微型耕作机的设计及其主要工作部件的有限元分析

摘要

随着现代农业机械设备的发展和推广，农业机械及其配套机具的需求量与日俱增并且应用也越来越广泛。而微型耕作机集犁、耙等多种作业一体的机械，大大解放了劳动力提高了作业效率。现在微型耕作机在广大山区、丘陵地带深得广大农民喜爱。而且随着微耕机的发展，人们对其多功能要求越来越高（如具备水旱地耕作、旱地开沟、起垄、培土、灌溉、喷药等多种功能），而且同时又要求其具有小巧轻盈、节能环保、行走灵便、操作安全方便、噪音小、价格低廉。
　　在国家政策下，湖南地区的经农业经济得到迅速发展，因此农业机械在湖南也得到了快速的推广与应用。但是对于以个体家庭作业为主的经济农户，市面上的微耕机要么耕宽较大、功率大且价格高昂，超过这些个体作业用户的实际需求；要么功率过小，作业效率低，仅仅适用于小型大棚的耕作，却不能完全满足湖南一些丘陵、山区地带不规则小地块及大棚作业的要求，而这些原因导致微耕机虽深受丘陵、山区广大农户的喜欢却并没有得到真正的广泛应用。
　　本文的主要设计包括：旱地旋耕刀的设计优化、主要受力部件的强度校核、旋耕刀的排列、整机的设计、其它零部件的设计和选择，使用三维 CAD软件Solidworks对该微耕机的各个零部件进行三维建模，并用ANSYS14.0对旋耕刀轴和旋耕刀的静力学分析，ANSYS Workbench14.0对旋耕刀辊进行模态分析。
　　该微耕机在设计过程中引进了“人机工程”的理念，设计了具有连续调节高度的可调扶手，大大提高了机器的可操作性，也对旋耕刀参数进行了优化，以减少耕作过程中的能耗。本论文对微耕机主要受力部件进行了静力学分析，确定了旋耕刀轴和旋耕刀的受力集中部位与危险部位，最后对旋耕刀辊进行了模态分析，得到了微耕机刀辊的前10阶振动频率值与振型图，并对振型图进行了分析。

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第1章 绪论

1.1 课题来源及主要研究内容

1.2 微型耕作机简介

1.3 微耕机的国内外研究现状

1.4 课题研究的目的与意义

第二章 旱地用旋耕刀的设计

2.1 常用旋耕刀简介

2.2 旋耕刀运动轨迹分析

2.3 耕深的分析

2.4耕宽及旋耕半径的确定

2.5 旋耕刀的设计

2.6旋耕刀组的排列

2.7 本章小结

第三章 微型耕作机的整体设计

3.1 微耕机参数的确定

3.2 传动箱的设计

3.3 微耕机扶手架的设计

3.5 机架与支撑杆的设计及建模

3.6 托架装置的设计与建模

3.7微型耕作机整机装配

3.8旱地耕作的生产效率

3.9本章小结

第四章 微耕机主要受力部件的有限元分析

4.1 旋耕刀轴和旋耕刀的有限元分析

4.2旋耕刀轴的静力学分析

4.3 旋耕刀的静力学分析

4.4 本章小结

第五章 旋耕刀辊的模态分析

5.1 模态分析简介

5.2 模态分析理论

5.3 旋耕刀辊的模态分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果