【正文】 ???? ??????KKbbrKBBKbbrBBbbrBBKRRosR 優(yōu)化求解 (1) 參數(shù)確定 為了滿(mǎn)足筑擋機(jī)作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上對(duì)四葉板翻轉(zhuǎn)鏟翻轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確控制，避免在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)連翻和不翻現(xiàn)象，保證工作可靠性，液壓馬達(dá)控制機(jī)構(gòu)凸輪的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：擺桿角度沖程為 176。四個(gè)葉片只需緊固在 2525 的帶孔的四方槽鋼上，就可形成互 成 90 度的四片翻轉(zhuǎn)鏟。 因?yàn)?擋 距的大小與地輪帶動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)有關(guān)，所以地輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （運(yùn)動(dòng)軌跡） 需要相對(duì)準(zhǔn)確的保證 ，而地輪在土地中需要進(jìn)行純滾動(dòng)，所以要盡量減小地輪的滑轉(zhuǎn)，使之與地面進(jìn)行純滾動(dòng)。如果某一坡度的可攔蓄雨量為 29mm 或承受時(shí)間為 10min，那么這個(gè)坡度就是運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的臨界坡度。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，同一坡度下以最佳 擋 距方式筑 擋 比最大 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 7 距方式筑 擋 攔蓄降雨能力要強(qiáng) 。時(shí)， 土 擋 的重力等于 或 ，遠(yuǎn)大于 。 NMyhP 2/)2246( 22 ?????????? 式中， P 為作用在土 擋 側(cè)面的推力； h 為土 擋 高度； y 為水的容積重量； M 為存儲(chǔ)雨水的土 擋 面的平均高度。在以上過(guò)程中，地輪與地面做純滾動(dòng)，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng) ，同時(shí)凸輪對(duì)轉(zhuǎn)臂的另一端施力，當(dāng)凸輪與轉(zhuǎn)臂的接觸點(diǎn)為行程的最高點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)臂發(fā)生較大幅度的擺動(dòng)，帶動(dòng) 轉(zhuǎn)臂帶有擋滾的一端產(chǎn)生相對(duì)位移，使擋滾與四葉板脫離，此時(shí)四葉板翻轉(zhuǎn)； 當(dāng)凸輪經(jīng)過(guò)最高行程之后，轉(zhuǎn)臂在自身重力和復(fù)位彈簧的復(fù)合作用下復(fù)位，滾輪繼續(xù)擋住下一個(gè)鏟板，此時(shí)四葉板翻轉(zhuǎn)鏟翻轉(zhuǎn) 90176。 機(jī)械傳動(dòng)的缺點(diǎn) 1） 相比液壓傳動(dòng)和電控，機(jī)械傳動(dòng)不具有科技性，略顯過(guò)時(shí)。因此，研究機(jī)械控制很有必要。國(guó)外的淺穴耕作等防止坡耕地水土流失的機(jī)具多應(yīng)用在坡度較小的平作耕地，對(duì) 擋 距也沒(méi)有根據(jù)不同坡度提出定量的要求，且機(jī)器的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量較大、成本高，每組筑 擋 部件約 150～ 300 美元，不適于我國(guó)壟作耕作的壟向區(qū)田作業(yè)。最后，電控裝置的維護(hù)不如機(jī)械的方便和直觀，不易被農(nóng)民所掌握，不如機(jī)械的可靠性高。如有坡度的梯田、坡地茶園、退耕還林的幼林地、漫坡草原 、灌溉蔬菜地均可應(yīng)用壟向區(qū)田技術(shù)。一般所說(shuō)的平川地很少是一點(diǎn)坡度都沒(méi)有的，由于腳踩和機(jī)具行走、作業(yè)，常使地面宏觀平坦、微觀起伏，即大平小不平，因此在降雨或噴灌時(shí)，就看出有小的徑流，使地面水層厚度不均勻，作物旱澇不均。尤其是它的作業(yè)簡(jiǎn)易易行，不占耕地面積，動(dòng)土量少，成本低，而且在筑 擋 當(dāng)年即可增產(chǎn) 20%以上，甚至成倍增產(chǎn)。 針對(duì) 壟向區(qū)田筑 擋 技術(shù)， 機(jī)電式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī) 被發(fā)明并設(shè)計(jì)出來(lái) ，近而在機(jī)電式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的基礎(chǔ)上提出了機(jī)械控制筑 擋 機(jī)的可行性，并設(shè)計(jì)了機(jī)械式壟向區(qū)田筑擋 機(jī)。 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 學(xué)號(hào)： A0708254 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的 設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名：王榮輝 指導(dǎo)教師： 所在院系：工程學(xué)院 所學(xué)專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì) 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 中國(guó) 壟向區(qū)田技術(shù)對(duì)土 擋 尺寸、距離、攔蓄雨水的能力等在理論上進(jìn)行了分析、計(jì)算， 建立了 最佳 擋 距數(shù)學(xué)模型，提出了在生產(chǎn)中的農(nóng)藝要求和運(yùn)用技術(shù)，并經(jīng)過(guò)了生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證。 壟向區(qū)田是指在坡耕地的壟溝中按一定距離修筑土 擋 ，把壟溝分成許多小區(qū)段，形成許多小淺穴，用以攔蓄雨水而不產(chǎn)生徑流，起到保水、保土、保肥的作用，從而有效地防治坡耕地水土流失。 壟向區(qū)田 技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛： （ 1） 平川地。 （ 3） 其他用地。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) ，這樣就很難解決電磁開(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)。日本對(duì)坡耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)問(wèn)題也進(jìn)行了許多研究，但沒(méi)有防止水土流失的作業(yè)機(jī)械。最后，電控裝置的維護(hù)不如機(jī)械的方便和直觀， 不易被農(nóng) 民所掌握，不如機(jī)械的可靠性高。而且即使出現(xiàn)了故障，也非常容易維修。此時(shí)，四葉板對(duì)滾輪的作用力剛好通過(guò)轉(zhuǎn)臂與機(jī)架 的聯(lián)接點(diǎn) 和 滾輪軸的中心線，四葉板翻轉(zhuǎn)鏟處于死點(diǎn)位置， 轉(zhuǎn)臂以這種方式擋住四葉板翻轉(zhuǎn)鏟使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，由最下面的鏟板 將壟溝中的松土摟起，并隨走隨擠實(shí)。淺穴中儲(chǔ)存的雨水產(chǎn)生的作用力分為向壟溝地步的垂直壓力和作用在土 擋 側(cè)面的水平推力，這個(gè)推力的大小可根據(jù)水壩的受力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。或 g/cm179。圖 c由圖 a和圖 b疊加而成。通過(guò)圖 可查得各種坡度下按最佳 擋 距修筑土 擋 的可攔蓄雨量及承受時(shí)間。 選取式中的 擋 距L=1600mm，根據(jù)上式可求出，地輪地表面部分的半徑 R=，為便于生產(chǎn)，將地輪地表面部分的半徑 R 初步定為 500mm。因此，葉片設(shè)計(jì)成梯形，如圖 32 所示 ： 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 9 圖 32 葉片尺寸簡(jiǎn)圖 圖 33 葉片 組裝仿真 為了便于安裝以及運(yùn)輸，葉片大端有四個(gè)孔。設(shè)凸輪理論輪廓的基圓半徑 Rb， 滾子半徑 Rr， 中心距 LOA,擺桿長(zhǎng)度 LAB 凸輪理論輪廓上點(diǎn)的極坐標(biāo)矢量可由矢量三角形 OAB 確定。 凸輪理論輪廓基圓半徑 bR 通過(guò)凸輪軸心許用區(qū)域[6]來(lái)確定，得到基圓半徑bR 的允許范圍為 ? ?mmmmR , ? ，取 mmRb 47? 為了 避免凸輪輪廓的冗切，滾子半徑一般要滿(mǎn)足 ? ? br RR ~? ，取 mmRr 10? 。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 14 圖 38 壓力角變化曲線 圖 39 曲率變化曲線 如圖 38 所示，凸輪運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，推程壓力角變化范圍 0186。 為了保證翻轉(zhuǎn)鏟能有效的摟住前方犁鏵犁出的土，應(yīng)使機(jī)架有一個(gè)向下的力作用，以克服土壤給翻轉(zhuǎn)鏟向上的力 。支架的一端用兩個(gè) M12 螺栓相連，另一端有 Φ13 的孔，便于安裝加壓彈簧及螺栓。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) II 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到最高行程時(shí)，擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)四葉板翻轉(zhuǎn)鏟過(guò)死點(diǎn)位置，選取這一時(shí)刻對(duì)各部件進(jìn)行受力分析，如圖 52 所示。s i ns i n ????? ??? FFFGF Ga (6) ? ?00M 039。m。 圖 61 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的仿真 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 21 7 結(jié)論 壟向區(qū)田可給農(nóng)民帶來(lái)很多效益：壟向區(qū)田技術(shù)可以防止水土流失，增強(qiáng)土壤的含水量與肥力 —即基礎(chǔ)效益；壟向區(qū)田可有效的改造中低產(chǎn)田，提高土地的生產(chǎn)能力，使農(nóng)民增產(chǎn)增收 —即經(jīng)濟(jì)效益；運(yùn)用壟向區(qū)田技術(shù)，不但保護(hù)了耕地，還增 加了農(nóng)民的收入，增加了農(nóng)民的積極性。而做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這幾個(gè)月 ,是我大學(xué)生涯過(guò)的最充實(shí)的一段時(shí)間。是你們的鼓勵(lì)和幫助陪伴我走過(guò)了 最美好的大學(xué)時(shí)光 。尹大慶老師在設(shè)計(jì)的過(guò) 程中給予的無(wú)私幫助和指導(dǎo)是我完成設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。 本課題所研究的筑擋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度要求不高、成本低、易于生產(chǎn)，便于普及推廣，實(shí)用于我國(guó)國(guó)情。機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)工作時(shí)由撥盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)撥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，再由撥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿 。 由此可求得系數(shù) a=78． 5rad/s。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 18 四葉翻轉(zhuǎn)鏟受力分析 筑 擋 機(jī)工作時(shí)主要有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程 ［ 6］ ：一是四葉板的角速度等于 0 時(shí)的直線運(yùn)動(dòng)；二是四葉板做加速翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作過(guò)程中，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)交替出現(xiàn)，具體運(yùn)動(dòng)受力過(guò)程如圖53 所示。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) I 四葉板翻轉(zhuǎn)鏟處于死點(diǎn)位置時(shí)受力情況如圖 所示。 在機(jī)架的前部，以?huà)旖Y(jié)銷(xiāo)與聯(lián)結(jié)器相連，機(jī)架整體受力不大，因此機(jī)架可用 Q235作為材料，厚度為 8mm，其接縫處采用手工電弧焊技術(shù)聯(lián)接。推程壓力角和回程壓力角均小于許用壓力角。綜合確定的參數(shù)，輸入程序的參數(shù)如表 31 所示 表 31 輸入?yún)?shù) 通過(guò)程序的優(yōu)化求解計(jì)算出凸輪輪廓的極坐標(biāo)，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)在 CAD 中繪制凸輪 輪 廓曲線如圖 36 所示。、回程運(yùn)動(dòng)角為 30176。 葉片的 3D 仿真圖如 33 所示。 根據(jù)筑 擋 機(jī)的整體大小初步設(shè)定地輪的直徑為 50cm，形狀如圖 31:。 3 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的主要部件設(shè)計(jì) 由于機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置部分采用凸輪機(jī)構(gòu)， 對(duì)于 擋 距的調(diào)節(jié)比較麻煩且不易實(shí)現(xiàn)，顧本文中主要研究在 1176。經(jīng)計(jì)算，各種坡度的最佳 擋 距見(jiàn)圖 23。在相同坡度情況下， 擋 距越大，淺穴容易越大，但不一定全容積都呢個(gè)儲(chǔ)水； 擋 距越小，壟溝中 土 擋 數(shù)越多，可儲(chǔ)水的容積就越少。從理論上計(jì)算出土 擋 厚度的最小值為 7cm。 應(yīng)用機(jī)械式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)的關(guān)鍵參數(shù) 土 擋 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)作業(yè)時(shí)，在壟溝中沿壟向每隔一段距離修筑一個(gè)土 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 6 其作用是攔蓄降雨及防止雨水落地后因壟溝過(guò)長(zhǎng)而匯聚形成徑流。 本 論文的研究 方向 現(xiàn)如今，在我國(guó)大部分采用壟向區(qū)田水土保持技術(shù)的地區(qū) ，依舊采用人 工來(lái)修筑土擋 ，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大 ，而且作業(yè)質(zhì)量不易保證，并且效率低、誤農(nóng)時(shí) ，顧急需一款 能夠減小勞動(dòng)強(qiáng)度并便于操作的壟向區(qū)田筑 擋 機(jī)， 而 機(jī)電傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋 機(jī) 有成本過(guò)高、很難保證土 擋 均勻一致和電流不易控制等諸多缺陷，所以進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑 擋機(jī)的設(shè)計(jì)與研究 。它能夠滿(mǎn)足工作要求，降低了生產(chǎn)和使用成本，易于使用和維護(hù)，提高了工作可靠性，在技術(shù)上是可行的。該機(jī)采用電控方式，構(gòu)思新穎，與國(guó)外的筑 擋 機(jī)相比結(jié)構(gòu)輕便，可實(shí)現(xiàn) 擋 距的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，所筑 土 擋 符合要求， 更加適合我國(guó)國(guó)情。這些措施都是在平作耕地的行間、播種前后開(kāi)溝筑 擋 ，只選用坡度較小的耕地， 擋 距多為 2～ 3m。此外，土層薄的地段和年降雨過(guò)于頻繁的地區(qū)不宜采用本措施。 （ 2） 壟作地。壟向區(qū)田是利用壟溝中的小土 擋 ，把雨季中的降雨有效地?cái)r截，以土 擋 向形成的小區(qū)段存水，直到雨水全部滲透入土壤中，避免土壤被徑流沖走，保證了土壤的結(jié)構(gòu)和肥力的有效性，從而使旱地不旱，洼地不澇，有效解決了耕地的土流失問(wèn)題。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 II Design and simulation of mechanical dri