葡萄園化肥深施機的設(shè)計.pdf

1、葡萄施肥是葡萄園生產(chǎn)中的重要作業(yè)環(huán)節(jié)，施肥質(zhì)量直接影響葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。我國葡萄園施肥機械的研制處于剛剛起步階段，機械化水平很低，勞動強度大、效率低下，嚴(yán)重影響到果農(nóng)種植葡萄的積極性。
　　 針對上述問題研制了葡萄園化肥深施機。該機主要由機架、動力傳動裝置、偏心振動裝置、開溝器及施肥裝置等幾部分組成。通過AutoCAD和三維繪圖軟件Pro/E完成了各零部件的設(shè)計，經(jīng)Pro/E完成整機的虛擬裝配后，對關(guān)鍵零部件運用相關(guān)軟件進行了運

2、動學(xué)分析和有限元分析，驗證其可行性。完成樣機的加工后，對施肥深度進行了試驗。本文具體研究工作如下：
　　 通過理論計算，完成了各裝置中零部件的選型和設(shè)計。機架采用三點懸掛裝置；開溝器選用鑿形開溝器，包括鏟刀和鏟柄兩部分；施肥裝置主要包括地輪機構(gòu)、鏈傳動、肥料箱、排肥機構(gòu)和輸肥管等幾部分。為了解決開溝器工作阻力大，施肥機械無法用小動力拖拉機帶動的問題，運用振動減阻的機理設(shè)計了偏心振動機構(gòu)，實現(xiàn)了開溝器振動開溝的功能。該機構(gòu)主要由偏

3、心輪、連桿、振動臂和支點軸等組成，使開溝器的振動方向垂直于拖拉機的前進方向。工作時拖拉機動力輸出軸輸出動力，通過萬向聯(lián)軸器將動力傳遞給變速箱。變速箱變速后帶動偏心機構(gòu)轉(zhuǎn)動，由連桿帶動振動臂使之繞支點軸做簡諧振動，從而帶動開溝器在土壤中振動開溝。轉(zhuǎn)軸和偏心輪代替偏心軸實現(xiàn)偏心功能，使機械加工節(jié)省了材料，降低了成本。
　　 運用ADAMS軟件和Pro/MECHANIC軟件對開溝器分別進行了運動學(xué)仿真和有限元分析。利用ADAMS軟件對

4、開溝器鏟刀的鏟尖進行軌跡模擬，得出了不同施肥深度、不同b值(b為振動臂支點軸孔中心至其前端銷軸孔中心的距離)的各種軌跡曲線。通過對比得知，在施肥深度為600mm條件下，b值為200mm時，鏟尖振幅為19.2mm，此為最佳方案。通過Pro/MECHANIC對設(shè)計的兩種開溝器模型分別進行了有限元分析，得到了應(yīng)力云圖、位移云圖和應(yīng)變云圖。通過對比分析得知：假設(shè)在施肥深度和受力相同的情況下，開溝器-Ⅱ的最大應(yīng)力和最大位移量均小于開溝器-Ⅰ。利用

5、Pro/E的行為建模功能對鏟柄進行優(yōu)化分析，改進了開溝器鏟柄的結(jié)構(gòu)，使之在受到相同耕作阻力的情況下降低了最大應(yīng)力值。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，完成了樣機的生產(chǎn)試制和園間試驗。樣機試驗結(jié)果表明，在拖拉機前進速度為1.5～3km/h的條件下，雙行開溝施肥最大深度為0.35m，單行開溝施肥最大深度可達0.5m，能夠滿足果農(nóng)的要求。葡萄園振動式化肥深施機能夠一次完成開溝、施肥、覆土工作，完全代替了機械開溝、人工施肥和人工覆土的三道工序