微耕機(jī)是廣泛用于山區(qū)、水田、茶園、果園及大棚等農(nóng)業(yè)耕作的小型農(nóng)業(yè)機(jī)械,具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn),微耕機(jī)在減輕人力勞動(dòng)、提高農(nóng)作效率等方面發(fā)揮了非常重要的作用。隨著小型農(nóng)機(jī)的發(fā)展,設(shè)計(jì)研究一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保、操作性強(qiáng)、勞動(dòng)負(fù)擔(dān)小的電動(dòng)微耕機(jī)具有重大意義。一種耕走分離式微耕機(jī)既有微耕機(jī)靈活輕便的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的,遠(yuǎn)程控制可減輕勞動(dòng)負(fù)擔(dān),具有廣闊的應(yīng)用前景。本文研究的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)部分:(1)提出了一種耕走分離式微耕機(jī)的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方案。對其主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析,以及對微耕機(jī)進(jìn)行三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真,觀察微耕機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況,驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方案的可行性;分析犁耕刀具的受力情況和功耗情況;與傳統(tǒng)微耕機(jī)進(jìn)行仿真對比,耕走分離式微耕機(jī)在相同工作條件下可獲得更大的耕力。(2)運(yùn)用SPH算法的基本理論,結(jié)合ANSYS中MAT_FHWA_SOIL材料,使用LS-DYNA和LS-PREPOST軟件進(jìn)行了土壤切削數(shù)值模擬,觀察土壤切削仿真過程,根據(jù)SPH土壤粒子運(yùn)動(dòng)情況,以及刀具受力情況,對比理論分析,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的合理性;并且進(jìn)行了不同工況下的土壤切削數(shù)值模擬,觀察一定工況條件下犁耕刀的受力、受扭矩,系統(tǒng)功耗等情況,為微耕機(jī)的電機(jī)匹配提供了一定依據(jù)。(3)設(shè)計(jì)、裝配了耕走分離式微耕機(jī)模型機(jī)。根據(jù)數(shù)值模擬的相關(guān)數(shù)據(jù),估算出模型機(jī)所需電機(jī)的功率,匹配了電池、電源、減速器等硬件設(shè)備;同時(shí)對模型機(jī)進(jìn)行整機(jī)布局,對非標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行二維零件圖繪制及加工,完成了模型機(jī)的零部件的購買、加工和裝配制作。(4)對模型機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和分析。根據(jù)地方微耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),選取了平均耕深、耕深變異系數(shù)以及碎土率作為模型機(jī)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,試驗(yàn)表明,耕走分離式微耕機(jī)模型機(jī)符合作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在與現(xiàn)有兩款微耕機(jī)進(jìn)行對比時(shí),發(fā)現(xiàn)模型機(jī)使用成本較低,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S222
【部分圖文】：

（c） （d）圖 1.1 幾種大型農(nóng)業(yè)機(jī)械小型農(nóng)業(yè)機(jī)械種類繁多，其中最常見的小型耕作機(jī)器是微耕機(jī)，微耕機(jī)有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且微耕機(jī)對各類地形有廣泛適應(yīng)性，不論平原還是山區(qū)，水田還是旱地，都能夠發(fā)揮極大的作用，與此同時(shí)，微耕機(jī)配上相應(yīng)機(jī)具，可實(shí)現(xiàn)抽水、發(fā)電、灌溉等作業(yè)，也可匹配掛車用于短途運(yùn)輸，微耕機(jī)在減輕人力勞動(dòng)、提高農(nóng)作效率等方面發(fā)揮了非常重要的作用[3]，市場上微耕機(jī)通常按功率劃分，盡管微耕機(jī)的動(dòng)力匹配較大型機(jī)械來說算是小功率，但根據(jù)作業(yè)環(huán)境、作業(yè)對象、所需功能的不同，微耕機(jī)的分類也有所不同。例如只具有單一功能的微耕機(jī)可匹配較小 4KW 以下功率的內(nèi)燃機(jī)，使用起來更加方便，具有較高的靈活性，也更易控制；而多功能的微耕機(jī)，可匹配不同機(jī)具達(dá)到不同作業(yè)目的，通常匹配的動(dòng)力機(jī)都在 4KW 以上，由于多功能機(jī)的作業(yè)豐富性，因此成為需求主流，其市場銷售量達(dá)到 73 萬臺，占比為 91%。近年來，由于國家對農(nóng)業(yè)的大力支持，在農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼的政策推動(dòng)下，鼓勵(lì)個(gè)體農(nóng)戶購買并使用小

1.2.2 國內(nèi)發(fā)展歷程與國外的發(fā)展歷程相似，建國之初，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械開始起步，最主要的農(nóng)業(yè)機(jī)械是拖拉機(jī)，大部分的農(nóng)業(yè)作業(yè)，都是有拖拉機(jī)懸掛或連接相應(yīng)作業(yè)機(jī)具進(jìn)行作業(yè)。1955~1965 年間，我國從拖拉機(jī)工業(yè)空白，到仿制、改進(jìn)國外拖拉機(jī)，達(dá)到能夠制造出近 30kW 的拖拉機(jī)的能力，大大增強(qiáng)了我國的農(nóng)業(yè)能力和農(nóng)作效率[14-15]。1965~1980 年，我國進(jìn)行了自行研究設(shè)計(jì)拖拉機(jī)和系列產(chǎn)品的開發(fā)，全國各地的拖拉機(jī)廠百花齊放，制造生產(chǎn)的拖拉機(jī)主要以中、大型為主。20 世紀(jì) 80 年代以前，田間耕作主要由人畜力完成，80 年代后，適逢我國農(nóng)村體制改革和調(diào)整，雖然我國中、大型拖拉機(jī)技術(shù)日趨成熟，但其需求逐步降低，微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究逐漸興起，開發(fā)出了適用于旱地的手扶拖拉犁耕機(jī)組、旋耕機(jī)組，如圖 1.3 所示，為山東濰坊拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的小型拖拉機(jī)，但手扶式拖拉機(jī)自身重量較大，在水田中進(jìn)行拖拉機(jī)作業(yè)會(huì)導(dǎo)致機(jī)車輪下陷，降低工作效率，故適宜水田耕作的機(jī)耕船應(yīng)運(yùn)而生，如圖 1.4 所示，為湖北虹發(fā)機(jī)耕船[16]。

1.2.2 國內(nèi)發(fā)展歷程與國外的發(fā)展歷程相似，建國之初，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械開始起步，最主要的農(nóng)業(yè)機(jī)械是拖拉機(jī)，大部分的農(nóng)業(yè)作業(yè)，都是有拖拉機(jī)懸掛或連接相應(yīng)作業(yè)機(jī)具進(jìn)行作業(yè)。1955~1965 年間，我國從拖拉機(jī)工業(yè)空白，到仿制、改進(jìn)國外拖拉機(jī)，達(dá)到能夠制造出近 30kW 的拖拉機(jī)的能力，大大增強(qiáng)了我國的農(nóng)業(yè)能力和農(nóng)作效率[14-15]。1965~1980 年，我國進(jìn)行了自行研究設(shè)計(jì)拖拉機(jī)和系列產(chǎn)品的開發(fā)，全國各地的拖拉機(jī)廠百花齊放，制造生產(chǎn)的拖拉機(jī)主要以中、大型為主。20 世紀(jì) 80 年代以前，田間耕作主要由人畜力完成，80 年代后，適逢我國農(nóng)村體制改革和調(diào)整，雖然我國中、大型拖拉機(jī)技術(shù)日趨成熟，但其需求逐步降低，微小型農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究逐漸興起，開發(fā)出了適用于旱地的手扶拖拉犁耕機(jī)組、旋耕機(jī)組，如圖 1.3 所示，為山東濰坊拖拉機(jī)廠生產(chǎn)的小型拖拉機(jī)，但手扶式拖拉機(jī)自身重量較大，在水田中進(jìn)行拖拉機(jī)作業(yè)會(huì)導(dǎo)致機(jī)車輪下陷，降低工作效率，故適宜水田耕作的機(jī)耕船應(yīng)運(yùn)而生，如圖 1.4 所示，為湖北虹發(fā)機(jī)耕船[16]。
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本文編號：2881548