9YG-1.2A 型圆草捆打捆机造型创新设计*

孙芊芊， 王 鹏， 王洪波， 图 雅，侯迎旭

（1.内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古呼和浩特010018；2.内蒙古师范大学国际现代设计艺术学院，内蒙古呼和浩特010022）

1 研究背景

随着我国农业的深入发展，农业机械设备领域的发展和需求也向现代化方向迈进。市场对于农业机械的需求不再局限于使用价值，农机新颖的外观造型也成为了销售的一个重要指标。我国目前自主生产的圆捆机主要考虑性能和结构，外部盖件的设计“包裹内部结构”即可，忽视造型与使用功能之间的关系，忽视产品—人—环境间的协调发展[1]。 因而捆草机给人造型简陋、生硬冰冷、缺少审美性的印象，严重影响到产品的等级，削弱市场竞争力。

1.1 国外产品造型分析

国外的方捆机厂商有克拉斯、芬特、约翰迪尔、纽荷兰、科罗尼、库恩等[2]。 造型新颖、颜色搭配鲜明、企业视觉识别基因明确。 适应国外农场大型化、集中化的特点。 国外生产机具大多都是大圆捆机， 型体庞大， 造型偏体量感，价格昂贵，国内市场不具备广泛接受度。

1.2 国内产品造型分析

我国的圆捆机生产厂家及品牌有上海世达尔、华德、雷沃、伊诺罗斯、中联重科等。 结合中国耕地分配特色，多采用小圆捆，市场占有率高[3]。 目前来看造型设计同质化，模仿痕迹重，亟需市场和等级的区分。 当各厂家生产的圆捆机性能一致、价格相当时，造型的美观优化更能拉动销售市场的竞争[4-5]。

2 结构及工作原理分析

2.1 9YG-1.2A 型圆草捆打捆机结构概况

9YG-1.2A 型圆捆机主要有牵引传动系统、捡拾装置、喂入机构、成捆室、捆绳结构、液压系统和卸草器等部分组合而成[6]。 内部结构如图1 所示。

2.2 9YG-1.2A 型圆捆机的工作原理

此圆捆机为外缠绕式， 圆捆机的动力来源于拖拉机输出给牵引传动系统的动力。圆捆机的前下方有捡拾器，捡拾器里的弹齿旋转会将地面的草条和秸秆捡拾收集、 喂入由多个压辊滚筒形成圆柱形的打捆室。 草条在打捆室内受到离心力的作用，逐渐挤压形成一个草芯。在不断喂入草条的条件下钢辊会旋转带动草芯越滚越大， 最后形成一个内紧外松的圆草捆。同时打绳器进行草捆的打捆工作。打捆机结束打捆后释放草捆，通过引导缓冲装置放置于地面。

图1 9YG-1.2A 型圆捆机的内部结构图

本项目的圆捆机造型设计就是覆盖在此基体结构之上并符合内部机构的壳体形态创新。

3 形态推演

作为田间作业的农机，造型设计构思在符合功能基础上要充分考虑和环境相协调。通过工业设计的方法对用户及环境调研后，造型最终选取采用仿生设计形式。 仿生的生物原型也要密切贴合农业和草木，这样更能突出主题。

3.1 甲壳虫造型源点

以甲壳虫的造型元素为设计源点，甲壳虫的身体结构是分段式，有节状的躯体，体型呈流线化同时兼具力量美感。提取甲壳虫身体线条特征，确定外壳侧板的初步造型。

3.2 昆虫翅膀造型源点

昆虫形体美可借鉴之处很多，节状的身体和透明的翅膀作为造型元素设计元素， 将圆捆机侧壳造型透明化，能更大视角的查看机器内部工作状态，使作业者更方便维护与查看机械。

打捆机后壳的造型构思推演中，应当与侧壳形态风格相匹配，使整体有一种层次感和协调率。

3.3 草图构思

将昆虫的特征融入造型构思，经过推演确定设计草图如下。 圆捆机整体造型向前倾斜， 像蓄势待发的昆虫，侧壳向后挑起有一种轻盈感和动势。 上壳的设计中加入夸张的线条，流线的美感和力量的美感相穿插，造型的视觉感受更加丰富。 草图如图2 所示。

4 方案形成

4.1 色彩方案

色彩设计是造型可视化最突出部分， 圆捆机的色彩应当与环境色相搭配，对作业者形成正面情绪的引导，突出审美情趣。

选择北方作为主要的作业环境， 基体色与环境色形成对比， 色彩方案采用明度和纯度都较低的墨绿色为机体的主色调。 绿色有清新、生命的心理学感受，能够调节作业者的视觉疲劳和舒缓情绪，提高劳动效率；圆捆机在旱地作业经常与泥土灰尘接触， 低明度绿色也非常耐脏污，搭配少量明灰色使整机稳重中有丰富的感觉，并能够与环境相协调。 配色方案如图3 所示。

图3 配色方案图

4.2 造型三视图

9YG-1.2 圆捆机型整体高度为2 200mm，整体宽度为2 150mm，机型长度为3 200m 草捆的出捆直径为1 200mm，圆捆机的捡拾器宽度设计为1 600mm。 圆捆机造型如图4、图5、图6 所示。

图5 圆捆机造型侧视图

图6 圆捆机造型正视图

4.3 造型三维效果图

机身外壳由4 部分包裹，两块侧壳，一块后壳，一块上壳。 如图7、图8、图9 所示。

图7 三维效果轴测图

图8 三维效果展开图

图9 三维效果爆炸图

4.4 细节图

运用仿生设计方法，将机体侧盖设计了镂空部分，方便作业者进行查看维护； 运用人机工程学方法为机体侧盖下方设计了手扣，方便使用者开启侧盖；下方侧挡板设计凹槽美观大方，设计高度为400mm，方便操作者抬脚踩踏。 如图10、图11 所示。

图10 侧盖镂空细节图

图11 手扣细节图

4.5 材料方案

圆捆机机架材料的选取采用方形或者矩形断面低碳钢焊接，机架的侧板采用镀锌钢板来制造。

外壳材料使用玻璃钢附着加强筋。 玻璃钢是纤维强化塑料，质轻且工艺性好。 由于圆捆机整体造型采用曲面化，钢板不易加工成型，采用玻璃钢，质量轻强度高，可拉伸强度接近甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。 玻璃钢良好的耐腐蚀性、耐热性以及可设计性使机械造型有很好的整体性视觉效果呈现。

5 结语

本项目以9YG-1.2A 型圆草捆打捆机的基体参数为设计依据对打捆机进行造型优化。 从工业设计的角度对传统的圆捆机外观进行改良，通过仿生设计方法，推演新的、符合大众审美创新造型；应用三维数字技术对圆捆机造型进行建模优化设计。

通过上述设计流程，设计完成一款美观舒适的圆捆机创新造型，使操作者在枯燥乏味的工作环境中，有愉悦的情感体验，提高工作效率。当前中国农业机械销售市场上，外观造型也是市场竞争的重要因素之一。 好的造型增加了企业的销售额和竞争力， 使企业有更好的战略发展机遇。 运用工业设计创新设计方法，设计满足市场需求的圆捆机造型，为国产农机走出国门助力[7-8]。