【導(dǎo)讀】我國坡耕地占耕地總面積的1/3，且水土流失嚴重。針對水土流失日益嚴重的問題。提出采用壟向區(qū)田水土保護措施進行治理。所謂壟向區(qū)田就是在坡耕地的壟溝內(nèi)或在平。耕地作物間修筑小土擋，將長長的壟溝或長長的行間截成許多小區(qū)段，以土擋攔截降水，走，保證了土壤的結(jié)構(gòu)和肥力的有效性，起到保水、保土、保肥的作用。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”。旱、洼不澇，作物生長繁茂一致，必然會增產(chǎn)顯著。產(chǎn)中的農(nóng)藝要求和運用技術(shù)，并經(jīng)過了生產(chǎn)實踐的驗證。在對其結(jié)構(gòu)和工作原理的分析的基礎(chǔ)上，對筑擋機各部件進行了受力分析，并且

　　

【正文】 0?? AM ? ? 0s i nc o sa 4by43bx ????? LFLFLLFJ NA ?? （ 3） 其中， ? ? ?? c o sc o s12 LLL ?? 。 ?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)臂繞擺動中心 A 的轉(zhuǎn)動慣量（ kg/m2）， 由設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸可求得； a—凸輪從動件運動的角加速度（ 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)鏟對轉(zhuǎn)臂的阻力 ( N)； ? —凸輪機構(gòu)壓力角 ( 176。)； FN—凸輪輪廓與轉(zhuǎn)臂的法向推力 ( N)。 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 18 四葉翻轉(zhuǎn)鏟受力分析 筑 擋 機工作時主要有 2 個運動過程 ［ 6］ ：一是四葉板的角速度等于 0 時的直線運動；二是四葉板做加速翻轉(zhuǎn)運動工作過程中，這兩個運動交替出現(xiàn)，具體運動受力過程如圖53 所示。 圖 53 運動分析圖 運動狀態(tài) I 在第 1 種運動情況下，由于四葉板不翻轉(zhuǎn)，其角速度和角加速度為 0。該四葉板所受到的合外力按照力系平衡原理表 達為 ? ?0xF 0s i n39。c o sc o sa ???? ??? FFfF (5) ? ?0?F 0c o s39。s i ns i n ????? ??? FFFGF Ga (6) ? ?00M 039。c o sr ??? rFrfF ? (7) 式中 Fa—機架對鏟板的拉力 (N) ； F’—滾輪對鏟板的支反力（ N） G—鏟板的重力 (N) ； 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 19 FG—機架對鏟板的作用力 (N) ； F—土壤對鏟板的作用力 (N) ； f—土壤對鏟板的摩擦力； r—四葉板的半徑 (mm)。 運動狀態(tài) II 在第 2 種運動情況下，四葉板要做翻轉(zhuǎn)運動。根據(jù)地輪的工作周期、四葉板的分布和對該機組進行受力試驗過程中所測量的板的支反力 Fc 以及測得的作用時間 t，分別確定了該四葉板的運動和受力情況，其運動情況為 ??tdt ???d 2t21??? （ 8） 已知 t=0 時 0?? ； t=t’= 時， 2??? 。 由此可求得系數(shù) a=78． 5rad/s。 已知四葉板的翻轉(zhuǎn)時間 t=(四葉板在進行第 2 種運動時所對應(yīng)的時刻 )，四葉板葉片分布為圓周正交分布，翻轉(zhuǎn)的初始角速度 ? =0，其運動近似看作勻加速轉(zhuǎn)動，如圖( a)所示。圖線的斜率 k 即為角加速度由于四葉板在時間 t= 時刻的角速度未知，因此該曲線的表達式如圖 5(b) 所示。 圖 54 四葉板運動圖像 根據(jù)動力學(xué)方程有 ? ? ?JM0 （ 9） 式中 J—四葉板的轉(zhuǎn)動慣量，取 J=m。 四葉板工作時，土 擋 對四葉板的作用力 F 和土對板的摩擦力 f 在不斷變化，并且力F 的作用點也在變化，因此采用公式 (9) 進行理論計算，得 ? ???? NJM ? m 從理論計算與實際測量結(jié)果看，兩者差別不太大，因 此該分析過程符合動力學(xué)分析結(jié)果。 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 20 6 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的仿真 本次針對機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計所采用的三維軟件 PRO/E。機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機工作時由撥盤的轉(zhuǎn)動帶動撥桿的轉(zhuǎn)動，再由撥桿的轉(zhuǎn)動帶動連桿 。連桿帶動轉(zhuǎn)臂，從而在工作狀態(tài)下，使四葉鏟板轉(zhuǎn)動 90 度。 通過對機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的仿真設(shè)計，基本可以得出該機器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中能夠滿足工作需要。針對機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的特點進行各個部件之間的配合和仿真運動，可知在機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機工作時能夠完成壟向區(qū)田技術(shù)的需要，能夠很好的起 到保持水土的作用。 圖 61 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的仿真 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 21 7 結(jié)論 壟向區(qū)田可給農(nóng)民帶來很多效益：壟向區(qū)田技術(shù)可以防止水土流失，增強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)濟效益；運用壟向區(qū)田技術(shù)，不但保護了耕地，還增 加了農(nóng)民的收入，增加了農(nóng)民的積極性。同時還治理了水土流失，減輕了國家用于治理水土流失資金不足的壓力，為山區(qū)半山區(qū)經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造了有力的條件 —即生態(tài)效益。 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機，是對 1QD 型壟向區(qū)田筑擋機的進一步改進，改變它的電磁控制方式為機械控制方式。 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機使用非常方便 ,易于掌握，而且可以達到精確的最佳擋距。 本課題所研究的筑擋機結(jié)構(gòu)簡單、精度要求不高、成本低、易于生產(chǎn)，便于普及推廣，實用于我國國情。以保證其有較大的承雨能力；相鄰壟溝的土擋要交錯排列；筑擋后的壟溝 要有坐土和浮土；土擋要緊實；機具不傷壟臺上的幼苗，不刮壟肩；行距為 60～200cm；作業(yè)速度大約為 7km/h。 由以上可知，在考慮適用性等因素的情況下，機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作要求，易于使用和維護，能給人們帶來很大的效益。 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 22 參考文獻 [1] 沈昌蒲．坡耕地壟作區(qū)田最佳擋距數(shù)學(xué)模型及其檢驗 [J]．水土保持通報 ,1997,17(3)：1—4． [2] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊 (上冊 )[M]．北京：機械工業(yè)出版社 ,1988． [3] 吳守一．農(nóng)業(yè)機械學(xué) (下冊 )[M]．北京： 中國農(nóng)業(yè)機械化出版社 ,1987． [4] 甘肅省天水水土保持科學(xué)實驗站．水土保持耕作法的研究和評價 [A]．黃河水利委員會耕作保持水土論文集 [C]．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)出版社 , 1980： 133—139． [5] Geread． C． J． ,Sexton P． D． Conover D． M． Effect of furrow diking[J].sub soiling and slope position on crop Yields Agronomy J． 1984,76： 945—950 [6] Harris B． L,Krishna J． H Furrow diking to serve moisture [J]． of soil and water servation,1． 1989,(4)： 271—273． [7] 田邊一． 坡地農(nóng)業(yè)機械化問題 [J]． 山地農(nóng)機化 ,1987, (增刊 )： 30—32． [8] Lyle .,Dixon . Basin tillage for rainfall retention [J].Trans ASAE 1997,20:1013 —1017. [9] 尹大慶 ,馮江． 1QD一 3型壟向區(qū)田筑擋機的研制 [J]．農(nóng)機化研究 ,20xx,(1)： 9596 [10] 沈昌蒲 ,劉福 ,楊愛民等 .坡耕地壟作區(qū)田最佳擋距數(shù)學(xué)模型及其檢驗 [J].水土保持通報 ,1997,17（ 3）： 1—5. [11] 機械設(shè)計手冊 .第五版 .第三卷 .13. [12] 尹大慶 ,馮江 ,溫錦濤 ,劉立意 .1QD型壟向區(qū)田筑垱機控制機構(gòu)的研究 [J].農(nóng)機化研究 ,20xx,（ 1） ： 240. [13] 張影微 ,劉立意 ,馮江 ,尹大慶等 .1QD型壟向區(qū)田筑垱機的原理與應(yīng)用 [J].農(nóng)業(yè)科技與設(shè)備 ,20xx,(3)： 50—51. [14] 尹大慶 ,劉冬梅 ,溫錦濤 .機械控制壟向區(qū)田筑擋機機理的研究 [J].農(nóng)機化研究 ,20xx,（ 2） ： 67—68. [15] 劉曉明 ,馮江 .機械式壟向區(qū)田筑垱機的受力分析 [J].農(nóng)機化研究 ,20xx,（ 8）： 61—63. [16] Krishna J H,Arken G F,Willams J R,Molkey J furrow dike impact on runoff and shum yields. [J].Trans ASAE 1987,30： 143—147. [17] Gerard,C J,Sexon P D, Conover D of furrow diking and slope position on crop yields agronomy [J].1984,76： 945—959. [18] 沈昌蒲 ,龔振平 ,溫錦濤 .橫坡壟與順坡壟的水土流失對比研究 [J].水土保持報 ,20xx,25（ 4）： 48—49. [19] 沈昌蒲 ,劉立意 ,王秋華 ,等 .水土保持新技術(shù) —壟向區(qū)田的基本原理及應(yīng)用 [J].中國水土保持報 ,20xx（ 10）： 19—21. [20] 馮江 ,馮進成 .壟向區(qū)田筑擋機關(guān)鍵部件 —四葉板的有限元分析的研究 [J].農(nóng)機化研究 ,20xx,33（ 9）： 85—88. 機械傳動式壟向區(qū)田筑擋機的設(shè)計與仿真 23 致 謝 大學(xué) 的 快樂時光隨著畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束也將落下帷幕。而做畢業(yè)設(shè)計的這幾個月 ,是我大學(xué)生涯過的最充實的一段時間。在這短短的幾個月里 ,我不僅掌握了以前沒有完全掌握的專業(yè)知識和 研究方法 ,以及繪圖方法 ,同時更讓我對機械專業(yè)有了更深一步的了解和認知。 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。在畢業(yè)課題設(shè)計的過程中 ,我 始終得到了尹大慶老師的熱心指導(dǎo)。尹大慶老師在設(shè)計的過 程中給予的無私幫助和指導(dǎo)是我完成設(shè)計的前提和基礎(chǔ)。尹老師在在工作上認真負責(zé) ,對人的態(tài)度上平易近人 ,同時尹大慶老師的詼諧幽默讓我有一種朋友之間相處的感 覺。在論文完成之際向幫助過我的尹大慶老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！ 在論文研究的過程中 ,也得到機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結(jié)奮進、不斷進取的精神使我受益 匪淺 。在此也向他們表示感謝 ！ 最后再次感謝大學(xué)期間指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們。是你們的鼓勵和幫助陪伴我走過了 最美好的大學(xué)時光 。在此由衷的感謝你們 ,祝福你們身體健康 ,事業(yè)順利 ！