6]秦華,陳俊輝,黃堅欽.一種塑料大棚用農(nóng)田殘膜回收裝置.浙江農(nóng)林大學(xué).發(fā)明專利代號CN201910011873.5.（專利）
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[14]萬靜,許紀倩.機械制圖與設(shè)計簡明手冊.中國電力出版社,2014.5.（書籍）
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致謝
在xxx學(xué)院的兩年本科生活即將告一段落之時，畢業(yè)設(shè)計是對我們兩年來所學(xué)到的專業(yè)知識進行學(xué)以致用的一個鍛煉環(huán)節(jié)，也在大學(xué)生到工程人員的過渡中起到橋梁作用，是繼機械設(shè)計課程設(shè)計之后的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計訓(xùn)練實踐性比較強，使我們對所學(xué)的專業(yè)知識得以鞏固提高。
大棚電動殘膜回收機的設(shè)計聚集著眾多人的才智與努力，首先我要感謝尊敬的導(dǎo)師劉老師。劉老師在一開始就和我們共同努力，用他豐富的經(jīng)驗和知識幫助我們解決一個又一個的設(shè)計難題，使這次的設(shè)計計劃能夠順利地進行。在此由衷地感謝劉老師的輔導(dǎo)，謝謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給予我們這次鍛煉和實踐的機會，并為我們提供良好的設(shè)計環(huán)境。
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