履帶式微耕機及其主要工作部件的性能研究.pdf

1、研究設計一種微型耕作機具不僅可以改善耕田土壤狀況、提高土地產(chǎn)出率等經(jīng)濟目標，而且對于降低農(nóng)業(yè)能源損耗、優(yōu)化農(nóng)村動力配置也起到一定的積極作用。為解決目前微耕機動力牽引性能不足、作業(yè)質(zhì)量偏低等問題，本文結合河南省煙草公司課題“丘陵山區(qū)煙田專用動力機械及配套機具開發(fā)”，研究設計一種低位傳動雙履帶式微型動力底盤，并在該底盤的基礎上完成了微耕機虛擬樣機的模塊化設計，擴展、完善了相關作業(yè)部件，通過快卸掛接裝置更換工作部件即可完成起壟、覆膜、除草、開

2、溝培土等單項及復式作業(yè)。本課題基于車輛-地面力學、虛擬裝配技術與有限元分析等理論方法，將底盤動力傳動、旋耕刀與土壤之間的相互作用關系進行了數(shù)學建模與仿真分析，保證作業(yè)部件的強度與可靠性。通過田間正交試驗方差分析得出了影響微耕機底盤牽引附著性能的顯著因素，并在此基礎上進行了微耕機底盤牽引性能與旋耕作業(yè)質(zhì)量碎土率指標的二次通用旋轉組合試驗，通過試驗結果的分析建立了指標與因素間的回歸模型、完成了運動參數(shù)的優(yōu)化，在保證履帶滑轉性能的前提下提高了

3、旋耕作業(yè)碎土率，減少了微耕機作業(yè)的功率損失。
　　具體研究內(nèi)容如下文所述：
　　1．設計一種微型農(nóng)業(yè)機械的動力底盤，將附著性能優(yōu)越、牽引能力大、松軟地面通過能力強的雙履帶行駛裝置引入到動力底盤的設計中，在提高微耕機操作穩(wěn)定性、田間通過性的同時減小機器總體尺寸。
　　2．依據(jù)虛擬樣機技術的模塊化設計理念，在三維設計軟件中完成了動力底盤的實體建模、虛擬裝配與運動干涉分析，保證了結構設計的合理性，并為相關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虛擬樣機裝配模型的容積屬性報告校核了履帶行駛裝置的接地比壓值，避免了物理樣機的反復加工，提高了微耕機樣機的設計效率。
　　3．通過有限元仿真分析優(yōu)化了零件尺寸與結構參數(shù)，得出旋耕工況下不同尺寸刀具的應力云圖與位移分布圖，為正確選取刀具尺寸參數(shù)、合理設置刀軸運動參數(shù)提供了理論依據(jù)。為減輕微耕機重量選用尼龍制履帶驅動輪，并對其分別進行了正常工況及極端工況下的有限元分析，完成了尼龍驅動輪強度的校核；

5、針對動力底盤的發(fā)動機托架進行了模態(tài)分析，保證了發(fā)動機托架前五階固有頻率均在發(fā)動機振蕩頻率區(qū)域之外，避免了在發(fā)動機振蕩源的作用下托架發(fā)生應激共振失效的可能性，提高了微耕機工作的可靠性。
　　4．加工樣機，進行田間正交試驗與回歸試驗分析。將“履帶式動力底盤+旋耕部件”作為整體研究對象，選取履帶式動力底盤牽引性能的評價指標—履帶滑轉系數(shù)為試驗指標，旋耕刀軸轉速、機組前進速度(履帶驅動輪轉速)、機器自重為試驗因素進行正交試驗，通過直觀極差

6、分析與方差分析得出如下結論：旋耕刀軸轉速對微耕機滑轉系數(shù)影響最大，旋耕刀軸轉速與履帶輪轉速的交互作用次之，履帶輪轉速再次，機器自重影響最??；較優(yōu)水平組合為刀軸轉速等于120 r/min、履帶輪轉速等于60 r/min，機器自重等于120kg；方差分析表明旋耕刀軸轉速對指標影響顯著（α=0.05），旋耕刀軸轉速與履帶驅動輪轉速的交互作用對指標有影響（α=0.1）。根據(jù)正交試驗方差分析結果選取履帶滑轉系數(shù)及微耕機碎土率為試驗指標，旋耕刀軸轉