9YG-1.2A 型圓草捆打捆機造型創新設計*

孫芊芊， 王 鵬， 王洪波， 圖 雅，侯迎旭

（1.內蒙古農業大學機電工程學院，內蒙古呼和浩特010018；2.內蒙古師范大學國際現代設計藝術學院，內蒙古呼和浩特010022）

1 研究背景

隨著我國農業的深入發展，農業機械設備領域的發展和需求也向現代化方向邁進。市場對于農業機械的需求不再局限于使用價值，農機新穎的外觀造型也成為了銷售的一個重要指標。我國目前自主生產的圓捆機主要考慮性能和結構，外部蓋件的設計“包裹內部結構”即可，忽視造型與使用功能之間的關系，忽視產品—人—環境間的協調發展[1]。 因而捆草機給人造型簡陋、生硬冰冷、缺少審美性的印象，嚴重影響到產品的等級，削弱市場競爭力。

1.1 國外產品造型分析

國外的方捆機廠商有克拉斯、芬特、約翰迪爾、紐荷蘭、科羅尼、庫恩等[2]。 造型新穎、顏色搭配鮮明、企業視覺識別基因明確。 適應國外農場大型化、集中化的特點。 國外生產機具大多都是大圓捆機， 型體龐大， 造型偏體量感，價格昂貴，國內市場不具備廣泛接受度。

1.2 國內產品造型分析

我國的圓捆機生產廠家及品牌有上海世達爾、華德、雷沃、伊諾羅斯、中聯重科等。 結合中國耕地分配特色，多采用小圓捆，市場占有率高[3]。 目前來看造型設計同質化，模仿痕跡重，亟需市場和等級的區分。 當各廠家生產的圓捆機性能一致、價格相當時，造型的美觀優化更能拉動銷售市場的競爭[4-5]。

2 結構及工作原理分析

2.1 9YG-1.2A 型圓草捆打捆機結構概況

9YG-1.2A 型圓捆機主要有牽引傳動系統、撿拾裝置、喂入機構、成捆室、捆繩結構、液壓系統和卸草器等部分組合而成[6]。 內部結構如圖1 所示。

2.2 9YG-1.2A 型圓捆機的工作原理

此圓捆機為外纏繞式， 圓捆機的動力來源于拖拉機輸出給牽引傳動系統的動力。圓捆機的前下方有撿拾器，撿拾器里的彈齒旋轉會將地面的草條和秸稈撿拾收集、 喂入由多個壓輥滾筒形成圓柱形的打捆室。 草條在打捆室內受到離心力的作用，逐漸擠壓形成一個草芯。在不斷喂入草條的條件下鋼輥會旋轉帶動草芯越滾越大， 最后形成一個內緊外松的圓草捆。同時打繩器進行草捆的打捆工作。打捆機結束打捆后釋放草捆，通過引導緩沖裝置放置于地面。

圖1 9YG-1.2A 型圓捆機的內部結構圖

本項目的圓捆機造型設計就是覆蓋在此基體結構之上并符合內部機構的殼體形態創新。

3 形態推演

作為田間作業的農機，造型設計構思在符合功能基礎上要充分考慮和環境相協調。通過工業設計的方法對用戶及環境調研后，造型最終選取采用仿生設計形式。 仿生的生物原型也要密切貼合農業和草木，這樣更能突出主題。

3.1 甲殼蟲造型源點

以甲殼蟲的造型元素為設計源點，甲殼蟲的身體結構是分段式，有節狀的軀體，體型呈流線化同時兼具力量美感。提取甲殼蟲身體線條特征，確定外殼側板的初步造型。

3.2 昆蟲翅膀造型源點

昆蟲形體美可借鑒之處很多，節狀的身體和透明的翅膀作為造型元素設計元素， 將圓捆機側殼造型透明化，能更大視角的查看機器內部工作狀態，使作業者更方便維護與查看機械。

打捆機后殼的造型構思推演中，應當與側殼形態風格相匹配，使整體有一種層次感和協調率。

3.3 草圖構思

將昆蟲的特征融入造型構思，經過推演確定設計草圖如下。 圓捆機整體造型向前傾斜， 像蓄勢待發的昆蟲，側殼向后挑起有一種輕盈感和動勢。 上殼的設計中加入夸張的線條，流線的美感和力量的美感相穿插，造型的視覺感受更加豐富。 草圖如圖2 所示。

4 方案形成

4.1 色彩方案

色彩設計是造型可視化最突出部分， 圓捆機的色彩應當與環境色相搭配，對作業者形成正面情緒的引導，突出審美情趣。

選擇北方作為主要的作業環境， 基體色與環境色形成對比， 色彩方案采用明度和純度都較低的墨綠色為機體的主色調。 綠色有清新、生命的心理學感受，能夠調節作業者的視覺疲勞和舒緩情緒，提高勞動效率；圓捆機在旱地作業經常與泥土灰塵接觸， 低明度綠色也非常耐臟污，搭配少量明灰色使整機穩重中有豐富的感覺，并能夠與環境相協調。 配色方案如圖3 所示。

圖3 配色方案圖

4.2 造型三視圖

9YG-1.2 圓捆機型整體高度為2 200mm，整體寬度為2 150mm，機型長度為3 200m 草捆的出捆直徑為1 200mm，圓捆機的撿拾器寬度設計為1 600mm。 圓捆機造型如圖4、圖5、圖6 所示。

圖5 圓捆機造型側視圖

圖6 圓捆機造型正視圖

4.3 造型三維效果圖

機身外殼由4 部分包裹，兩塊側殼，一塊后殼，一塊上殼。 如圖7、圖8、圖9 所示。

圖7 三維效果軸測圖

圖8 三維效果展開圖

圖9 三維效果爆炸圖

4.4 細節圖

運用仿生設計方法，將機體側蓋設計了鏤空部分，方便作業者進行查看維護； 運用人機工程學方法為機體側蓋下方設計了手扣，方便使用者開啟側蓋；下方側擋板設計凹槽美觀大方，設計高度為400mm，方便操作者抬腳踩踏。 如圖10、圖11 所示。

圖10 側蓋鏤空細節圖

圖11 手扣細節圖

4.5 材料方案

圓捆機機架材料的選取采用方形或者矩形斷面低碳鋼焊接，機架的側板采用鍍鋅鋼板來制造。

外殼材料使用玻璃鋼附著加強筋。 玻璃鋼是纖維強化塑料，質輕且工藝性好。 由于圓捆機整體造型采用曲面化，鋼板不易加工成型，采用玻璃鋼，質量輕強度高，可拉伸強度接近甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。 玻璃鋼良好的耐腐蝕性、耐熱性以及可設計性使機械造型有很好的整體性視覺效果呈現。

5 結語

本項目以9YG-1.2A 型圓草捆打捆機的基體參數為設計依據對打捆機進行造型優化。 從工業設計的角度對傳統的圓捆機外觀進行改良，通過仿生設計方法，推演新的、符合大眾審美創新造型；應用三維數字技術對圓捆機造型進行建模優化設計。

通過上述設計流程，設計完成一款美觀舒適的圓捆機創新造型，使操作者在枯燥乏味的工作環境中，有愉悅的情感體驗，提高工作效率。當前中國農業機械銷售市場上，外觀造型也是市場競爭的重要因素之一。 好的造型增加了企業的銷售額和競爭力， 使企業有更好的戰略發展機遇。 運用工業設計創新設計方法，設計滿足市場需求的圓捆機造型，為國產農機走出國門助力[7-8]。