微型履带式耕播机的设计与试验研究

摘要

随着我国经济水平的提高，农业机械化水平也有了很大的提升，但与发达国家相比还有很大差距。由于我国国土辽阔，不同区域的耕地类型也不相同。东北地区山地、丘陵地较多，土壤肥沃，粮食产量高，是我国主要的耕作地区。但区域经济水平的差异性，使得东北地区农业机械化水平较低，因此亟需一种对复杂地势适应性强、功能较齐全、价格低廉的耕播机。
　　本文总结国内外耕播机械的发展现状，针对我国东北地区耕播机械发展状况特点，农耕作业的农艺要求以及耕播机械的设计要求，确定了微型履带式耕播机的设计方案。对中耕犁作业过程及履带-负载轮-地面的耦合作用关系进行分析，得到中耕犁牵引阻力、履带各段张紧力及驱动力的计算方法。
　　运用SolidWorks三维软件对微型履带式耕播机进行了整机结构设计，并对种肥两用分施器、中耕犁体组件、开沟器、履带行走机构以及传动系统等关键零部件进行了详细设计，完成了三维建模。采用ANSYS软件对微型履带式耕播机的机架和转动架进行了静力学分析，验证了机架和转动架的刚度和强度满足设计要求。
　　采用仿真试验的方法对芯铧式开沟器进行结构参数优化，利用EDEM软件建立土壤-开沟器仿真试验模型，以开沟器宽度、入土角和斜面角为试验因素，以牵引比能耗为响应指标进行仿真试验，获得了最优的开沟器结构参数。
　　对微型履带式耕播机进行了田间试验，通过对该耕播机田间试验数据分析可知，中耕犁体组件、开沟器以及种肥两用分施器均设计合理，符合农艺要求。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引昌

1．2 国内外耕播机的研究现状

1．2．1 国外耕播机的研究现状

1．2．2 国内耕播机的研究现状

1．3 论文研究的目的和意义

1．4 论文研究的主要内容

2 微型履带式耕播机的总体设计及理论分析

2．1 微型履带式耕播机的设计要求

2．1．1 农艺要求

2．1．2 技术要求

2．2 样机组成及工作原理

2．3 中耕犁体作业土壤运动过程

2．3．1 沿犁铧土壤运动

2．3．2 沿犁铧和犁胸土壤运动速度

2．3．3 沿犁壁土壤运动

2．3．4 离开犁壁时土垡运动

2．4 耕犁牵引阻力

2．5 履带-负载轮-地面耦合作用关系

2．5．1 履带与负载轮的相互作用

2．5．2 履带与地面的相互作用

2．6 本章小结

3 微型履带式耕播机关键零部件设计

3．1 种肥两用分施器设计

3．1．1 排种器及排肥器类型

3．1．2 种肥两用分施器参数确定

3．1．3 种肥两用分施器结构设计

3．2 中耕犁体组件设计

3．2．1 犁体改进

3．2．2 悬挂设计

3．3 开沟器设计

3．4 履带行走组件设计

3．4．1 驱动轮的结构设计

3．4．2 负载轮的结构设计

3．4．3 导向轮的结构设计

3．4．4 机架的结构设计

3．5 动力源选择

3．5．1 动力计算

3．5．2 微型履带式耕播机功率计算

3．5．3 汽油机参数和型号

3．6 传动系统设计

3．6．1 带传动设计

3．6．2 变速箱选型

3．7 本章小结

4 基于离散元法的芯铧式开沟器结构参数优化

4．1 离散元法

4．2 土壤颗粒参数确定

4．3 土壤-开沟器离散元模型建立

4．3．1 土壤颗粒离散元模型建立

4．3．2 接触模型选定

4．3．3 模型变量参数设定

4．3．4 仿真试验模型建立

4．4 开沟器参数优化仿真试验分析

4．4．1 仿真试验设计

4．4．2 仿真试验方案与结果

4．4．3 回归分析

4．4．4 交互作用分析

4．4．5 优化结果分析

4．5 本章小结

5 微型履带式耕播机关键部件有限元分析

5．1 微型履带式耕播机机架静力学分析

5．1．1 机架模型建立

5．1．2 机架模型材料设置

5．1．3 划分网格

5．1．4 添加约束及施加载荷

5．1．5 计算求解

5．2 微型履带式耕播机转动架静力学分析

5．2．1 转动架模型建立

5．2．2 转动架模型材料设置

5．2．3 划分网格

5．2．4 添加约束及施加载荷

5．2．5 计算求解

5．3 本章小结

6 微型履带式耕播机试验

6．1 微型履带式耕播机田间试验目的

6．2 试验条件

6．3 田间调查及测定项目

6．4 中耕犁体组件田间试验

6．5 开沟器及种肥两用分施器田间试验

6．5．1 开沟器田间试验

6．5．2 种子破损率

6．5．3 种肥深度及种肥间距

6．5．4 排种均匀性

6．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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