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高速犁体曲面的研究与设计

作　者: 赵郑斌
导　师: 方宪法; 杨学军
学　校: 中国农业机械化科学研究院
专　业: 农业机械化工程
关键词: 高速犁体曲面犁耕牵引阻力模型回归分析参数优化
分类号: S222.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文通过分析犁耕过程土垡的运动及犁体的受力,建立耕作过程犁耕牵引阻力模型,对影响犁耕牵引阻力的关键参数进行理论分析,确定关键参数的取值范围。利用室内土槽试验台进行犁体耕作试验研究,研究主要参数对犁耕牵引阻力的影响,总结犁耕牵引阻力P与土垡进入犁铧的方向角β1、铧刃角γ1、耕深a和耕速ve的定量关系,并获得犁耕牵引阻力的回归方程。通过对回归方程的优化分析,确定各参数的最优取值。根据理论分析和土槽试验,得到如下结论：1)通过对土垡运动学和动力学的分析研究,建立犁体曲面的数学模型,得到影响犁体牵引阻力的因素有犁体几何参数和犁体作业参数。其中几何参数是犁铧安装角ε1和γ1,土垡进入犁铧的方向角α1和β1,犁壁脱土角β2；作业参数主要是耕深a和耕速ve。为了减小犁耕牵引阻力必须减小ε1和γ1,β1和β2,同时必须进行这些参数的定量研究。2)利用牵引阻力的理论模型,进行参数分析。经过对参数的分析,确定各个参数的经验取值范围：ε1为25°-30°,γ1为400-45°,α1为15°～17°,β1为19°～25°,β2为45°-50°,高速犁体的土垡宽深比一般小于1.27。3)通过对高速犁体的土槽试验研究,获得犁耕牵引阻力关于土垡进入犁铧的方向角β1、铧刃角γ1、耕深a和耕速ve的多元线性回归方程、完全二次回归方程和交叉二次回归方程,并检验方程的显著性,对比发现交叉二次回归方程能够更好的反映各因素对犁耕牵引阻力的影响,交叉二次回归方程为y3=1724.10+0.14ve2+2.39vea+4314.33β1+491.5β1γ1。4)通过对方程进行约束条件下的优化分析,获得使犁耕牵引阻力最小的主要参数的取值为ve=7km/h, α=200mm, β1=19°,γ1=40°此时的犁耕牵引阻力为3262.82N。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 文献综述  11-16
    1.2.1 高速犁体曲面成形方法的研究  11-14
    1.2.2 高速犁体曲面主要参数的优化设计  14-15
    1.2.3 计算机辅助技术在高速犁体曲面设计中的应用  15-16
  1.3 研究内容  16
  1.4 研究方法  16-17
第二章犁体耕作过程力学分析  17-23
  2.1 犁耕作业土垡运动过程  17-19
    2.1.1 土壤沿铧刃的运动  18
    2.1.2 土垡沿犁铧和犁壁的运动  18-19
    2.1.3 土垡中点在犁壁上的相对轨迹  19
    2.1.4 土垡离开犁壁后的运动  19
  2.2 犁耕牵引阻力的数学模型  19-21
    2.2.1 铧刃的切割力  19-20
    2.2.2 土壤对铧刃的总压力  20
    2.2.3 克服土壤重力和对曲面摩擦力所需的牵引力  20-21
    2.2.4 使土壤具有速度所需的力  21
  2.3 犁耕牵引阻力模型的建立  21
  2.4 小结  21-23
第三章犁体曲面参数的理论分析  23-25
  3.1 参数分析  23-24
  3.3 小结  24-25
第四章高速犁体曲面的试验研究  25-46
  4.1 试验目的  25
  4.2 试验准备  25-29
    4.2.1 土槽试验台  25-26
    4.2.2 土壤质地检测  26-27
    4.2.3 土壤水分和紧实度的测量  27-29
  4.3 试验方案  29
  4.4 牵引阻力测量方法  29-31
  4.5 试验过程  31-36
  4.6 数据分析  36-44
    4.6.1 线性回归分析  38-39
    4.6.2 完全二次回归分析  39-41
    4.6.3 交叉二次回归分析  41-44
  4.7 优化设计  44-45
  4.8 小结  45-46
第五章总结与展望  46-48
  5.1 结论  46
  5.2 存在的问题  46-47
  5.3 展望  47-48
参考文献  48-51
致谢  51-52
作者简历  52-53
附录  53-55

高速犁体曲面的研究与设计

内容摘要

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