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组合刀式果园施肥开沟机的研究

作　者: 胡佳佳
导　师: 刘俊峰
学　校: 河北农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 果园 开沟机 AIP 有限元分析 优化设计
分类号: S222.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 74次
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内容摘要


我国是世界最大的苹果生产国和消费国,但由于受我国果园规模特点和栽植方式的影响,果园管理作业几乎都要靠人工来完成,效率低,劳动强度大。随着我国苹果栽培模式的变革,一些新建果园采用矮砧密植型栽培模式,并对传统的乔砧密植型果园进行间伐提干改型,为果园机械化作业提供了发展条件。施肥是果树生产管理中的重要技术措施,其施肥部位及开沟的形式合理与否直接影响着果树的生长、产量、果品质量及经济效益。本课题针对现代果园施肥开沟现状及其需求,通过对国内外开沟机发展现状调查分析,结合园艺技术,研究设计了专门用于果园施肥的开沟机。本论文所做主要工作包括:1.根据果树根系分布状况及果园施肥开沟的园艺要求,确定了开沟机的总体设计参数,分析了开沟机的工作原理。通过运动学和动力学分析,确定了其沟宽、沟深、前进速度、生产率、链速、切土厚度、切削阻力和总功耗等基本参数。2.在确定开沟机基本参数的基础上,对其主要零部件进行了设计,包括组合刀具、挂接机构、主轴组合机构、传动梁支架、链条支撑梁和螺旋搅龙排土器等。并重点对开沟机变速箱进行了设计、分析与计算,通过变速箱可实现开沟机作业速度与地头转弯、行走运输速度之间的快速切换。对于在不同的土壤条件及所开沟参数要求不同的情况下,可以改变开沟机的作业速度。3.利用AIP软件创建了施肥开沟机开沟刀的三维参数化特征模型,通过内嵌于AIP的ANSYS技术模块对开沟刀模型进行有限元静力学分析,并根据分析结果进行优化,采用组合刀具,得到开沟刀的安全系数为2.494和2.533,均达到设计要求,减少了工作阻力,且节省了材料。对果园开沟机各零部件进行三维设计,并进行组装,完成装配图。4.筛选相关零部件,完成样机的加工试制和试验。同时,利用NY/T740-2003标准对开沟机作业质量进行评定,主要包括开沟深度、开沟深度稳定性、沟面宽度和沟底浮土厚度。通过相关数据的测量和计算得出,所开沟符合NY/T740-2003作业质量标准,满足园艺要求,能够带来显著的经济效益和社会效益。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-14
  1.1 课题研究的背景  9-10
  1.2 课题研究的意义  10-11
  1.3 开沟机研究的国内外现状  11-12
  1.4 课题研究方法、内容及技术路线  12-14
    1.4.1 课题研究方法和内容  12-13
    1.4.2 技术路线  13-14
2 开沟机的总体设计  14-25
  2.1 开沟机基本结构和工作原理  14-15
    2.1.1 基本结构  14-15
    2.1.2 工作原理  15
  2.2 开沟机基本参数的确定  15
  2.3 开沟机的运动学分析  15-18
    2.3.1 生产率  16
    2.3.2 切土厚度  16-17
    2.3.3 切削宽度  17-18
  2.4 开沟机的动力学分析  18-25
    2.4.1 链刀切削土壤阻力的确定  18-20
    2.4.2 开沟机传动总功率的确定  20-25
3 开沟机主要部件的设计研究  25-39
  3.1 开沟机挂接机构及支撑部件设计  25-28
    3.1.1 挂接机构的设计  25-26
    3.1.2 主轴组合的设计  26-27
    3.1.3 传动梁支架的设计  27
    3.1.4 链条支撑梁的设计  27-28
  3.2 螺旋搅龙的设计  28-29
  3.3 变速箱的设计  29-39
    3.3.1 各轴转速及传动功率的计算  30-31
    3.3.2 离合器的选择  31-33
    3.3.3 轴的设计  33-38
    3.3.4 齿轮的设计  38-39
4 基于 AIP 的开沟刀有限元分析及优化  39-52
  4.1 有限元法  39-40
    4.1.1 有限元法概述  39-40
    4.1.2 有限元法的步骤  40
  4.2 AIP  40-42
  4.3 开沟刀的参数化设计和有限元分析  42-51
    4.3.1 参数化设计思想  42
    4.3.2 三维建模技术  42-43
    4.3.3 创建开沟刀三维参数化实体模型  43-44
    4.3.4 开沟刀的有限元分析  44-48
    4.3.5 开沟刀的优化设计  48-51
  4.4 开沟机的三维造型与样机试制  51-52
5 开沟机试验与分析  52-57
  5.1 试验标准  52-54
    5.1.1 术语和定义  52
    5.1.2 技术要求  52-53
    5.1.3 作业质量检测方法  53-54
  5.2 试验条件  54-55
  5.3 试验数据  55-56
  5.4 试验分析  56
  5.5 技术经济指标分析  56-57
6 结论与展望  57-58
  6.1 结论  57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-60
在读期间发表的学术论文  60-61
作者简历  61-62
致谢  62-63

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中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业机械及农具 > 耕耘机具 > 农田基本建设机具 > 开沟（渠）机
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