長期不合理的耕作方式以及大型農機的使用,導致土壤形成了堅硬的犁底層。深松能夠打破犁底層,有效的改善土壤質量。然而,目前深松機的發(fā)展受到了一系列阻礙。本文針對目前深松機普遍存在的耕作阻力大、能耗大等問題,基于受迫振動減阻原理設計受迫振動深松機。通過建立―土壤-深松鏟‖受力模型,對土壤、深松鏟進行受力分析,并利用MATLAB-Simulink仿真振動參數（振頻、振幅）對阻力影響,利用三維建模軟件Solidworks對受迫振動深松機進行設計建模,利用有限元軟件ANSYS對偏心軸進行靜力學與模態(tài)分析,并通過LS-DYNA模擬土壤切削過程,通過加工樣機進行田間試驗,對深松效果進行分析。主要研究結果如下:（1）通過建立―土壤-深松鏟‖受力模型,對土壤、深松鏟進行受力分析,建立了數學模型和MATLAB-Simulink仿真模型,探究振動參數與阻力間的關系,仿真結果表明振動切削有利于減小切削阻力,同時振動頻率高、振幅大對減阻有利;（2）基于受迫振動減阻機理設計受迫振動深松機,并利用Solidworks進行整機三維建模;對關鍵機構（深松機構和偏心機構）進行設計與校核,確保滿足設計要求;通過ANSYS仿真... 

【文章來源】：石河子大學新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

犁底層土壤斷面

1.1 研究背景土壤是人類生活和農業(yè)生產賴以生存的基礎。隨著工業(yè)化進程的推進，出現了耕地面積減少、土地質量變差等一系列問題。目前，城市化使得耕地面積不可能再增加，因此，提高土壤質量成為亟待解決的問題。新疆面積占據國土面積的 1/6，人均耕種面積達 3.1 畝，位列全國首位，解決土壤質量問題新疆首當其沖[1]。自從上世紀 80 年代，我國西北地區(qū)耕作方式主要是翻耕、旋耕以及免耕等，長期的淺層耕作導致土壤耕層變薄，農藥、化肥等使用加劇環(huán)境的污染，影響土壤肥力，大型農機的使用壓實了土壤，導致土壤板結，形成了堅硬的犁底層，如圖 1-1 所示。犁底層的存在改變了土壤結構，使得土壤耕層減少[2]；耕層的減少限制了作物根系的生長發(fā)育空間，堅硬的犁底層阻隔了 O2的供給和 CO2的排放，阻礙作物的新陳代謝，影響作物抗逆性，制約了產量[3]；土壤作物的減少進而影響土壤儲水能力以及土壤肥力，形成惡性循環(huán)，喪失土壤功能。因此，若要解決土壤質量問題則需要打破堅硬的犁底層。研究表明，通過深松，可以有效打破犁底層[4]，改善土壤物理結構。

（c）法國貝松公司 （d）挪威格蘭公司圖 1-3 國外振動深松機Fig.1-3 Foreign vibrating subsoilers由于國外作業(yè)面積集中，因此采用多行深松機或者大型聯(lián)合整地機，與之匹配的拖拉機功率可達 360kW。大馬力拖拉機的牽引使得深松深度深、作業(yè)速度快，而且經過多年發(fā)展，具有可靠的穩(wěn)定性以及能適應各種田間作業(yè)。但是，大功率拖拉機的使用，增加了油耗成本，不符合提倡的節(jié)約型社會的發(fā)展要求。因此，國外的深松機不適合我國直接引進推廣，需要結合我國土壤條件以及國情研制出適合我國的適應性強、造價低且節(jié)能環(huán)保的機型。1.2.2 國內研究現狀國內對于深松技術的研究起步較晚，主要研究單位有中國農業(yè)大學（原北京農業(yè)工程大學）、東北農業(yè)大學以及沈陽農業(yè)大學等一系列高校和科研院所。上世紀90年代，中國農業(yè)大學試制了全方位深松機，能夠有效的打破犁底層，但所需牽引阻力較大，通過不斷的試驗提出了一組最優(yōu)結構參數，為后續(xù)深松機械的發(fā)展奠定基礎；沈陽農業(yè)大學的邱立春[12]于2000年提出一種利用彈性元件來實現降阻的自激振動深松方式，自激振

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于二次通用旋轉回歸試驗的振動深松鏟參數優(yōu)化[J]. 李霞,湯明軍,王維新,張思遠.  江蘇農業(yè)科學. 2016(08)
[2]振動深松機的研究進展與展望[J]. 湯明軍,王維新,李霞,李文春,魏曉玲,黃蒙,戚慶偉.  農機化研究. 2016(04)
[3]受迫振動深松機性能參數優(yōu)化與試驗[J]. 李霞,張東興,王維新,崔濤,湯明軍.  農業(yè)工程學報. 2015(21)
[4]仿生深松鏟發(fā)展現狀與展望[J]. 李磊,張榮英,陳海燕.  農機化研究. 2015(02)
[5]1ZQHF-350/5型前后分置懸掛式聯(lián)合整地機[J]. 趙大勇,李連豪,許春林,張成亮,李向軍,李明金.  農業(yè)機械學報. 2014(10)
[6]轎車白車身模態(tài)分析[J]. 馬驪凕,朱智民,安占飛,李偉光,姚賓.  振動與沖擊. 2013(21)
[7]木薯塊根挖掘作業(yè)過程的數值模擬[J]. 楊望,賈豐云,楊堅.  工程力學. 2013(06)
[8]基于ANSYS Workbench的某新型吹雪車車架模態(tài)分析[J]. 宋榮.  機械工程與自動化. 2013(03)
[9]基于ANSYS Workbench的V8發(fā)動機曲軸有限元模態(tài)分析[J]. 呂端,曾東建,于曉洋,張龍平.  機械設計與制造. 2012(08)
[10]深松技術及機具的研究現狀與發(fā)展分析[J]. 程云湧.  農業(yè)科技與裝備. 2012(02)

碩士論文
[1]振動深松機的設計與研究[D]. 郭金龍.石河子大學 2016
[2]深松鏟減阻技術研究[D]. 張璐.吉林大學 2013
[3]振動深松技術與關鍵部件研究[D]. 王雪艷.中國農業(yè)大學 2005



本文編號：2964824