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文档简介

摘要由于早期研究的的松土锄草机在工作过程中,对中耕作物苗带松土和锄草比较艰难、埋苗率高并且工作速度低、损坏苗严重、苗间草清除不干净而且化学除草对当今大自然造成的污染比较恶劣,并且对动物和植物带来的危害存在着巨大的问题,所以我们研制了一种新型新型除草机械,名为中耕松土梳苗锄草机。该机器是按照组合直立梳齿为主要运作部件,运用作物根茎与杂草根茎发生长差别大的特点,再对作物进行规律的的打理,得到松土锄草的成果,同时要进行规律的中耕。在本文里对此机器的总体设计、梳齿机构的尺寸和传动结构,以及它们的运动规律等惊醒了分析,得到了机器作业质量的分析结果。梳齿式除草装置可以进行的功能有许多。如:它是多动能中耕以及全方位松土除草复式作业机。该机器不仅可以除掉苗间杂草(生长期),并且可以保持土壤水分充足,为农作物的稳定产量起到了决定性的作用。因为生长期的农作物和杂草的根系在土壤内的深度不同,因此梳齿式苗间松土锄草装置的工作原理是利用锄草齿在杂草的根系层做出网格状运动来锄去杂草。为此,从锄草作业的缺陷出发,分析了当今国内外田间锄草技术的研究现状以及化学除草技术与机、电、光等技术的结合情况;通过与美国、德国等西方发达国家先进锄草技术的比较,分析了我国锄草技术的不足之处,并指出了锄草技术的发展趋势。栽植技术是作物争取农时、提高复种指数、提高产量的有效措施。采用机械栽植是提高移植劳动生产率的有效途径。国外已广泛采用机械化移栽方式。国内目前研制出的移栽机具都是人工喂苗的半自动移栽机。我这次毕业设计就是导管式栽植机。通过查阅有关的资料,对国内外旱田移栽机械现状、水平及我国在旱地栽植机械方面的研究进行全面的了解,掌握其工作原理,并针对目前国内现有育苗移栽机械存在的问题,提出了今后发展我国育苗移栽机械的几点建议。同时重点对钵苗移栽机的钵苗喂入机构移载机总体设计等进行分析,实现该机系列化的目的。现在我国的农民趋于老年和妇女,劳动力低,这样发展农业机械化更是事在必行。尽管目前面临着玉米价格低和比较效益差等问题,但是,通过提高种植的机械化水平,进一步改善育苗移栽技术的配套性能,就可以降低种植成本,达到增加产量,提高经济效益的目的。相信随着旱地育苗机械化水平的不断提高,旱地育苗移栽技术将会逐步得到大面积推广应用。我这次的研究是对梳齿式苗间松土锄草装置的仿真优化设计和试验。为获得理想苗间机械松土锄草效果,用UGNX6.0软件对装置进行了三维仿真建模。在建立机械锄草,齿运动轨迹的数学模型的基础上,在试验环境下和老师共同完成了苗间松土锄草机械的松土锄草试验。运用正交设计软件进行了试验数据的处理。最终通过试验验证了仿真结果的有效性,既优化了设计参数,又为大马力复式中耕松土耕除草机的设计提供依据。关键词:梳齿;动态仿真;中耕松土锄草

AbstractIntheearlydevelopmentoftheearthweedingmachineinuseforintertillageweedingcropplantswithlooseningsoilanddiggingupweedsdifficulttobeburiedintactseedlingsofhighspeed,andhiscorntoplantroomsandthehoesnotpureandchemicalweedingenvironmentallyseriouspollutioninotherplants,andharmforsomanyquestions.Studyinganewintertillageweedinglooseningsoilandseedlings.themechanismforcombinedwithbrushyourteethasthemainworkingparts,theuseofthecropswithweedsgrowingdisparitiestherootsurfaceoftheproperty,plantregularlytoteaseoutthelooseningsoilanddiggingupweeds,atthesametimeasnecessary.theregularintertillageweedingintheoveralldesign,belts,andthestructureandsizeandthelawofmotionandcarriedoutandtheoreticalanalysis,andanalyzethequalityofitswork.Brushyourteethinseedlingsfromlooseningsoilweedingdeviceismorecomprehensiveintertillageweedinglooseningsoilanddiggingupweedscompoundproductionrigseedlingsfromlooseningsoilanddiggingupweedscanbedoneintheplantcropsofcornintheweedsandsoilconservation,toensuretheproductsofproductiveanddependaplecropexertpositiverole.Throughaccesstoinformationandknowledgeofhomeandabroad.Andthestateofintertillageweedingmachineinseedlingsfromlooseningsoilanddiggingupweedsdeviceisusedtogrowcropsonthesurfaceandweedinthedepthoftherootofthesoil,throughweedingintheteethofthesurfacelayertothetrackofacampaigntohoetoweeds.Andweedingworkfromdefects,analysisandweedingthefieldsofresearchandtechnologyandthechemicalweeding,electricity,andlightforthecombinationofcircumstances;Withtheunitedstates,Germanyandwestdevelopedrelativelyadvancedtechnology,weedingtheweedingatechnicaldeficiencies,andweedingoutthetechnicaltrend.ThistimeIhavebeensetofteethbetweentheseedlingsforlooseningsoilweedingofemulationbydesignandtrialfortheidealmechanismstrengthensthedirtwithahoe.Passtocheckrelevantofresearchthatdata,movetoplantthemachinethepresentcondition,levelandourcountrytoplantthemachineinthedrylandtodomesticandinternationaldrylandtoproceedcompletelyofearthenbowlseedlingthatunderstanding,controltheprincipleofitswork,atthesametimethepointmovetoplantthemachinetoearthenbowlseedlingtofeedtheorganization,movetocarrythemachinetheetc.Basedontheexistingdomesticseedlingtransplantingmechanicalproblems,andputsforwarditsdevelopmentinthetransplantseedlingsofmechanicalseveralSuggestions.Oftotaldesigntoproceedtheanalysis,andrealizethemachine'sseriesofthe'spurpose.NowChina'sfarmerstendtobeolderandwomen,lowlaborforce,sothatthedevelopmentofagriculturalmechanizationmorethingsinwilldo.UGNX6.0softwareisinstalledina3Dsimulationmodel.inestablishingamechanismworkedandmovesthemathematicalmodels,onthebasisoftheenvironmentandtheteacherfinishedthinoutmilletseedlingslooseningsoilmechanicsoftheearthtohoe.Hoetheuseofsoftwaredesignarecarriedouttestsfordataprocessing.Ultimatetestverifiedbythesimulationresults,andoptimizetheeffectivenessofthedesignparameters,andthehorsepowercompoundintertillageweedinglooseningsoilupweedsinthedesignbasisprovide.Keywords:Elasticcomb;Motionsimulation;Cultivationuproot目录第一章前言 第一章前言1.1研究的目的意义 田间松土除草追肥是我国农业精耕细作的重要环节之一。将地表锄松、翻土壤、消灭行间与苗间杂草,地表温度使有机肥料加速分解,也可以剪断土壤的毛细管,尽量使水分的蒸发降低,才能起到储水水保持的作用。这样既保证了地表松散干燥,增加树木植物周边空气的干燥程度,增加了树木植物的病害免疫能力,又可以让地面土壤下层相对潮湿;除此之外,消除土壤板结,改善士地的物理性质,减少土壤的密封性,这样就能使农作物有着良好的生长发育空间。尽快地进行的锄草是保证丰产丰收必要条件,对于保证农民收入,稳定粮食供应也是是十分重要的。在此基础上加以追肥,让农作物有着更好的生长,这样不仅降低了农民的劳动强度,也使得生产效率得到了提高。影响农业生产最大问题的是田间杂草。农田杂草对农作物的上涨有着聚打的危害,据统计中国的农田杂草的数量有着1500种之多,农田杂草在农作物生长时期与农作物争抢水分、肥料、阳光,因此对农作物的生长极为不利,影响着农作物根系的生长,增加了后期维护农作物生长的的费用,使农作物的产量及质量巨大的降低,降低了农产品的质量和品质。而且杂草中掺杂生长着数量巨大的病害虫,如果不加以管理将会使病害虫肆意蔓延,更加严重影响农作物的生长发育,也危害着大自然的生态环境。在各个国家粮农组织报导中提到,每个国家农作物都由于杂草和病害虫受到危害,这样导致了农作物前生产前质量损失了33%左右,最重要的是由于杂草损失的农作物占8-10%甚至更大,受到迫害的农作物达到了2.9亿吨。中国由于杂草二引发的损害也约占粮食总产10%,每年因杂草造成的粮食损失就有上百亿公斤。农业精耕细作是中国中耕除草不可或缺的结构之一。让农作物拥有有利的生长条件是对农作物的高度生产以及其稳定生产有着良好的巨大作用。棉区的中耕作业由于工作强度和工作时间比较巨大,所以棉区的工作量在总总工作量中有着相对较大的比例。比如甘蔗的培育土壤就需要三次的实验研究。为了提高农作物的生产效和生产的质量我们应在农作物之间进行运用机械中耕的方法来种植农作物。由于人和蓄力进行的中耕深度和培育土壤,以及施加肥料等没有能力达到农作物的高产和增产并且无法有效地提高农作物的质量。所以我们要进行研究中耕施肥机,从而进一步达到农业生产的高产和效率的提高的需求。因此寻找一种除去田间杂草的方法迫在眉睫,而应运而生的中耕除草技术可以满足这一需求,从而降低因杂草造成的粮食损失。当今时代社会正在飞速的发展,殊不知古时候早已有中耕机械来务农,比如铁锄,耧锄。前者在战国时期就已经在中耕中使用(2000多年前),后者也已经有了700年的历史,它也是蓄力中耕锄的在开始的原型。早在元代和宋代已经有古人的名著中提到了古时候务农耕种的迹象,在前者《王祯农书》中提到了耕荡,是用来去除水田中的杂草和松土的工具,后者在《天工开物》则是提到了水田中耕器,它的结构相对于前者比较复杂是由多排钉齿和轧辊组成的,并且这种中耕器在当今社会还有在个别的亚洲水稻国家如:中国等,依然在使用可想而知这个中耕器的实用之处和它的必不可缺。早在十八世纪的欧洲就已经出现了马拉锄。再后来慢慢发展除了拖拉机牵引头来进行运作的中耕机,弧形齿的六面体除草轮在当时被誉为最好的中耕机结构。中国在1950年间又研发了新型的中耕除草机,这款中耕除草机分为蓄力和机力。后来中国在1960年—1970年间分别研发了垄作中耕机、通用机架中耕机和汽油机带动工作的水稻中耕机。在最开始人类去除杂草只能用人力物力来进行除草工作,可是这种人力除草耗费的时间和金钱劳动力远远超过了人类付出的劳动力,使得去除杂草工作也变得事倍功半。所以人们开始研发机械类除草机得到了显著提升,后来又有人开始研发化学药剂来除草,虽然化学药剂除草相对于而言有着明显的除草效果,可是这种除草方式又将人们固定在农田中耗费劳动力、金钱等,并且这种除草方式在后期的土壤会有毒性物质的残留,及其危害土壤使得再进行播种的农作物具有毒性甚至被土壤中的毒性物质污染导致大面积死亡。在1980年期间人有研发出仿真技术,仿真技术一门多学科的综合性技术,仿真技术是将虚拟现实与计算机技术相结合的一种技术,这种仿真技术是利用计算机技术将要生产制造的物品和活动先进性优先级建模,再进行仿真。所以仿真技术在未来的发展中有着绝对性的地位,对未来的各项发展有着深远的影响。它的重大作用主要表现为:(1)应用软件的技术日益增强,其技术是对制造系统中的五大要素进行高度仿真,这五大要素包括:组织管理、物流、人、信息流、能量流。这种技术对于制造业的发展有着前所未有的提高,为后期的技术发展提供了更大的空间,并且更进一步实现了相关制造技术的发展和提高。(2)仿真技术既可以加深人们对生产制造过程的认识,又可以嫁人们对它的理解。这样就可以让人们对生产制造业的认识的以加深,对其理论进行高度的升华。所以这种技术可以更大的提高生产制造系统的整体化优化,大幅度的提高生产力。(3)仿真制造在企业组织管理工作中也起到了决定性的作用,它与现实制造业相辅相成相互影响,如果企业加以研究并研发出一套正确的决策对后期的企业生产有着大幅度的产量提高,并且对生产产量可以进行预先预测,又可以在最早的时间对生产中的问题加以更改实现现实制造的进步与仿真制造的融合。(4)仿真技术在未来的产业中也会加快人才的培养,因为现实生活中飞行员的培养是非常困难的,国家每培养一个飞行员都是花以重金培养,模拟飞机驾驶室是一个很重要的机器,对于飞行员的培养具有重要的作用。所以仿真技术也与其相似。可以在企业中培养人才,让生产人员运用仿真技术来进行训练操作、处理应急事件等。从根本意义上来说仿真技术改变了现实制造中的繁琐程序,实现了从虚拟到现实的制造模式,并且让这种模式成为了当今世界企业不可获取的技术,不仅加快了生产业的发展,并且也让重要的化工生产业的污染事件得意控制,维护了环境的良好,实现了决定性、适用性、先进性、经济性及与保护世界环境为一体的统一化。并用这种仿真技术将生产制造业以模拟仿真的形式表现出来。展现了模拟仿真技术的优缺点,让世界认识到技术的发展程度。1.2国内外研究开发现状1.2.1国内松土除草技术的发展自1960年以来中国开始研究苗之间的机械除草器,在70代得到了很大程度的发展了苗之间的机械除草技术。它的工作部件分为旋转锄式、弹齿、立盘、水平圆盘、圆锥板、链条、和其他多种形式。黑龙江省农业科学院研制机械工程中的机器:3ZS-2型中耕除草机是按照GTX-2的一个小工具型农用耕作机机架式框架为主。为了提高查杀垂直双盘除草的概率,沟垄选用了单翼铲除草,沟帮选择了双翼铲除草,铲部分,这样既提高了了全面除草的效率,又能让土质变得松软。东北农业大学工程学院研制的XQ-7型驱动锄草全双工操作的作业机器,即中耕除草复式作业机。东北垦殖场大田作物机械化除草主要用于全面诱草、封闭除草、土壤蒙头、苗耙、以及三杆尺深而窄的松苗带中耕培土的技术。近年来,引进美国垦区旋转锄除草技术,以促进更好推广效果。但是,由于旋转锄与中耕作业两个操作分开进行单独工作时,还是有一些不足之处,因为美国的旋转锄除草机器需要高速(16公里每小时以上)的工作状态。在松散的土壤条件下,实现第一遍轮式拖拉机速度的要求是很难达到的;作业的次数过多会破坏土壤的结构,造成运行效率低、成本比较高。基于以上问题,黑龙江省红兴隆管理局的国有农场开发出3ZS-6型旋转中耕联合除草机,让旋转锄和中耕深松除草机有效地合并起在一起,实现优势互补,达到了及时、高效、高品质、低消费的目的。中国的除草机主要形式为中耕除草机,工作部件大多都分别为单翼和双翼铲,有盘割除草机和弹齿式除草机,但数量不多,还需要进一步的研制开发。因为该早期研制的除草机在工作时严重毁坏幼苗,并且清除不净苗间的杂草并且药物除草本身具有毒性会给动物和植物带来巨大的影响与伤害,所以黑龙江八一农垦工程大学开发了一种新型苗间中耕弹齿式锄草机。该款锄草机的主要工作零件为偏心弹性梳齿,该机器使用的工作原理是作物与杂草根系生长差别大来进行除草,这样既可以进行农作物苗期的除草,又可以边除草边完成中耕工作。这款除草机的结构如图1所示:图1弹齿式苗间中耕锄草机中国的除草机外形和质量都比较小,其主要原因在于中国的人口众多人均占有土地面积小。而且中国的除草技术相对于许多发达的国家要差得多。当今社会电子技术已经步入成熟稳重的地步并且有众多的外国人员正在研究电子灭草等技术,相信会为以后的农业生产中会有着巨大的贡献。如果能够对其相关的结论进行研究,并且贯彻进行电场中电磁场对植物机理的生长研究,研制一台新一代电子除草机的主要数据来源于杂草在不同的发育时期对植物的生长的影响,如果成功这将在除草机技术领域达到最高点,并且中国的农业生产也将变得更有意义。1.2.2国内中耕除草机简介旱作、水稻中耕机是中耕除草机的主要类型。其中旱作中耕机的分类主要区别于蓄力与机力。并且这种中耕机可以自行安装各种工作元件来为农作物的不同发育时期工作。其主要类别有:(一)除草铲除草铲也可以用播种和施肥部件进行换装,其主要用途为第一或者第二次的松土除草的工作。通用机架中耕机主要分为单翼、双翼铲两种,它的组装工序是用中耕单组安装在一根主横梁上的机器。倾斜铲刀和垂直护板是构成单翼铲的主要两个元件。铲刀的刃口和前进的方向为三十度角,铲刀的平面和地面的倾角在十五度上下,这些都是用来清除农作物间杂草和地面表面上的松软碎土。而垂直护板是用来保证幼苗不被土壤大面积覆盖致死;护板前端刀刃口使用来垂直的切开土的刃口。单翼铲有着左翼、右翼铲之分,工作的最小深度为4厘米,最大深度为6厘米。虽然双翼铲是双翼铲刀与铲柄构成,并且除草的作用很厉害但是它的粉碎土壤的能力比较差。(二)通用铲框架铰链式通用铲框架铰链式在当今时代应用的要比除草铲多,其原因在于它的粉碎土壤的能力要更加强。所以它拥有除草、碎土的能力,但是由于它的工作后很容易形成浅沟,所以造成土壤的横向移动增大。虽然这个机器的入土角没有变动,但是也分为双翼和单翼两个类别。双翼铲工作在农作物之间;而单翼铲在于幼苗两边缘工作,因此他可以防止土壤发生的横向移动而破坏农作物苗。(三)凿形松土铲凿形松土铲的作用为在农作物间工作但不会翻开土层,这样就可以更好地保证水分充足让幼苗更好地发育。它的工作环境也是在农作物的中央。该机器的上半部分是矩形断面铲柄,单独的单组组成部分是由一个甚至最多为五个工作元件构成的;下半部分是向前弯曲的,“中耕单组”可以由它用工作元件来组成,旱作中耕机的工作深度一般在十一厘米左右,最深在十九厘米左右。这是由农作物间的间距和中耕作业的要求计算的。(四)农田培育土壤机用于玉米、棉花等农作物的种植和灌溉对地的根排沟。铲头和土壤分板及成型板。将切开的下的土壤,使其破碎,而且沿着铲面向分土板上行进,工作深度为八厘米至十二厘米。推向左右两侧的土壤能顺利覆盖到幼苗上。土壤肥力的幼苗板成型线。打破文化的一部分在岭后,培土板一般可调整。适应株高、间距和大小的原始脊形变化。对希勒岭地区是在垄作铧加土板、模板和基础,11至14厘米深的耕作,从沟里,16至25厘米,垄高顶用于玉米、棉等中耕作物的培土壅根和灌溉地的行间开沟。由铲尖、分土板和培土板组成。铲尖切开土壤,使之破碎并沿铲面升至分土板上,耕深可达8~12厘米。被推向两侧,由左、右培土板将土壤培到苗行上。破碎后一部分培于垄上,培土板一般可以调节,以适应植株高矮、行距大小及原有垄形的变化。垄作地区的培土器是在垄作铧子的基础上加分土板和培土板而成,耕深为11~14厘米,由沟底至垄顶高度为16~25厘米。(五)垄作铧子垄作铧子的用途是在中国东北垄作地区进行行间的疏松土壤,并且进行去除杂草和培育土壤的工作。耕深可达到十一至十四厘米,它的工作铲的尖端类似于三角形的形状,表面的形状是凸曲面型。工作时土壤会顺着曲面进行攀升,破碎后一部分培育于垄上,另一部分从尾部掉入垄沟。耕深为八至十二厘米。(六)星轮松土器由前后两排串装在水平横轴上的星形针轮组成星轮单组,作业时在土壤反力作用下转动前进,可有效地破碎地表板结层,起松土保墒作用。由许多个星轮组成的宽幅机组用于北方早春麦田或休闲地松土。旱作中耕机的工作环境是按照作物的行间距离的大小与中耕的要求决定的,它的尖端为凿形,它的工作原理是将多种工作元件配置成为“中耕单组”,每一个单组都是由一至五个个工作元件来组合而成的,它的上半部分为矩形断面铲柄,在两行作物的中间地带来进行工作的。每个中耕单组都是由一个能随地面起伏并且能上下运动的仿形机构与机架横梁相接通,用来保证深度的一样。1.2.3国外松土除草技术的发展机械除草技术的研究早在1950年国外就已经开始了。经过了漫长的时间以及研究,现在大概已经形成了较为成熟的保护耕作农机具。并且这些研究出来的农机具能够较好地完成工作并能满足工作的需求。化学除草与非化学除草的方法在资料中介绍到的以国外居多。并且已经有化学家和生物学家开始认识到虽然化学除草能够有效地控制草害,但是也破坏了现有的生态环境,给生物们带来了灭绝的危害,植物大面积变迁,甚至是环境的大面积污染及有害物质在土壤的残留对未来的侵害。所以在国外已经对化学除草警惕起来,并提倡非化学除草。生物除草技术、电力除草技术、热力除草技术、光化学除草技术是国外主要研究的非化学除草技术的类别。当中生物防治在非化学除草技术中有着巨大的进步,是运用杂草自身具有天敌,并进行引进天敌来去除杂草并且不伤害幼苗,但是该方法的技术还不成熟很容易造成引进的物种生态泛滥,从而发生生态污染。热力和电力锄草是使细胞液受热膨胀,胀破细胞壁,蛋白质凝固,使杂草枯萎,除草效果非常好,但是由于成本过高,不容易大面积的推广。在机械除草机方面,美国的JD970滚刀锄草机,除草效率高,消耗动力小,机式锄草耙,它的工作元件随着机器的前进,带动刀轴转动,滚切刀外缘的刀刃切断草根,从而实现除草耙具的作业元件为滚动部件,所以不会发生秸秆的堵塞;美国的JD886型行间管理除草机具有可调整的护苗板,进行喷药除草治虫或机械除草时可以很好地保护农作物,离地间隙比较高,非常适合在秸秆覆盖的田间进行行间工作。加拿大研制出适合不同土壤的多种类型农机具,玉米、大豆和禾谷类作物的机械除草占百分之二十,百分之三十和百分之四十。德国已经研发出一种除匍根冰草机械,用钢爪抓耙20cm深地表,把匍根冰草连根拔起堆放喂猪或腐化成肥料。日本的除草机械的类别比较繁杂,按切割器类型区别有圆盘式、甩刀式和往复式;按与拖拉机挂接方式区别有前置式、侧置式和后置式;按与拖拉机配套方式区别手扶式和乘坐式。因为种植方式、土地条件以及经济发展等多种因素的不同,所以国外的除草机械多数是牵引式,工作幅面比较大,效率很高。我国的国情对于这种国外的机械不太适合。电力灭草技术在未来的农业生产中有着巨大的作用。如果能够得到相关结论的研究,钻研开发电场对植物生长影响机理的研究项目,对农业生产中主要除草在不同生长时期的物理参数进行测试分析,并且研制出新一代电子除草机,将会在这一具有巨大市场前景技术的占领绝对的顶峰,我国农业的生产会因此变得非常有意义。但没有推广的主要原因是苗间杂草难以防锄和除净率过低,伤苗率比较高当下对于作物间除草方面,国内外主要运用机械除草的方法,尤其是应用于全球旱作农业的生产,既经济又适用。在苗间安杂草防除方面,化学除草在国外比较适合,即运用大型喷药机械进行精确的施药消灭苗间杂草。如美国JD886大型田间管理除草机采用机械方法来除去行间的杂草,而苗间杂草则通过喷施化学药剂从而完成工作。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章总体设计方案第二章总体设计方案2.1中耕机的作用及特点我国六十年代就开始研究大型中耕锄草机,国外对大型中耕锄草机也做了大量的工作并有很多市售产品。本文试图结合国内外大型中耕锄草机的研制情况,对大型中耕机的作用具体说明一下。中耕机的作用:(1)使土壤形成疏松的团粒结构层,增强通气性、提高表层地温。(2)调节土壤水分,剪短土壤中毛细管的用途,减小土壤底层水分的蒸发,这样可以起到保墒和防旱作用。如果土壤的湿度比较大,可以加快表面土壤的水分的蒸发,祈祷干燥的作用。(3)改变土壤的物理性质,增加好气性微生物活动,加快土壤营养物质的分解,提高土壤的施肥能力,这样可以更好地让农作物的根茎来吸收。(4)消灭杂草、消灭虫害。2.2中耕机的技术要求对中耕机的农艺及技术要求如下:对土壤工作部件性能的要求锄净杂草和松土并施肥是土壤工作元件性能的要求与中耕作业的农业技术要求。所以中耕机工作元件既要拥有锄草性能好又要不缠结杂草,耕后土壤的表面平铺,用来减少土壤水分的蒸发。在选择土壤元件的类别时,必须保证它可以松软土壤但不将其粉碎,不会导致土层的性能紊乱,开沟起垄后,垄形平整,沟底留有落土。对土壤工作部件的调整、安装与通过间隙的要求对土壤工作部件的调整、安装与通过间隙的要求在农作物管理期间,每次松土深度不完全相同。为适应上述要求,中耕机的结构应根据行距和松土深度,其工作部件应可调节。并能适应土表起伏,保证耕作时耕作部件的稳定性,机架高度影响中耕机在作物间的通过性。我国几种主要中耕机作物后期的株高灌溉棉为,大豆,玉米,高梁,谷子。(3)对护苗带的要求农作物苗期行间中耕时,为了避免损伤或土壤掩埋幼苗,中耕机工作部件距苗行应有一定的宽度的护苗带。护苗带的宽度取决于作物的种类及品种,生长程度,松土深度,播种质量及中耕机作业时工作部件在垂直面上的水平偏斜度。显然,中耕机工作部件于水平面内运动越稳定,护苗带宽度可减小。(4)对中耕机的技术要求中耕机的结构应满足以下技术要求:a.结构简单,合用简便。b.作业时稳定性好,便于操纵。c.与拖拉机连接简单,便捷。d.稍加变换就可完成各项中耕施肥作业2.3农艺要求2.3.1耕深最大中耕深度H=12cm。2.3.2碎土直径4cm以下的地块占全耕层碎土量的75%。2.3.3够地图其高度h沟底凸起高度是评价耕作质量的一项重要指标,要求沟底的凸起高度不大于最大耕深的20%。即h小于等于20%h。2.3.4除草率耕幅内的除草率不低于70%。2.4总体结构及其工作原理2.4.1总体结构该机集锄草、施肥、松土于一体,整机单组联接、单组传动、单组调整,为降低制造成本,本机借用两行精密播种机机架作为通用机架,由地轮经链条传递动力。中耕除草机总体设计如图2,图3所示。除草单体由行间锄草铲,单体前梁,苗带松土弹齿,苗间除草装置,连接架,锥齿轮箱,单体顺梁,单体后梁,限深轮调整臂,限深轮总成所组成,其结构如图5所示。图2中耕除草机总体结构平面示意图1.驱动轮总成2.机架3.除草单体4.传动系统图3中耕除草机总体结构立面示意图1.驱动轮总成2.驱动轮调整结构3.除草单体挂机装置4.连杆5.除草单体升将调整机构6.除草单体2.4.2工作原理工作时由于拖拉机的拉拽,链子沿垄上滚动,垄上的土壤被旋转地齿间粉碎。所以拖拉机的牵引力速度会随着作用力而改变。牵引速度越高,碎击能力就越强,并且齿尖向后水平的分速度也越大,除草的效率就越好。所以它比较适用于高速工作的环境。链式苗间除草过程主要两个方面的运动。一是链子带动梳齿的转动,二是沿垄方向上的进给。链式锄草的转动是通过地轮带动的。除草机的固定采取悬挂在单体架上,跟随拖拉机田间行走。从地轮传递过来的扭矩通过齿轮箱变成链式锄草机的绕中心轴的转动,配合拖拉机在田间的进给,完成苗间除草过程。由仿形四连杆的仿形作用减少除草机构在田间的行走过程中的跳动,保证梳齿的入土深度不会发生太大变动,保证除草效果。锄草过程近似于人工锄地的动作。苗间锄草作业时,随着机组前进,地轮通过一对链轮和一对圆锥齿轮增速并驱动链式锄草机,从而带动圆盘上的梳齿做圆周旋转。旋转的锄草齿浸入垄表土壤中三十至五十毫米处,与此同时对垄表土壤进行粉碎和打理,主要是运用农作物与田间杂草根系的生长差异大的特点,就是作物的根茎发达,入土深,而早期的杂草根系少、入土浅。当苗带被近似菱形的齿迹梳理后,有70%以上的杂草被锄齿锄掉并抛至垄侧晒枯或被掩埋。以下完成了用于试验的链式式苗间锄草装置的设计。2.4.3主要技术指标由于作物根系与杂草根系生长的差别比较大的特点,有规律的梳理幼苗,以便于除去田间杂草。第一次梳苗可以在作物发育出两片叶子的时候,这样就能够将萌草除掉。挑出第2次、第3次和第4次锄草,如图1所示一般要求对作物至少锄草4次以上并且第4次锄草应在作物生长到二十厘米之前结束。其技术的数字指标如下:(1):苗间锄草率不低于70%。(2):伤苗率不高于5%。(3):机车前进速度为6~(4):行间锄草率大于等于95%。(5):深松深度:20(6):考核面积大于等于350hm2.5关键部件设计2.5.1机架的设计机架主要由上悬挂架、下悬挂架、主梁和副梁构成,其二维结构如图4所示。主梁和副梁均采用材料为65Mn、100×100mm的矩形方钢管,壁厚为8mm。上下悬挂架采用厚度为16mm的A3钢板焊接而成。图4悬挂结构示意图1.主梁2.U型螺栓3.下悬挂架链接面4.下悬挂架5.上悬挂架图2.5.2株间除草单体的设计图5除草单体结构示意图1.单翼铲2.单体前梁3.苗带松土弹齿4.株间除草装置5.连接架6.锥齿轮箱7.单体顺梁8.单体后梁9.限深轮调整臂10.限深轮总成作物株间机械除草单体的结构如图4所示,主要由单翼铲、单体前后梁和连接架、苗带松土弹齿、株间除草装置、锥齿轮箱、单体顺梁和限深轮总成等构成。其中单翼铲用于铲除作物行间杂草,可根据作业需要,同限深轮更换位置;苗带松土弹齿主要用于对作物苗带部分进行碎土、破茬和除草,减小株间除草部件入土阻力,并有效防止作物残茬、土块等混入苗间,损伤秧苗。2.5.3株间除草部件设计(1)结构水平圆盘式是这个除草元件的结构,如图6所示,每行由一组水平旋转的带垂直梳齿的园盘配置在中耕机机架上,水平梳齿园盘由地轮或动力输出轴驱动。工作时梳齿沿着苗带水平旋转,可将苗间生根较浅的草芽除掉并疏松表土,主要运用在大豆、玉米和高粱等中耕作物定苗前的除草。比较适合平作大田作物的苗间松土除草作业。图6水平圆盘除草部件结构1.锄齿调整座2.锄齿3.齿盘连接座4.锄齿盘5.螺栓M8x256.螺母7.垫圈(2)除草原理水平圆盘株间除草部件的除草机理是根据除草部件在沿直线前进的同时,又围绕圆盘轴心旋转,其上均布的每根垂直梳齿在地面上形成的余摆线构成类似菱形网格,如图7,将垄表土翻转或移动,在作物定苗前杂草刚刚萌发或扎根较浅时进行除草,株间的杂草被抛掷垄表及垄沟中晒枯或掩埋。其中两横线区域为有效除草区。图7梳齿在地面上形成的余摆线齿迹2.5.4传动系统的设计每个单体的动力均来自于地轮,传动系统的设计如图8所示。地轮采用橡胶轮胎,其规格为5.00—12,外径为580㎜,宽度为135㎜。图8传动系统示意图传动过程是:地轮通过链轮Z和Z将动力传递给前中间轴,然后再通过链轮Z和Z将动力传递给后中间轴,最后通过链轮Z和Z将动力传递给每个作业单体的锥齿轮箱,经换向后,锥齿轮箱的输出轴驱动株间除草园盘水平旋转,使锄草齿在作物株间20~30㎜深度范围内形成网格齿迹,锄松表土、消灭杂草。该设计总传动比为i=苗间除草机构的仿真配图SolidWorks是现在世上最流行的三维CAD软件之一,其具有基于特征、参数化和实体造型等特点。整个设计的根源是装配关系的进行,装配的基础要素是相关的零件,零件是由许多参数化得到的,可以根据装配关系的特点累积形成,特征是一些与机械设计的表达意图相关的一些简单几何形体,这些几何形体的根据都是参数化的,可以基于装配关系的二维或者三维草图,草图是一些简单类型的图线,可以用几何关系、装配关系、驱动尺寸来控制。所谓特征是可以运用参数带动的实体模型。日常情况下特征必须满足如下的条件:1.一个实体或零件上的具体构成,2.能对应某一形状,3.必须有工程上的意义。基于特征的意识零件的模型的构造是根据各种特征来完成的,零件的设计是特征堆砌过程。SolidWorks零件模型中,第一个实体特征名为基体特征,表达出零件的最开始基本的形状,零件其他特征的创建通常要基于基体特征。零件上的各种特征被施加束缚被名为参数化。每个特征的几何形状和尺寸的大小用变量参数的方法来表明。如果定义某个特征的参数变量产生了变动,其零件的这个特征的几何形状、尺寸大小将随着参数的变化进行变化,软件就会重新生成该特征及其相关的每个特征,而不需要再一次的绘制。利用控制参数,可以得到控制零件几何形体的目标。三维模型中阐述几何体信息最完整准确的是实体模型。实体模型包括了几何体的点、线、面、体以和重量、密度等特性,通过这些特性可以进行两个几何体的干涉检查,可以进行有限元分析中的自动剖分网格,可以进行2-5轴的NC操作等一系列“虚拟制造”。因此SolidWorks系统的零件设计的构造过程相似于于真实环境下的生产流程。苗行间除草机中除草单体和除草圆盘是重要部件,其三维装配如下图9、图10所示。图9限身仿形轮装配图10除草圆盘装配沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章试验方案的确立及数据分析处理第三章试验方案的确立及数据分析处理3.1试验的内容、设备与材料在玉米、大豆中耕作物机械锄草过程中,为提高苗间伤苗率和杂草锄净率2个主要指标,该文针对玉米,大豆等中耕作物机械锄草过程中影响杂草锄净率4个因素——梳齿盘的转速梳齿的间距链轮的半径和机具前进速度进行了试验和分析。结果表明,苗间杂草锄净率受梳齿盘的转速和梳齿的间距速影响最大,其次是机具的前进速度。根据试验情况分析,影响伤苗率和杂草锄净率指标。本文对影响链式苗间锄草过程中伤苗率和杂草锄净率的因素进行了试验研究。3.1.1试验设备本试验台是由为自制室内水稻割前摘脱试验台改装而成,主要由速度可调的移动的土槽支架与链式苗间锄草装置构成。土槽通过调频电机驱动台车实现土桥的无级变速往复移动。锄草齿盘由一台2.2kw调频电机驱动,速度可调。试验设备如项目技术参数台式移动驱动电机调频器锄草齿盘驱动电机调频器台式移动跳高土槽长×宽5.5kw变速范围0—2。6m/s2.2kw变速范围0—180r/min14m12m×1.2m表1试验设备⑴实验材料材料试验材料为玉米期育,其中玉米为三叶一蕊,苗全高为110-130mm叶茎微黄茎杆较易折断,杂草为韭菜叶长40mm,大豆为2叶,苗高为90mm,双行栽植在可移动的土槽中,土槽有效长12m、株距200mm,土槽中幼苗的入土的深度为32%。⑵试验指数苗间杂草锄净率≥70%;伤苗率≤5%;机车前进速度6~⑶试验时间地点试验是在2009年1月份到09年3月份农机具试验试完成的。因受季节因素的影响,无法从农田采集生长状态的幼苗。所有试验用苗均是在学校农具试验室里温室条件下进行培育。杂草是玉米钵育和大豆秧苗,随机分布于土槽内作物的苗间与行间为深松较理想的室内试验深度。幼苗的培育是在1月份开始进行的。3.2单因素试验单因素是将单个因素对这个试验的影响,以及找到最佳的各数值。3.2.1锄齿均布半径的大小对锄草性能的影响的试验在锄齿盘转速n=100r/m,机车前进速度v=6km/。弹齿间距B=54mm时,改进链轮R的大小,其锄草率和伤苗率的结果如表2:表2除草率和伤苗率的结果R100120140160180200除草率566466728491伤苗率00.81.11.63.17.6由表2知,在兼顾锄草率和伤苗率两指标情况下,R取160较好。3.2.2梳齿的转速对锄草性能的制约试验在R=160mm,机车前进速度Vm=6km/h,弹齿间距B=54mm,改变弹齿盘的转速n的大小,其锄草率和伤苗率试验结果如表3表3除草率和伤苗率的结果N80100120140160180锄苗率414458647688伤苗率000.7164.27.8n=140-160能满足锄草率64~76﹪,取高值较好。伤苗率可控制在1.6~4.2﹪.综上试验n取160较好。3.2.3梳齿间距对伤苗率和锄草率两指标的影响试验在R=160mm,n=160r/min,机车前进速度为6km/h时,改进弹齿间距B,其试验结果如表4除草率和伤苗率的结果H324254688085锄草率878376706154伤苗率6.45.74.13.71.61.2综合指标B取42~54均可,取54mm。3.2.4机车前进速度对伤苗率和锄草率的影响的试验在取R=160mm,n=160r/min,B=54mm时,改变机车前进速度对两指标影响结果如表5。表5除草率和伤苗率的结果Vm0.91.21.51.82.12.4锄苗率768387949495伤苗率0.43.24.14.77.88.3根据伤苗率≤5﹪,锄草率≥70﹪.Vm取1.8m/s可行。3.3多因素试验正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。利用规格化的表格—正交表,科学地挑选试验条件,合理安排试验。正交试验设计法最早由日本质量管量专家田口玄一提出,称为国际标准型正交试验法。认为:“一个工程技术人员若不掌握正交试验设计法,只能算半个工程师”。我国工业企业特别是化工、纺织、医药、电子、机械行业,正交试验设计法的应用也取得相当的成就,中国数学家张里千教授发明了中国型正交试验设计法。常用的专业术语有,试验因数是:影响考核指标取值的量称为试验因素(因子)。一般记为:A,B,C,D等。分为定量因数、定性因数、可控因数、不可控因数,因素的位级(水平):指试验因素所处的状态。考核指标:根据试验目的而选定的用来衡量试验效果的量值(指标)。选择部分条件进行试验,再通过数据分析来寻找好的条件,这便是试验设计问题。通过少量的试验获得较多的信息,达到试验的目的:发现那些因子对试验结果确有影响,因子的什么水平组合是最好的。利用正交表进行试验设计的方法就是正交试验设计。正交试验设计法的一般步骤是:明确试验目的。确定考核指标。(2)挑因数,选水平,确定因数水平表。(3)选择适宜的正交表。(4)确定试验方案,并按照试验方案进行试验。(5)试验结果分析。3.4多因素试验方案的选择在试验过程中,具有无级调速功能的调频电机驱动台车土槽移动,实现槽内的大豆苗一定的速度。通过,分析在不同的梳齿盘的转速、分布半径、和轨迹情况下,对作物杂草锄净率的影响。通过试验发现,在锄草过程中,除上述指到的4个因素外,锄草点的形状(直、弯)对杂草锄净率的影响比较大。根据上述分析,将梳齿盘的转速梳齿的间距链轮的半径和机具前进速度4个可变参数作为4个因素。确定了表6试验因素和水平表。··表6试验因素与水平表水平因素A梳齿盘的转速B梳齿的间距C链轮的半径D机车前进的速度1120321000.92140421201.23160541401.54180681601.8根据上述试验因素与水平表,选用L)正交试验表进行试验。试验安排表如表7,共需进行16次试验,为增强试验数据的信度,试验数据均为三次平均值。表7试验方案试验号ABCDEr/minmmmmm·s-111111121222231333341444452123462214372341282432193134210324311133124123421313414231442314154324116441323.5多因素试验结果与分析在进行机械锄草试验时,苗带宽度为160mm,根据试验安排以及得出的数据,整理如下表8。表8试验数据及计算表注:试验数据为2次平均值(表中数据处理中,斜线上下分别为伤苗率和杂草锄净率处一数据)由上表可见,试验2号平均伤苗率最低。试验条件:梳齿盘的转速140r/min,在梳齿盘的转速140r/min梳齿的间距42mm链轮的半径120mm和机车前进速度1.2r/min;试验于平均杂草锄净率最高。试验条件:梳齿盘的转速140r/min,在梳齿盘的转速140r/min梳齿的间距42mm链轮的半径120mm和机具前进速度1.2r/min。另外,四因素各自对伤苗率和锄草率两评价指标的影响程度是不同的,其中梳齿盘的转速对伤苗率影响做大,机车前进速度次之,影响链式苗间锄草率和伤苗率因素的主次顺序为ADCB。对于杂草锄净率,锄草机机车的前进的转速高度显著,梳齿盘的转速次之,锄齿在齿盘上均布直径不显著。由此可影响链式苗间锄草过程中伤苗率和杂草锄净率的主次顺序为CADB。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章结论第四章结论(1)试验表明:对于伤苗率评价指数,梳齿盘的转速对其影响最大。并且梳齿盘的转速越大,伤苗率越高,值是因为梳齿盘的转速越大,在作业过程中与秧苗相遇的几率越大,导致锄齿齿打秧苗,造成伤苗率增加;机车前进速度对其影响次之,梳齿盘的转速大小对其影响最小,由此可得出伤苗率最低的试验条件为:梳齿盘的转速140r/min机车前进速度为1.9m/s~2.2m/s,可控制伤苗率≤5%。(2)对于杂草锄净率评价指标:锄草链轮的半径对其影响最大。半径越大,锄草效果愈好。梳齿盘的转速对其影响次之,梳齿盘的转速大小对其影响最小,由次可得出获得较好锄草效果的试验条件为:梳齿盘的转速140r/min,链轮的半径120mm,机车前进速度最低时,苗间杂草锄净率可达73.2%。(3)综合考虑伤苗率和杂草锄净率两个评价指:以及实际作业时。作业进度6~10km/h;苗间杂草锄净率≤70%,该链式苗间锄草,梳齿盘的转速140r/min,在梳齿盘的转速140r/min梳齿的间距54mm链轮的半径120mm和机具前进速度1.2/r/min;可获较理想的苗间锄草效果以及较低的伤苗率。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文参考文献参考文献[1]李东升,张莲洁,盖志武等.国内外除草技术研究现状.森程,2002,18(1):17-18.[2]刘占良,张晋国等.国内外田间机械除草技术研究现状.农机化研究,2006(10):14-16.[3]华中农业大学,南京农业大学主编.农业生产机械化——农业机械分册农业出版社,1999.[4]张惠友,侯书林,董欣.XQ-7型驱动式中耕除草复式作业机.东北农业大学学报,1998(29):62-67.[5]李琦.国外非化学除草方法.植物保护,1994(20):34-35.[6]王宏富,韩忻彦.中国农田杂草可持续治理的现状与展望.山西农业大学学报,2002(22):274-277.[7]宛士星.苗间除草工作部件的研究探讨.粮油加工与食品机械,1978(10):22-30.[8]郭占斌,段宝林,赵妍等.3XZC系列偏心弹齿式苗间锄草机的研究与设计.农机化研究,2001(2):61-63.[9]张国,王晓燕,李洪文等.少耕除草机除草铲的分析与设计.农机化研究,2007(11):90-93.[10]郭占斌,徐耀光,郝德刚等.3XZC-2型种耕作物梳苗机的总体设计.佳木斯大学学报,2001,19(3):266-268.[11]任晓东.机械深松技术在黑龙江省农业生产中的作用与实践.农机化研究,2000(1):79-82.[12]关艳玲,涂澄海.1GLP小型旋耕机的研究.农机化研究,1993(4):27-30[13]中国农业机械学会基础技术专业委员会编.当代农机实用新技术,农业出版社,1988:20-23.[14]郭占斌,徐耀光,郝德刚等.3XZC-2型种耕作物梳苗机的总体设计.佳木斯大学学报,2001,19(3):266-268.[15]华王险峰,关成宏关于农田杂草对除草剂研究现状深林工程,2002(18):17-18.[16]中国农业机械化科学研究院编,农业机械设计手册.1988,机械工业出版社,北京,200-210.[17]刘天祥,张颖,韩霞,郭占斌.弹齿式苗间锄草机的改进设计2010(2):69-75.[18]韩豹,吴文福,申建英.水平圆盘式苗间除草装置试验台优化试验[期刊论文]-农业工程学报,2010(02).[19]韩豹,吴文福,申建英.水平圆盘式苗间除草装置试验台优化试验,2010(2):173-181.[20]刘天祥,张颖,韩霞.弹齿式苗间锄草机的改进设计[期刊论文]-农机化研究2010(02):199-201.沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢[21]MotoTanaka,SeijiSato.FXSeriesGeneral-PurposeWire-CutElectrical-DischargeMachines.[22]TamitsuKimura,KatsunoriSawahata,TakahiroSsto.DevelopmentofHighPerformanceCoatedWiceElectrodesforHigh-SpeedCuttingandAccurateMachining.致谢在本次论文设计中尊敬的侯志敏老师给予了我很大的帮助及指导。在学习中,侯老师老师从选题指导、论文框架到细节修改,都给予了细致的指导,提出了很多宝贵的意见与建议,候老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在理论和实践中,侯老师用她卓越的知识和别具匠心的思维方式来帮助我。让我更加深入了解论文的内容,加深了理解,让我对这方面的只是得到了扩充。在这次毕业设计中,侯老师用她的耐心及悉心教导让我对我的论文得到了深入的理解,让我重新感受了论文内容的魅力。所以我在论文完成之际,谨向侯志敏老师表示我最衷心的感谢和深深的敬意。并且我要感谢所有授我以业的老师,没有这些年知识的积淀,我没有这么大的动力和信心完成这篇论文。感恩之余,诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正,使我及时完善论文的不足之处。在毕业设计过程中,非常感谢各位好友给予我的帮助和支持,在此送上我最诚挚的谢意。谨以此致谢最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。谢谢各位老师。毕业设计人:徐鹏达

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