茶园小型微耕机的设计与研究

发布时间：2020-08-18 16:47

【摘要】：茶园的除草、施肥、松土是茶叶生产过程的重要环节,茶园传统的除草施肥松土方式都是人工操作,作业效率低,劳动强度大。现有微耕机具有整机尺寸小、结构稳定、综合效率高、操做方便等特点,逐渐开始被农民广泛使用,但六安茶园由于地形地貌和茶树种植的农艺特点,现有微耕机一直无法适应其实际生产要求。为了提高茶园的松土、除草效率,本课题通过实际考察六安低山丘陵地区土壤环境特点,设计适应山区茶园土壤耕作的小型茶园微耕机。具体研究内容如下所述:1.设计一种小型茶园微耕机,通过对整机结构受力情况和刀片刀轴受力变形分析,对旋耕部件和传动系统等关键部件进行设计,确定旋耕刀形状和刀轴转速等运动参数,根据刀轴转速和整机前进速度计算旋耕功耗确定发动机动力匹配,根据变速箱输入转速和刀轴最佳切割速度,设计变速箱的传动系统,并配置变速箱各级传动比。2.基于虚拟样机和有限元分析等理论知识,在三维软件里完成旋耕部件的三维建模,导入到有限元分析软件中,通过有限元仿真分析,得出旋耕刀和刀轴具体的应力分布和位移变化,分析刀具折弯折断主要原因,在此基础上为刀具的设计以及合理优化结构参数提供理论依据。3.旋耕刀辊是该小型微耕机重要结构部分,整机的性能直接与其动态特性相关,通过有限元模态分析,得出刀辊的各阶固有频率和对应振型图,对各阶振型进行分析得出其振动特性,为进步动力学分析以及减少刀辊振动失效奠定基础。4.加工样机,进行性能试验和正交试验,测量机器基本性能参数,评估机器作业质量,检验该机是否能满足六安茶园作业的实际生产要求,同时对整机使用可靠性、安全性以及适应性做整体的校验。试验测得耕作深度达到189mm,耕宽为480mm,在最佳组合条件下试验得出碎土率大于80%,耕作过程中在茶园茶树间距小、茶蓬间距小以及具有横向坡度的地带都能很好的通过,显著提高了生产效率。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S222
【图文】：

结构图,微耕机,结构示意图

5图 2- 1 微耕机结构示意图1.机架组件 2.发动机 3.把手架 4.限深装置 5.传动箱体 6.旋耕刀辊Figure2-1 The structure of micro tillage machineassembly2. The engine.3. The handle frame4. Transmission box5. Depth limiting dRotary knife roller 2-1 所示，是茶园微耕机的结构图。本微耕机采用无驱动轮自走方式力机架、把手架、发动机、旋转刀辊、传动箱体和限深装置组成。茶技术参数包括整机尺寸、发动机功率、转速、刀片尺寸、整机重量等作性能指标，也是检验研究方案可行性的主要参考标准。

光滑曲线,分析流程,三维实体模型

图 4- 1 ANSYS 分析流程图Figure4-1 The ANSYS analysis flow chart工作部件的建模及静力学分析实体模型的建立利用描点法和参数法来创建旋耕刀三维实体模型。先确标，利用光滑曲线将每个点依次连接起来，适当多取点线的精度变大，从而得出实际刀片曲面形状，再通过适三维实体模型[42]，如图 4-2 所示。

旋耕刀,三维实体模型

图 4- 2 旋耕刀三维实体模型Figure4-2 The 3D solid model of rotary blade 旋耕刀有限元模型的建立文通过在 ANSYS 的 Workbench 模块下对旋耕刀进行静力学分析，在 CA耕刀模型建立好后，在英文路径下保存模型为 IGS 或者 model 格式，bench DM 模块中，点击 generate，然后选择材料属性进行网格尺寸划分网刀的有限元模型。由于旋耕刀的曲面复杂，划分网格时以四面体形式进分，再控制网格尺寸，细化网格，这样能更加准确地进行有限元分析，如

【参考文献】