履帶式微耕機(jī)及其主要工作部件的性能研究.pdf

1、研究設(shè)計(jì)一種微型耕作機(jī)具不僅可以改善耕田土壤狀況、提高土地產(chǎn)出率等經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，而且對(duì)于降低農(nóng)業(yè)能源損耗、優(yōu)化農(nóng)村動(dòng)力配置也起到一定的積極作用。為解決目前微耕機(jī)動(dòng)力牽引性能不足、作業(yè)質(zhì)量偏低等問(wèn)題，本文結(jié)合河南省煙草公司課題“丘陵山區(qū)煙田專(zhuān)用動(dòng)力機(jī)械及配套機(jī)具開(kāi)發(fā)”，研究設(shè)計(jì)一種低位傳動(dòng)雙履帶式微型動(dòng)力底盤(pán)，并在該底盤(pán)的基礎(chǔ)上完成了微耕機(jī)虛擬樣機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，擴(kuò)展、完善了相關(guān)作業(yè)部件，通過(guò)快卸掛接裝置更換工作部件即可完成起壟、覆膜、除草、開(kāi)

2、溝培土等單項(xiàng)及復(fù)式作業(yè)。本課題基于車(chē)輛-地面力學(xué)、虛擬裝配技術(shù)與有限元分析等理論方法，將底盤(pán)動(dòng)力傳動(dòng)、旋耕刀與土壤之間的相互作用關(guān)系進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模與仿真分析，保證作業(yè)部件的強(qiáng)度與可靠性。通過(guò)田間正交試驗(yàn)方差分析得出了影響微耕機(jī)底盤(pán)牽引附著性能的顯著因素，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了微耕機(jī)底盤(pán)牽引性能與旋耕作業(yè)質(zhì)量碎土率指標(biāo)的二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的分析建立了指標(biāo)與因素間的回歸模型、完成了運(yùn)動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化，在保證履帶滑轉(zhuǎn)性能的前提下提高了

3、旋耕作業(yè)碎土率，減少了微耕機(jī)作業(yè)的功率損失。
　　具體研究?jī)?nèi)容如下文所述：
　　1．設(shè)計(jì)一種微型農(nóng)業(yè)機(jī)械的動(dòng)力底盤(pán)，將附著性能優(yōu)越、牽引能力大、松軟地面通過(guò)能力強(qiáng)的雙履帶行駛裝置引入到動(dòng)力底盤(pán)的設(shè)計(jì)中，在提高微耕機(jī)操作穩(wěn)定性、田間通過(guò)性的同時(shí)減小機(jī)器總體尺寸。
　　2．依據(jù)虛擬樣機(jī)技術(shù)的模塊化設(shè)計(jì)理念，在三維設(shè)計(jì)軟件中完成了動(dòng)力底盤(pán)的實(shí)體建模、虛擬裝配與運(yùn)動(dòng)干涉分析，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并為相關(guān)工作零部件的有限元仿

4、真分析提供了模型文件?；诼膸轿⒏麢C(jī)虛擬樣機(jī)裝配模型的容積屬性報(bào)告校核了履帶行駛裝置的接地比壓值，避免了物理樣機(jī)的反復(fù)加工，提高了微耕機(jī)樣機(jī)的設(shè)計(jì)效率。
　　3．通過(guò)有限元仿真分析優(yōu)化了零件尺寸與結(jié)構(gòu)參數(shù)，得出旋耕工況下不同尺寸刀具的應(yīng)力云圖與位移分布圖，為正確選取刀具尺寸參數(shù)、合理設(shè)置刀軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供了理論依據(jù)。為減輕微耕機(jī)重量選用尼龍制履帶驅(qū)動(dòng)輪，并對(duì)其分別進(jìn)行了正常工況及極端工況下的有限元分析，完成了尼龍驅(qū)動(dòng)輪強(qiáng)度的校核；

5、針對(duì)動(dòng)力底盤(pán)的發(fā)動(dòng)機(jī)托架進(jìn)行了模態(tài)分析，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)托架前五階固有頻率均在發(fā)動(dòng)機(jī)振蕩頻率區(qū)域之外，避免了在發(fā)動(dòng)機(jī)振蕩源的作用下托架發(fā)生應(yīng)激共振失效的可能性，提高了微耕機(jī)工作的可靠性。
　　4．加工樣機(jī)，進(jìn)行田間正交試驗(yàn)與回歸試驗(yàn)分析。將“履帶式動(dòng)力底盤(pán)+旋耕部件”作為整體研究對(duì)象，選取履帶式動(dòng)力底盤(pán)牽引性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)—履帶滑轉(zhuǎn)系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，旋耕刀軸轉(zhuǎn)速、機(jī)組前進(jìn)速度(履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速)、機(jī)器自重為試驗(yàn)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過(guò)直觀極差

6、分析與方差分析得出如下結(jié)論：旋耕刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)微耕機(jī)滑轉(zhuǎn)系數(shù)影響最大，旋耕刀軸轉(zhuǎn)速與履帶輪轉(zhuǎn)速的交互作用次之，履帶輪轉(zhuǎn)速再次，機(jī)器自重影響最小；較優(yōu)水平組合為刀軸轉(zhuǎn)速等于120 r/min、履帶輪轉(zhuǎn)速等于60 r/min，機(jī)器自重等于120kg；方差分析表明旋耕刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)指標(biāo)影響顯著（α=0.05），旋耕刀軸轉(zhuǎn)速與履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的交互作用對(duì)指標(biāo)有影響（α=0.1）。根據(jù)正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果選取履帶滑轉(zhuǎn)系數(shù)及微耕機(jī)碎土率為試驗(yàn)指標(biāo)，旋耕刀軸轉(zhuǎn)