【正文】 密度約為179。整個(gè)土 擋 的重力等于土壤密度與土 擋 體積之積。 為了最大限度地?cái)r蓄 降雨 ，同時(shí)又不至于蓄水后破壞壟臺(tái)，土 擋 在壟溝中的高度不能超過(guò)壟臺(tái)，因此土 擋 的高度 取 14cm；土 擋 厚度則根據(jù)土 擋 承受淺穴中雨水的壓力而定。如此周而復(fù)始，完成壟向區(qū)田作業(yè)。 其工作原理是： 拖拉機(jī)牽引配有機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī) 的中耕機(jī)作業(yè)時(shí)，犁鏵在壟溝中犁起松土 ，一部分土培于壟頂，一部分留在壟溝中對(duì)四葉板翻轉(zhuǎn)鏟形成土壤推力 。 3） 擋距不可調(diào)節(jié)，只能適用于無(wú)需調(diào)節(jié)擋距的坡耕場(chǎng)合。機(jī)械控制使用壽命長(zhǎng)，不會(huì)因?yàn)槭褂谜叩恼`操作而造成損壞。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 4 1. 地輪 圖 12 機(jī)械控制筑擋機(jī)原理圖 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 通過(guò)改變 1QD 型壟向區(qū)田筑擋機(jī)電控方式為機(jī)械控制方式。其次，采用電控方式， 擋 距除了手動(dòng)調(diào)節(jié)外還與拖拉機(jī)的前進(jìn)速度有關(guān)，很難保證所筑土 擋 均勻一致；再次， 采用電控裝置就必然需要拖拉機(jī)配有較大的發(fā)電機(jī)，這樣很難解決電磁開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的力與所需電流之間的矛盾， 因?yàn)殡娏鬟^(guò)大會(huì)造成發(fā)電機(jī)所發(fā)的電量不足以補(bǔ)充電瓶的損耗； 電流過(guò)小會(huì)導(dǎo)致電磁開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的力不能充分保證提起轉(zhuǎn)臂使四葉板翻轉(zhuǎn)鏟翻轉(zhuǎn)。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 3 圖 11 美國(guó)四葉板式筑擋機(jī)原理圖 國(guó)內(nèi)的研究情況 在國(guó)內(nèi)， 我國(guó)自行研制的 1QD 壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)達(dá)到了壟向區(qū)田筑 擋 的要求， 能實(shí)現(xiàn)筑 擋 機(jī)的筑 擋 與現(xiàn)有的壟作三鏵犁的中耕同時(shí)完成作業(yè)。英國(guó)國(guó)家機(jī)械研究所 (NIAE)為非洲研制的淺穴耕作機(jī)具，還在拖拉機(jī)前安裝有破除土 擋 的工作部件，以期不影響后續(xù)的田間作業(yè)。 國(guó)內(nèi)外研究狀況綜述 國(guó)外的 研究 情況 在國(guó)外，也有一些國(guó)家實(shí)施類(lèi)似壟向區(qū)田的耕作措施，稱(chēng)淺穴耕作、溝中挖坑、溝中筑壩等。 但是，該機(jī)型也有一些不利的方面：首先，采用電控方式導(dǎo)致成本較高。不同的是，順坡采用的是以土擋 攔雨，如遇超強(qiáng)暴雨，雨水可越過(guò)土 擋 流向下一個(gè)淺穴，最多也只流向下一個(gè)淺穴，因?yàn)楸┯甏蠖細(xì)v時(shí)短；而橫坡是以壟臺(tái)和土 擋 兩個(gè)方向攔雨，如遇超強(qiáng)暴雨，上下壟臺(tái)之間是主坡，有可能攔不住過(guò)急的雨水，斷壟出溝。采取人工筑 擋 時(shí)，應(yīng)把土 擋 隨筑隨踩實(shí)。因此不能忽視平原的水土流失，因?yàn)榈匦问莿?dòng)態(tài)變化的。還可以在已經(jīng)采取水土保持治理措施的坡耕地中運(yùn)用，效果更好。 壟向區(qū)田的應(yīng)用時(shí)間 修筑壟向區(qū)田一般應(yīng)在中耕后，雨季前期， 6 月中、下旬為宜。更何 況自然地形多為兩面坡或多面坡 ，一塊地中順坡壟和橫地壟同時(shí)存在，在高雨強(qiáng)時(shí)順坡和橫坡都會(huì)產(chǎn)生徑流和沖刷。 關(guān)鍵詞： 壟向 區(qū)田技術(shù)；機(jī)械 傳動(dòng) 式 壟向區(qū)田 筑 擋 機(jī)；參數(shù)設(shè)計(jì)；仿真。這樣 崗不旱、洼不澇，作物生長(zhǎng)繁茂一致，必然會(huì)增產(chǎn)顯著。China May 20xx機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 I 摘 要 我國(guó)坡耕地占耕地總面積的 1/3，且水土流失嚴(yán)重。 哈爾濱 20xx 年 5 月 NEAU Bachelor Degree Thesis Number: A07080254 Design and simulation of mechanical driver type basin tillage dimming machine Student: Wang Ronghui Graduate Teacher: DaqingInstitute: Engineering Institute Specialty: Mechanical design manufacturing and automation Research direction: Machine design Northeast Agricultural University Harbin壟向區(qū)田是 最接近水土保持原則的措施， 其理念就是 “將每一滴雨 水保留在它降落的地方 ”。在 對(duì) 其結(jié)構(gòu)和工作原理的 分析的 基礎(chǔ)上，對(duì)筑 擋 機(jī)各部件進(jìn)行了受力分析，并且對(duì)主要部件進(jìn)行了參數(shù)上的設(shè)計(jì)與仿真。即使改為橫坡壟，也有被沖刷，出現(xiàn)斷壟和隔裂土地的現(xiàn)象。所以它的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益都是較大的，在國(guó)內(nèi)外已有采用的。尤其適合干旱、半干旱地區(qū)、雨量分明的濕潤(rùn)地區(qū)，在保持水土的同時(shí)，也有防止干旱的作用。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)地平地壟向區(qū)田試驗(yàn)，在自然降雨條件下，大豆增產(chǎn) 18%。壟作地的地塊較小時(shí)，可采取人工筑 擋 。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 2 （ 4） 不論是橫坡還是順坡耕作，均可采用該技術(shù)。該機(jī)采用四葉板筑 擋 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 、先進(jìn)的機(jī)電控制和電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)，充分滿足農(nóng)藝要求，以達(dá)到保水、保土和增產(chǎn)的效果，實(shí)現(xiàn)了壟向區(qū)田作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化 ，大幅度提高了作業(yè)效率，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)成本。因此，研究機(jī)械控制很有必要。后來(lái)的機(jī)具大多采用了四葉板翻轉(zhuǎn)鏟的型式。 圖 11 為美國(guó)設(shè)計(jì)的四葉板式筑擋機(jī)原理圖。但是，該機(jī)型也有一些不利的方面： 首先，采用電控方式導(dǎo)致成本較高。 圖 12 為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的機(jī)械控制筑擋機(jī)原理圖。而電控方式可能會(huì)出現(xiàn)上述情況，這是壟向區(qū)田技術(shù)最忌諱的。 2） 外觀不夠簡(jiǎn)化，比較笨重。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 5 2 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī) 工作原理及 適用參數(shù) 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的的工作原理 圖 21 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖 在 1QD型壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的基礎(chǔ)上去掉電控部分，加裝機(jī)械控制系統(tǒng) （如圖 21所示） 。形成一個(gè)土 擋 。根據(jù)黑龍江省壟體的集合形狀決定土 擋 在順壟方向?yàn)榈固菪?，橫壟方向?yàn)檎菪巍? 由此可知，土 擋 若要承受 的雨水推力而不被推垮，則必須使土 擋 的重力大于。在土 擋 總體積為 16856cm179。所以，土 擋 頂部厚度為 14cm、底部寬度為 45cm 的設(shè)計(jì)是可靠的。 圖 22為同坡度最大 擋 距和最佳 擋 距儲(chǔ)水容積比較圖。 筑 擋 作業(yè)壟溝中的淺穴所攔 蓄到的降雨量與耕地的 坡度有關(guān)，每個(gè)坡度都有一個(gè)最佳 擋 距，據(jù)此建立 了 機(jī)械傳動(dòng)式 壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)最佳 擋 距與坡度之間的數(shù)字模型，公式如下： L=α以黑龍江省賓縣 20 年一遇的最大雨強(qiáng) 10min 降雨 29mm 為例。從圖 23 中可知，小于等于 8176。 地輪的設(shè) 計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 8 地輪在地面做純滾動(dòng) 1 周時(shí)，四葉翻轉(zhuǎn)鏟旋轉(zhuǎn) 90176。 減小地輪滑轉(zhuǎn)的方法有： ① 加大輪子的直徑和輪輞的寬度以減少輪子的下陷量，從而減小輪子的前進(jìn)阻力； ② 在輪輞上加裝輪爪，或制作適當(dāng)?shù)耐构』蚧y，或纏上鎖鏈以增加土壤的切向反力； ?在輪子上加配種以增加摩擦力。 輪抓采用手工電弧焊的焊接方式與地輪相聯(lián)接，這樣可以及時(shí)更換，利于維修和使用。 葉片用剪板機(jī)來(lái)加工而成。由于推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角較小，為滿足設(shè)計(jì)精度的要求采用解析法進(jìn)行凸輪輪廓的設(shè)計(jì)，建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用 CFree 軟件編程求解凸輪輪廓曲線。；推程運(yùn)動(dòng)角為 45176。、回程許用壓力角為 70186。根據(jù)數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)用軟件編程優(yōu)化求解凸輪輪廓曲線。 圖 37 凸輪三維實(shí)體模型 干涉檢查結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)干涉現(xiàn)象?；爻虊毫亲兓秶? 0186。 凸輪因?yàn)橐c連桿進(jìn)行純滑動(dòng)摩擦且拆卸不便利，所以要求具備較高的耐磨性質(zhì)且同時(shí)具有較高的剛度要求，所以凸輪 的材料采用 ZGMn131，加工方法選擇立銑。在支架與機(jī)架中部加裝 M12 的螺栓，中部以上安裝一加壓彈簧。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 15 圖 41 機(jī)架焊合圖 聯(lián)結(jié)器與支架的設(shè)計(jì) 聯(lián)結(jié)器與機(jī)架相連接部分為了使機(jī)架可上下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所以聯(lián)結(jié)器下部設(shè)計(jì)成直角梯形。 圖 42 聯(lián)結(jié)器焊合圖 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 16 5 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的受力分析 機(jī)械式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的受力分析主要指凸輪轉(zhuǎn)臂和四葉板翻轉(zhuǎn)鏟的受力情況，下面分別對(duì)各部分加以闡述 凸輪和轉(zhuǎn)臂 凸輪和轉(zhuǎn)臂的受力分為兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) : 狀態(tài) I 為四 葉板對(duì)滾輪的作用力剛好通過(guò) A和 B兩轉(zhuǎn)軸的中心線，四葉板翻轉(zhuǎn)鏟處于死點(diǎn)位置 ； 狀態(tài) II 為筑擋機(jī)作業(yè)時(shí)，四葉板對(duì)轉(zhuǎn)臂的阻力是變化的，并在翻轉(zhuǎn)鏟翻轉(zhuǎn)瞬時(shí)最大，所以選取凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到最高行程時(shí)四葉板過(guò)死點(diǎn)這一時(shí)刻對(duì)各部件作受力分析。根據(jù)二力平衡原理，這兩個(gè)力必定在同一直線上，且等值反向。 ?sinbx FF ? ， ?cosby FF ? （ 4） 將式 (3) 、式 (4) 代入上式力矩方程中，整理得凸輪與轉(zhuǎn)臂的法向推力為 ? ? ?? ?? c osc os 2c oss i nFLa 12 43LL FLJF AN ? ??? 式中 JA—轉(zhuǎn)臂繞擺動(dòng)中心 A 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/m2）， 由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸可求得； a—凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的角加速度（ rad/s2）； L1—擺臂 I 的幾何尺寸（ mm）； L2—擺臂 II 的幾何尺寸（ mm）； L3—擺臂 III 的幾何尺寸（ mm）； L4—擺臂 IV 的幾何尺寸（ mm）； F—四葉翻轉(zhuǎn)鏟對(duì)轉(zhuǎn)臂的阻力 ( N)； ? —凸輪機(jī)構(gòu)壓力角 ( 176。該四葉板所受到的合外力按照力系平衡原理表 達(dá)為 ? ?0xF 0s i n39。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) II 在第 2 種運(yùn)動(dòng)情況下，四葉板要做翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖線的斜率 k 即為角加速度由于四葉板在時(shí)間 t= 時(shí)刻的角速度未知，因此該曲線的表達(dá)式如圖 5(b) 所示。m 從理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量結(jié)果看，兩者差別不太大，因 此該分析過(guò)程符合動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果。 通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的仿真設(shè)計(jì)，基本可以得出該機(jī)器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中能夠滿足工作需要。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)，是對(duì) 1QD 型壟向區(qū)田筑擋機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)，改變它的電磁控制方式為機(jī)械控制方式。 由以上可知，在考慮適用性等因素的情況下，機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作要求，易于使用和維護(hù)，能給人們帶來(lái)很大的效益。 本論文是在尹大慶老師的悉心指導(dǎo)和耐心幫助下完成的。在論文完成之際向幫助過(guò)我的尹大慶老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！ 在論文研究的過(guò)程中 ,也得到機(jī)械教研組多位老師的熱心幫助和指導(dǎo) ,這些老師在工作中團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、不斷進(jìn)取的精神使我受益