摘要中國是世界上最大的農(nóng)業(yè)大國之一。在“十三五”計(jì)劃中,明確要求中國在2020過程中，旋耕機(jī)作為重要的土地耕整機(jī)械,在農(nóng)作物生產(chǎn)的全程機(jī)械化中扮演著關(guān)鍵的角色。旋耕機(jī)是一種廣泛運(yùn)用于水田和旱地的農(nóng)田耕整機(jī)械，一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。通過外接動(dòng)力驅(qū)動(dòng),旋耕機(jī)能夠一次作業(yè)實(shí)現(xiàn)耕耙聯(lián)合耕整的效果,有效減少農(nóng)機(jī)下田的次數(shù)。這不僅節(jié)約了農(nóng)作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)力，還減輕了農(nóng)機(jī)對(duì)土壤的壓實(shí)。旋耕刀在工作時(shí)能夠高速切削土壤，具有較高的碎土能力和較好的耕后平整效果。因此，旋耕機(jī)在播前耕整地方面被廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代機(jī)械化耕作的主要工具。然而，傳統(tǒng)的旋耕機(jī)功能單一,無法與其他作業(yè)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn),從而影響了整體作業(yè)進(jìn)度。因此，有必要研究和設(shè)計(jì)一種多功能旋耕機(jī)，為提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。對(duì)其整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì),運(yùn)用solidworks進(jìn)行三維數(shù)模建立。這樣的多功能旋耕機(jī)應(yīng)具備更廣泛的適用性，能夠與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行聯(lián)動(dòng)作業(yè)，以提高農(nóng)作業(yè)的效率和生產(chǎn)力。中國是農(nóng)業(yè)大國，旋耕機(jī)作為農(nóng)田耕整機(jī)械在農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化中起著重要作用。然而，傳統(tǒng)的旋耕機(jī)功能單一，需要研究設(shè)計(jì)一種多功能旋耕機(jī)以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，并能與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)動(dòng)作業(yè),以提高農(nóng)作業(yè)效率和生產(chǎn)力。這樣的多功能旋耕機(jī)將為農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。關(guān)鍵詞：多功能旋耕機(jī)1；整體方案2；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3；旋耕刀4；solidworks5

AbstractChinaisoneofthelargestagriculturalpowersintheworld.Inthe13thFive-YearPlan,Chinaisexplicitlyrequiredtoachievefullymechanizedproductionofmajorcropsby2020.Inthisdevelopmentprocess,rototiller,asanimportantlandtillagemachinery,playsakeyroleinthewholemechanizationofcropproduction.Rototillerisakindoffarmlandtillagemachinerywidelyusedinpaddyfieldanddryland,andhasbyscholarsathomeandabroad.Throughtheexternalpowerdrive,therototillercanachievetheeffectoftillingandharrowinginoneoperation,andeffectivelyreducethenumberofagriculturalmachinerygoingtothefield.Thisnotonlysavesfarmtimeandlabor,butalsoreducesthecompactionofsoilbyfarmmachinery.Rotarytillagecuttercancutsoilathighspeed,andhashighersoilcrushingabilityandbetterpost-tillagelevelingeffect.Therefore,therototilleriswidelyusedinthefieldoflandpreparationbeforesowingandhasbecomethemaintoolofmodernmechanizedfarming.However,thetraditionalrototillerhasasinglefunctionandcannotbecombinedwithotheroperations,andsolidworksthree-dimensionaldigitalmodel.Suchamultifunctionalrototillershouldhavewiderapplicabilityandbeabletoworkintandemwithotheragriculturalmachinerytoimprovetheefficiencyandproductivityofagriculturaloperations.Chinaisabigagriculturalcountry,rototillerasfarmlandtillagemachineryplaysanimportantroleinthewholeprocessofcropproductionmechanization.However,thetraditionalrototillerhasasinglefunction,soitisnecessarytostudyanddesignamultifunctionalrototillertoimprovethelevelofagriculturalmechanization,andcanworkintandemwithotheragriculturalmachinerytoimproveagriculturalefficiencyandproductivity.Suchamultifunctionalrotarycultivatorwillprovideareliabledesignbasisforthedevelopmentofagriculturalmechanization.Keywords:Multifunctionalrotarycultivator;Overallplan;Structuredesign;Rotarytillageknife;Solidworks目錄1緒論 11.1課題背景意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 31.3主要研究內(nèi)容 41.4技術(shù)路線 41.5本章小結(jié) 52總體方案設(shè)計(jì) 62.1旋耕機(jī)分類 62.2開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 72.3總體方案設(shè)計(jì) 72.4本章小結(jié) 83開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.1前鏟設(shè)計(jì)分析 93.1.1前鏟鏟刀面的設(shè)計(jì) 93.1.2前鏟鏟開合角度的確定 113.2側(cè)鏟設(shè)計(jì)分析 113.2.1側(cè)翼鏟曲面的設(shè)計(jì) 113.2.2側(cè)翼鏟曲面高度的設(shè)計(jì) 123.2.3側(cè)翼鏟寬度Lk范圍的確定 133.3入土角的設(shè)計(jì) 143.4開溝深度影響因素分析 153.5開溝寬度影響因素分析 153.6土壤擾動(dòng)情況分析 163.7本章小結(jié) 174旋耕機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 184.1開溝彎刀 184.1.1開溝彎刀的結(jié)構(gòu)組成 184.1.2側(cè)切刃 184.1.3材料和技術(shù)要求 194.2旋耕刀盤 194.2.1旋耕刀盤外徑 204.2.2刀片安裝數(shù)量 204.2.3旋耕刀盤總體結(jié)構(gòu) 204.3旋耕刀軸 214.4動(dòng)力選型 224.4.1旋耕刀滾 234.4.2傳動(dòng)關(guān)系圖 244.5本章小結(jié) 255三維建模 265.1軟件介紹 265.2建立模型 276總結(jié) 30參考文獻(xiàn) 31致謝 331緒論1.1課題背景意義中國是農(nóng)業(yè)大國，“十三五”計(jì)劃中明確要求我國必須在2020年之前實(shí)現(xiàn)主要作物全程機(jī)械化，旋耕機(jī)作為重要的土地耕整機(jī)械，是我國農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展的過程中耕整環(huán)節(jié)的典型作業(yè)機(jī)械。旋耕機(jī)作為一種在水田、旱地中被廣泛運(yùn)用的農(nóng)田耕整機(jī)械，一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視?？客饨觿?dòng)力驅(qū)動(dòng)的旋耕機(jī)一次作業(yè)能達(dá)到耕耙聯(lián)合耕整的效果，從而有效的減少農(nóng)機(jī)下田次數(shù)，這樣不僅能搶農(nóng)時(shí)、省勞力，還能減輕農(nóng)機(jī)對(duì)土壤的壓實(shí)，因旋耕機(jī)刀輥在工作時(shí)能高速切削土壤，使其具有較高的碎土能力，和較好的耕后平整效果；因此旋耕機(jī)被廣泛運(yùn)用于播前耕整地，成為現(xiàn)代機(jī)械化耕作的主要工具，但是傳統(tǒng)旋耕機(jī)功能單一，無法與其他作業(yè)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)。影響其整體作業(yè)進(jìn)度。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀橫軸式旋耕機(jī)也稱為臥式旋耕機(jī)是我國最常見的旋耕機(jī)，其配套的旋耕刀為國標(biāo)旋耕刀，為保證旋耕機(jī)向后拋土，其刀軸必須高于地表，因此旋耕機(jī)的耕深遠(yuǎn)小于旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑，雖然國標(biāo)旋耕刀最大回轉(zhuǎn)半徑有260mm，但實(shí)際耕深不足160mm[1]。旋耕機(jī)是一種用于耕作土地的機(jī)械設(shè)備，通常由旋耕刀和發(fā)動(dòng)機(jī)組成。旋耕刀的設(shè)計(jì)和使用方式對(duì)于機(jī)器的耕作效率和耕深至關(guān)重要。增加旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑是一種常見的方法，它可以增加旋耕刀在土壤中的進(jìn)深，從而提高耕作效率。這種方法適用于較輕松的土壤，但在土壤較為堅(jiān)硬和有較多石塊的情況下，容易造成旋耕刀受損或損壞旋耕機(jī)的機(jī)件。因此，在使用這種方法時(shí)，需要根據(jù)具體情況選擇合適的旋耕刀類型和大小，以確保機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和壽命通常，要想增加旋耕機(jī)的耕深，。增大旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑可以有效提高耕深，但過大的回轉(zhuǎn)半徑會(huì)使旋耕刀的扭矩急劇增大，旋耕刀每增加20mm，旋耕刀的抗彎強(qiáng)度就必須提高20%，因此在加工旋耕刀與刀軸時(shí)就必須對(duì)材料、外形尺寸、熱處理加工難度提高了制造成本[2]。旋耕作業(yè)過程中刀軸與刀座是不參與土壤切削的，參考國標(biāo)對(duì)刀軸與刀座的尺寸要求可知，刀軸中心必須位于地表10cm以上，因此增加旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑對(duì)于增大耕深的作用十分有限，應(yīng)盡量減小刀軸與地面的距離以實(shí)現(xiàn)增大耕深的目的，該機(jī)旋耕刀的半徑有300mm，可實(shí)現(xiàn)20cm以上的深耕作業(yè)[3]。但該機(jī)價(jià)格昂貴、功耗大、且設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮我國的地理環(huán)境與農(nóng)作物類型，因此不適合直接引進(jìn)我國[4]。采用的雙軸分層切削原理的旋耕機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)深耕的目的，先行完成秸稈粉碎滅茬和淺層耕作工序，隨后由后刀軸再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深耕[5-8]。但該型旋耕機(jī)前刀軸裝配滅茬刀主要目的是完成秸稈粉碎滅茬作業(yè)，在設(shè)計(jì)上是為保證滅茬質(zhì)量，因此前刀輥對(duì)土壤進(jìn)行前期耕作的效果有限，無法進(jìn)行較大耕深的前期旋耕，對(duì)后刀軸進(jìn)步深耕的幫助作用也是有限的[9-12]；刀軸深耕過程不僅要切削底層未耕土層，還會(huì)對(duì)前軸已耕的碎土進(jìn)行重復(fù)耕作拋土，造成了不必要的功率消耗。要實(shí)現(xiàn)深耕除上述兩種方式以外還可以采用旋耕作法[13]。潛土逆旋式旋耕機(jī)是一種特殊的旋耕機(jī)，其主要特點(diǎn)是刀軸能夠深入地表層以下進(jìn)行耕作，從而實(shí)現(xiàn)比旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑更大的耕作深度。這種機(jī)器的設(shè)計(jì)原理是采用逆旋式旋轉(zhuǎn)的刀軸，它可以將土壤從下向上翻動(dòng)，從而使較深層的土壤得到耕作。與傳統(tǒng)的旋耕機(jī)相比，提高了耕作效率和質(zhì)量[14]。由于潛土逆旋式旋耕機(jī)在耕作時(shí)有近四分之三的時(shí)間和空間用于泥土和秸稈的攪拌，因此對(duì)秸稈、綠肥的埋覆能力也更強(qiáng)，覆蓋率能達(dá)到80%以上，高于旋耕機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的55%。潛土逆旋式旋耕機(jī)的工作原理是利用刀軸的逆旋式旋轉(zhuǎn)，將土壤從下向上翻動(dòng)并混合，同時(shí)將深層土壤掀起并進(jìn)行耕作。由于刀軸能夠深入地表層以下進(jìn)行耕作，所以可以獲得比旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑更大的耕作深度，達(dá)到更好的耕作效果。此外，由于潛土逆旋式旋耕機(jī)的刀軸設(shè)計(jì)具有較大的刀片和刀片之間的間距較小，因此可以有效地破碎和混合土壤，使土壤松軟和有利于作物生長經(jīng)逆旋耕作破碎后土壤以上粗下細(xì)的順序?qū)斩掃M(jìn)行埋覆，具有更好的透氣效果[15-17]。但潛土逆旋式旋耕機(jī)也存在如下缺陷：因潛土刀軸低于地表常與植物具有韌性且復(fù)雜交錯(cuò)的根系接觸，從而極易纏草；因土垡拋出路徑經(jīng)過旋耕機(jī)上罩殼，導(dǎo)致的旋耕機(jī)罩殼內(nèi)積土嚴(yán)重；因向后拋土不完全導(dǎo)致的刀輥前方堆土增加了旋耕機(jī)的功耗；這些問題都嚴(yán)重影響了潛土逆旋式旋耕機(jī)的應(yīng)用與推廣[18]。因此在已有的潛土逆旋的研究基礎(chǔ)上，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而改善旋耕性能、解決罩殼積土和降低刀軸纏草等問題是提高其耕作質(zhì)量的關(guān)鍵所在。1.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀目國外對(duì)于潛土逆旋的研究比國內(nèi)要早，BhattacharyyaB[18]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)逆旋可以明顯降低切削阻力，相同工作條件下切削力僅為正轉(zhuǎn)的70%左右，且由于其特有的運(yùn)動(dòng)軌跡使得耕后溝底更為平整、耕深穩(wěn)定性更高。九州大學(xué)農(nóng)學(xué)部松尾昌樹在對(duì)旋耕機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)對(duì)比試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)在相同的工作條件下逆旋作業(yè)比正轉(zhuǎn)旋耕更節(jié)能。日本學(xué)者涉沢榮在對(duì)旋耕機(jī)深耕的研究中發(fā)現(xiàn)逆旋式旋耕在切土拋土?xí)r總是受到向下的反力，能夠保持耕深穩(wěn)定。ZhangY[19]通過大量試驗(yàn)證明了旋耕機(jī)的碎土率與切土阻力不僅受旋耕刀型、裝刀數(shù)量、裝刀方式的影響，也受到不同旋向的影響，試驗(yàn)證明在相同的條件下，逆旋作業(yè)的切土阻力和植被覆蓋率均明顯優(yōu)于正轉(zhuǎn)旋耕。利用計(jì)算機(jī)對(duì)旋耕刀進(jìn)行三維圖像外形設(shè)計(jì)，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真分析旋耕刀切土過程。TongJ[20]的研究表明潛土逆旋向后拋土性能明顯優(yōu)于耕深小于回轉(zhuǎn)半徑的普通逆旋，由于大量土塊拋向刀輥后方，減少了旋耕刀對(duì)已耕碎土的重復(fù)拋土過程，能明顯降低旋耕機(jī)的功耗?？烧{(diào)的雙臂犁是一種可以根據(jù)需要調(diào)整犁深和角度的農(nóng)業(yè)工具，特別適用于土地平整度差、土壤中含有石塊和作物根茬等惡劣耕作環(huán)境下的起壟前的準(zhǔn)備工作。同時(shí)，深松作業(yè)可以破壞土壤中的緊實(shí)層和硬塊，改善土壤的通氣性和透水性，有利于根系的生長和發(fā)展。在使用可調(diào)的雙臂犁進(jìn)行深松作業(yè)時(shí)，需要根據(jù)土壤的情況調(diào)整犁深和角度，以確保深松的效果。此外，為了保證機(jī)器的安全和壽命，需要定期檢查和維護(hù)機(jī)器的各個(gè)部件。1.3主要研究內(nèi)容本次研究的主要內(nèi)容是對(duì)多功能旋耕機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究。我們試圖提高多功能旋耕機(jī)的工作效率和性能，以適應(yīng)不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的需求通過對(duì)多功能旋耕機(jī)的作業(yè)機(jī)理和工作參數(shù)進(jìn)行研究，我們得出了一些重要結(jié)論。例如，在不同土壤條件下，多功能旋耕機(jī)的工作參數(shù)應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證其最佳的工作效率和性能。此外，我們還發(fā)現(xiàn)優(yōu)化關(guān)鍵部件的最佳參數(shù)組合，可以顯著提高多功能旋耕機(jī)的工作效率和性能，同時(shí)也可以降低其維護(hù)成本。1.4技術(shù)路線（1）首先查閱資料了解現(xiàn)有多功能旋耕機(jī)結(jié)構(gòu)；（2）對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)多功能旋耕機(jī)進(jìn)行詳細(xì)建模并仿真分析；（3）驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可行性，并且完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）歸納總結(jié)整體設(shè)計(jì)，并整理設(shè)計(jì)說明書；1.5本章小結(jié)本章通過對(duì)國內(nèi)外調(diào)研，了解其具體應(yīng)用背景及環(huán)境。通過對(duì)國內(nèi)外多功能旋耕機(jī)調(diào)研可以分析出其現(xiàn)有的優(yōu)缺點(diǎn)，并詳述了本課題研究的主要內(nèi)容、方法以及技術(shù)路線等，同時(shí)也為后續(xù)的理論研究指出了一定的方向?？偨Y(jié)歸納出其本次課題設(shè)計(jì)依據(jù)。

2總體方案設(shè)計(jì) 2.1旋耕機(jī)分類 前推式旋耕機(jī)前推式旋耕機(jī)通常比較小型輕便，適用于耕種面積較小的土地，例如家庭菜園、花園、小型農(nóng)田等。前推式旋耕機(jī)通常由自帶引擎驅(qū)動(dòng)，可以前進(jìn)并耕作土地，同時(shí)刀片或爪子的轉(zhuǎn)速也較慢，以適應(yīng)小型土地的耕作需求。后掛式旋耕機(jī)后掛式旋耕機(jī)是一種可以掛接到拖拉機(jī)或其他農(nóng)業(yè)機(jī)械上的旋耕機(jī)，通?？梢愿采w更大的土地面積。后掛式旋耕機(jī)通常由拖拉機(jī)或其他機(jī)械的引擎驅(qū)動(dòng)，通過后輪或其他機(jī)械的動(dòng)力來移動(dòng)旋耕機(jī)。這種類型的旋耕機(jī)通常比較大型，刀片或爪子的轉(zhuǎn)速也較快，以適應(yīng)大型土地的耕作需求。小型旋耕機(jī)小型旋耕機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)或手動(dòng)推動(dòng)，適用于小型家庭菜園或花園。這種類型的旋耕機(jī)通常比較輕便，可以方便地移動(dòng)和存儲(chǔ)。小型旋耕機(jī)的耕作效率可能不如其他類型的旋耕機(jī)，但適用于小型土地的耕作需求。大型旋耕機(jī)大型旋耕機(jī)通常由更大的引擎驅(qū)動(dòng)，可以覆蓋更大的土地面積，并且通常與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械一起使用。這種類型的旋耕機(jī)通常比較重型，需要專業(yè)的駕駛員和維護(hù)人員來操作和維護(hù)。便攜式旋耕機(jī)便攜式旋耕機(jī)通常由小型引擎驅(qū)動(dòng)，可以折疊或拆卸成幾個(gè)部件，方便存儲(chǔ)和攜帶，適用于戶外野營和旅行時(shí)使用。這種類型的旋耕機(jī)通常比較輕便，可以方便地在戶外或山地等野外環(huán)境中使用，可以幫助用戶快速耕種土地以便種植蔬菜或其他植物2.2開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-1所示，為本次課題設(shè)計(jì)的多功能旋耕機(jī)的開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要對(duì)田地土壤進(jìn)行旋耕后的開溝作業(yè)，增加土壤含氧量，便于施肥播種等操作。本次課題設(shè)計(jì)的多功能旋耕機(jī)的開溝機(jī)構(gòu)主要有懸掛器、銜接桿、調(diào)節(jié)拉桿、俯仰調(diào)節(jié)桿、銜接縱梁、角度調(diào)節(jié)桿、支撐連桿、導(dǎo)輪、側(cè)翼板、連接板，前鏟板等組成。懸掛器用于模塊化安裝，可多組配合作業(yè)，懸掛在牽引梁上來實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)。銜接桿連接調(diào)節(jié)拉桿，在為整體單元提供牽引力的同時(shí)可以調(diào)節(jié)其距離懸掛器的距離，方便維護(hù)作業(yè)。俯仰調(diào)節(jié)桿通過鉸鏈與調(diào)節(jié)拉桿連接，通過調(diào)節(jié)把手的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)開溝機(jī)構(gòu)俯仰角的調(diào)節(jié)。銜接縱梁是該開溝機(jī)構(gòu)單元的連接樞紐，提供穩(wěn)定可靠的支撐，端部連接支撐連桿以及連接板。角度調(diào)節(jié)桿通過鉸鏈與支撐連桿連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)輪與前鏟板相對(duì)位置角度的調(diào)節(jié)，與俯仰調(diào)節(jié)桿配合來實(shí)現(xiàn)開溝深度的調(diào)節(jié)。側(cè)翼板與前鏟板配合實(shí)現(xiàn)開溝作業(yè)，為整套單元提供穩(wěn)定的作業(yè)條件。圖2-1開溝機(jī)構(gòu)方案2.3總體方案設(shè)計(jì)由于此次設(shè)計(jì)的是多功能旋耕機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)田地旋耕，開溝施肥，且施肥量可調(diào)。變速箱直接連接開溝機(jī)構(gòu)，這樣開溝機(jī)由提升梁、中間齒輪箱體、支撐板、側(cè)邊鏈條箱體、擋板等機(jī)件構(gòu)成。中間齒輪箱體用螺栓固定在變速箱上，使用液壓提升機(jī)構(gòu)通過提升梁使開溝施肥機(jī)輪子與旋耕機(jī)構(gòu)主軸之間的垂直距離實(shí)現(xiàn)改變。開溝機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)開溝深度。排肥器排肥星輪和地輪連接，手扶拖拉機(jī)在行走過程中通過地輪軸帶動(dòng)排肥星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，排肥星輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候就能夠帶動(dòng)施肥箱內(nèi)的肥料，星輪槽轉(zhuǎn)動(dòng)到下方時(shí)肥料通過自重落入溝內(nèi)從而達(dá)到施肥的目的，施肥器上設(shè)置有調(diào)節(jié)片用來調(diào)節(jié)施肥量。圖2-2總方案2.4本章小結(jié)本章對(duì)多功能旋耕機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并分析了其相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，最終確定了整體設(shè)計(jì)方案。

3開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1前鏟設(shè)計(jì)分析如圖3-1所示，為本次課題設(shè)計(jì)的開溝機(jī)構(gòu)前鏟設(shè)計(jì)方案圖。前鏟的形狀應(yīng)該使其能夠有效地捕捉和推動(dòng)土壤，同時(shí)不會(huì)過度損壞地面。一般來說，前鏟應(yīng)該呈彎曲或折角形狀，以提高其抓取土壤的能力。前鏟的尺寸應(yīng)該根據(jù)開溝機(jī)構(gòu)的規(guī)格和用途來確定。一般來說，前鏟應(yīng)該足夠大，以確保其能夠有效地捕捉和推動(dòng)土壤。前鏟的安裝位置應(yīng)該考慮到開溝機(jī)構(gòu)的整體平衡性和穩(wěn)定性。通常情況下，前鏟應(yīng)該安裝在開溝機(jī)構(gòu)的正前方，并與主鏟呈一定的夾角根據(jù)開溝作業(yè)的要求，將前鏟設(shè)計(jì)為曲面式?？捎行p小開溝入土阻力。配合角度調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)其入土深度。根據(jù)所開溝深度進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3-1前鏟視圖3.1.1前鏟鏟刀面的設(shè)計(jì)對(duì)不同種類的鏟子表面導(dǎo)引曲線進(jìn)行了分析，并對(duì)其導(dǎo)引曲線進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[11]的研究結(jié)果顯示，隨著作業(yè)速度的遞增，不同類型的導(dǎo)曲線對(duì)開溝機(jī)構(gòu)牽引阻力增長速率的影響存在差異，其中直線型增長速率最大，其次是拋物線，而指數(shù)曲線則是最小。因此，切刃曲線的選取，宜選用凹形的導(dǎo)線，這樣可減小開溝裝置所產(chǎn)生的種溝寬度、拋土寬度和土壤擾動(dòng)溝型截面。前輪葉片刃口弧度直接影響到耕層土壤與表面稻稈的遷移及翻耕效果。在對(duì)各種因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目擬以指數(shù)函數(shù)為切入點(diǎn)，構(gòu)建直角坐標(biāo)系統(tǒng)，并對(duì)切入點(diǎn)A（x1.y1）和切入點(diǎn)B（x2.y2）進(jìn)行分析。采用該設(shè)計(jì)方案，能夠讓開溝機(jī)構(gòu)的滑切曲線更加合理，入土角更加恰當(dāng)，從而獲得更好的翻土效果，提高工作效率。圖3-2刃口曲線設(shè)計(jì)示意圖設(shè)滑切曲線方程為:y=a點(diǎn)A、B的斜率為:

yA式中a—刃口曲線的底數(shù)1—滑切曲線入土角，（°）2—滑切曲線終止角，（°）聯(lián)立式（3-2）、（3-3）可得:a=eC=yC—滑切曲面高度，mm綜合可得滑切曲線方程為:y={etanβ2?tan由式(3-4)可知，滑切曲線的形狀由滑切曲線入土角1、滑切曲線終止角2和C確定。參考文獻(xiàn)[14]取1=55°、2=25°，依照農(nóng)藝手冊要求，C確定為100mm。為了得到前鏟的曲面外觀，使用式（3-1）滑切曲線方程并結(jié)合solidwrks中放樣工具，建模形成前前鏟刀面。3.1.2前鏟鏟開合角度的確定鏟頭張角是指鏟頭與地面接觸時(shí)的夾角。對(duì)于多功能旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)而言，鏟頭張角的選擇非常關(guān)鍵。如果鏟頭張角過小，為了保證開溝機(jī)構(gòu)的有效長度，鏟頭的長度就需要相應(yīng)地增加，這將導(dǎo)致開溝機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不利于機(jī)器的操作和操控。另外，鏟頭張角越小，入土深度也會(huì)受到限制。如果鏟頭張角過大，雖然可以擾動(dòng)土層范圍更大，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致入土阻力變大，增加機(jī)器的能耗。因此，需要在保證擾動(dòng)土層范圍，盡可能選擇張角較小的鏟頭，以達(dá)到更好的效果。根據(jù)文獻(xiàn)研究，前鏟鏟開合角度為50°到60°時(shí)，能夠較好地平衡入土深度和入土阻力之間的關(guān)系，同時(shí)保證了較高的工作效率［24］。根據(jù)實(shí)際情況，取前鏟鏟開合角度=50°其可最大程度在開溝作業(yè)的過程中較小推進(jìn)阻力。前鏟刀的形狀應(yīng)該能夠最大程度地增加開溝機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其不易側(cè)翻或偏離軌跡。3.2側(cè)鏟設(shè)計(jì)分析3.2.1側(cè)翼鏟曲面的設(shè)計(jì)如圖3-3所示，為本次課題設(shè)計(jì)的開溝機(jī)構(gòu)側(cè)翼鏟設(shè)計(jì)方案圖，為了增加開溝機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和控制性能。其通過鈑金焊接而成，可大幅度較低生產(chǎn)制造成本。其可最大程度在開溝作業(yè)的過程中較小推進(jìn)阻力。側(cè)翼鏟的形狀應(yīng)該能夠最大程度地增加開溝機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其不易側(cè)翻或偏離軌跡。一般來說，側(cè)翼鏟應(yīng)該與主鏟的角度相同，并且向外延伸足夠的距離。側(cè)翼鏟的尺寸應(yīng)該根據(jù)開溝機(jī)構(gòu)的規(guī)格和用途來確定。一般來說，側(cè)翼鏟應(yīng)該足夠大，以確保其能夠有效地支撐和控制開溝機(jī)構(gòu)。側(cè)翼鏟的安裝位置應(yīng)該考慮到開溝機(jī)構(gòu)的整體平衡性和穩(wěn)定性。通常情況下，側(cè)翼鏟應(yīng)該安裝在開溝機(jī)構(gòu)的中央位置。側(cè)鏟刀是多功能旋耕機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其曲面形狀的設(shè)計(jì)對(duì)于耕作效果具有重要影響。在側(cè)鏟刀曲面的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)曲線AB或DC是一個(gè)重要的參數(shù)。導(dǎo)曲線的形狀和位置直接影響到側(cè)鏟刀的運(yùn)動(dòng)軌跡和擋土效果。曲面的形狀可以通過調(diào)整直元線角度來改變。隨著直元線角度的減小，曲面的高度逐漸增加，擋土效果也會(huì)增強(qiáng)圖3-3側(cè)翼板曲面示意圖3.2.2側(cè)翼鏟曲面高度的設(shè)計(jì)在開溝機(jī)的工作過程中，支護(hù)表面起到了重要作用，通過支護(hù)表面的作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體的翻滾、壓實(shí)，最終形成種子溝。支護(hù)表面的組成參數(shù)是決定支護(hù)阻力的重要因素，其中，具有良好減阻效果的拋物線支護(hù)表面得到了廣泛應(yīng)用。以圖3-4所示的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將擋土曲面擾動(dòng)單位體積土壤受到的阻力為Fγ，那么開溝機(jī)構(gòu)受到的工作阻力可以表示為。F=FV=L式中γmin—擋土曲面最小直元線角，(°)γmax—擋土曲面最大直元線角，(°)導(dǎo)曲線太長會(huì)增大開溝裝置與土體之間的摩擦力損失，而導(dǎo)曲線太短則不能實(shí)現(xiàn)有效地?fù)跬?，不能形成有效的種溝。為確保開溝機(jī)擋土面能充分地對(duì)通過刀刃擴(kuò)散的土體起到修整作用，必須滿足以下條件(3-7)式中Hd—開溝機(jī)構(gòu)兩側(cè)土壤堆積高度依據(jù)式(3-7)可推知開溝機(jī)構(gòu)擋土曲面高度Hz應(yīng)高于其開溝深度，故取Hz為40～70mm。參照文獻(xiàn)[11]，當(dāng)γmin為40°時(shí)，直線元犁體能夠順利入土;因?yàn)橹本€元犁體直線元角的最大適宜變化量為5°，所以γmax設(shè)計(jì)為45°3.2.3側(cè)翼鏟寬度Lk范圍的確定從公式（3-5）中可以看出，開溝機(jī)構(gòu)的工作寬度Lk以及導(dǎo)曲線長度Lz確定了擋土曲面對(duì)土壤的擾動(dòng)，并且這也是對(duì)工作阻力產(chǎn)生直接影響的因素；合適的開溝量能確保開溝機(jī)在工作阻力很小、擾土量很少的情況下，開溝機(jī)開溝機(jī)開出符合播種要求的種子溝道。按照燕麥播種栽培的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，種溝的溝長為30-50毫米，溝寬為300-500毫米，從開溝機(jī)械的工作阻力分析可以看出，開溝機(jī)械的工作寬度Lk過大或者過小，都會(huì)對(duì)種溝的品質(zhì)產(chǎn)生影響，因此，將Lk設(shè)在250-450毫米之間3.3入土角的設(shè)計(jì)適宜的入土角β1能確保刃口曲線以最小的阻力，將聚集的土壤顆粒分散開來，當(dāng)開溝機(jī)構(gòu)在土壤中作業(yè)時(shí)，刃口曲線上點(diǎn)A受力分析如圖3-4所示圖3-4刃口曲線上點(diǎn)A受力示意圖以受力點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立水平坐標(biāo)系，xy方向上的受力平衡方程為（3-8）（3-9）式中Fn—土壤對(duì)刃口面的法向力，NFf—土壤與刃口面間的摩擦力，NFz—土壤對(duì)刃口面的切向阻力，NFd—機(jī)具對(duì)鏟的拉力，NG—土壤重力，N—土壤與開溝機(jī)構(gòu)的摩擦因數(shù)（3-10）根據(jù)文獻(xiàn)[17]，開溝機(jī)構(gòu)工作過程中入土角β1越大，受到土壤阻力越大，入土角β1不應(yīng)大于38°。結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)選取入土角β1為15°3.4開溝深度影響因素分析開溝深度是開溝機(jī)構(gòu)性能的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于不同的作業(yè)情況和作物生長時(shí)期，開溝深度的選擇都需要考慮。從機(jī)械結(jié)構(gòu)來看，開溝深度可以通過調(diào)節(jié)開溝機(jī)構(gòu)鏟刀的角度和深度來實(shí)現(xiàn)。而從作業(yè)質(zhì)量角度來看，開溝深度的選擇需要考慮土層的性質(zhì)以及作物根系的深度和分布情況等因素。首先，土壤的性質(zhì)是影響開溝深度選擇的重要因素。不同土壤的質(zhì)地、含水量和密度等特性會(huì)影響開溝機(jī)構(gòu)開溝的深度和寬度。在干旱缺水的區(qū)域，土壤會(huì)更加緊實(shí)，需要選擇更大的開溝深度來保證農(nóng)作物的灌溉。而在潮濕潮潤的區(qū)域，則需要減小開溝深度，以免過深的開溝對(duì)土質(zhì)造成破壞。其次，作物的根系深度和分布情況也是選擇開溝深度的重要因素之一。作物的根系深度會(huì)隨著生長階段的不同而變化，因此在不同的生長階段需要選擇不同的開溝深度。同時(shí)，不同種類的作物根系的分布和密度也不同，需要選擇適當(dāng)?shù)拈_溝深度，以保證作物根系的穩(wěn)定生長和發(fā)育。最后，還需要考慮機(jī)器的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)等因素。因?yàn)殚_溝深度的選擇會(huì)直接影響機(jī)器的工作狀態(tài)和效率，過深或過淺的開溝深度都會(huì)影響載具的出力。因此，在選擇開溝深度的同時(shí)，還需要考慮機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作狀態(tài)等因素，以實(shí)現(xiàn)最佳的工作效果和性能。3.5開溝寬度影響因素分析開溝寬度是開溝機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要性能指標(biāo)，它直接關(guān)系到開溝機(jī)構(gòu)的工作效率和作業(yè)質(zhì)量。在實(shí)際作業(yè)中，開溝寬度受到多種因素的影響，包括土壤種類、機(jī)械參數(shù)、工作速度等。首先，土壤種類是影響開溝寬度的重要因素。不同的土壤性質(zhì)會(huì)對(duì)開溝寬度產(chǎn)生不同的影響。例如，土壤粘性大、水分含量較高時(shí)，土壤間的黏結(jié)力增大，開溝寬度會(huì)相應(yīng)地減小。因此，在機(jī)械設(shè)備選型中需要考慮到土壤種類對(duì)機(jī)械性能的影響。其次，機(jī)械參數(shù)也會(huì)影響開溝寬度。其中影響最大的是切削刀的寬度和角度。刀寬度越大，開溝寬度也越大；而切削角度則會(huì)影響刀口形狀和刀口和土壤間的摩擦力，從而進(jìn)一步影響開溝寬度。同時(shí)，對(duì)于開溝機(jī)構(gòu)而言，幾何形狀和角度對(duì)開溝寬度也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中需要合理考慮這些因素。其次，開溝速度也會(huì)對(duì)開溝寬度產(chǎn)生一定的影響。開溝速度過快或過慢都會(huì)導(dǎo)致開溝尺寸不穩(wěn)定。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)不同的土壤類型和機(jī)械參數(shù)確定合適的工作速度，以確保開溝寬度的穩(wěn)定性。最后，開溝機(jī)器功率也會(huì)在一定程度上影響開溝寬度。一般來說，功率越大，開溝寬度越大，但同時(shí)也會(huì)帶來更大的溝面拉力和機(jī)器負(fù)載。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要平衡機(jī)器功率和工作效率，以達(dá)到最佳的開溝寬度。綜上所述，開溝寬度不僅受到土壤種類、機(jī)械參數(shù)、工作速度等因素的影響，同時(shí)也需要平衡機(jī)器功率和工作效率。在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮以上因素，以確保鏟式開溝機(jī)的高效穩(wěn)定地工作。3.6土壤擾動(dòng)情況分析在開溝機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)，其主要作用是通過擋土曲面將土壤側(cè)翻和擠壓，形成種溝。而為了更好地理解開溝機(jī)構(gòu)的作用情況，常常需要對(duì)其進(jìn)行簡化，通過測算側(cè)方拋土距離來評(píng)估其性能。在分析過程中，一般會(huì)考慮不同的作業(yè)速度和作業(yè)深度兩種情況。在分析工作速度時(shí)，一般將工作深度設(shè)定為5cm，工作速度設(shè)定為6km/h、7km/h和8km/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)速增大時(shí)，拋擲距離增大，拋擲量增大。其主要原因在于，當(dāng)挖槽轉(zhuǎn)速增大時(shí)，挖槽裝置受到的阻力會(huì)增大，因此，挖槽裝置必須增大挖槽間距，以提高挖槽效率。在分析工作深度時(shí)，一般將工作速度設(shè)定為7km/h，工作深度設(shè)定為3cm,4cm,5cm。結(jié)果表明，隨著挖深的增大，挖深的增大，挖深增大，挖深減小，挖深增大，挖深減小。這是由于，隨著作業(yè)深度的增大，開溝器所需要側(cè)翻的土壤量也會(huì)隨之增大，而要確保作業(yè)的質(zhì)量和效率，開溝器就必須對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的作業(yè)深度，這樣才能使得側(cè)方拋土距離的增加幅度逐漸減小。3.7本章小結(jié)本章對(duì)多功能旋耕機(jī)的開溝機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析其前鏟結(jié)構(gòu)、側(cè)鏟結(jié)構(gòu)及入土角度分析，最終確定了整體設(shè)計(jì)方案。

4旋耕機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)4.1開溝彎刀旋耕刀是開溝機(jī)的主要工作部件。其種類有鑿形刀、彎刀和直角刀等。彎型刀片（分為左彎和右彎）有滑切作用，不易纏草，具有松碎土和翻土覆蓋能力，但消耗功率較大，國內(nèi)生產(chǎn)的旋耕刀大多是彎形刀片。鑿形刀片入土和松土能力較強(qiáng)，功率消耗小，但容易纏草，適用于土質(zhì)較硬或雜草較少的旱地耕作。直角刀片性能同彎刀相似，國內(nèi)生產(chǎn)和使用的較少[5]。由于果園的土地較硬，雜草較多，因此我設(shè)計(jì)的開溝機(jī)選用彎刀。4.1.1開溝彎刀的結(jié)構(gòu)組成旋耕刀主要由側(cè)切面、正切面、過度面三個(gè)部分組成，側(cè)切面具有切開土垡，切斷或推開草莖、殘茬的功能；正切刃除了切土外還具有翻土、碎土、拋土等功能[6]。圖4-1旋耕刀的結(jié)構(gòu)圖1.刀柄2.正切刃3.側(cè)切刃4.1.2側(cè)切刃國產(chǎn)的各種彎刀，側(cè)切刃均為等近螺旋線（阿基米德螺線）其方程為： ρ=ρ0+αθ （4-SEQA1）ρ0α：螺線極角每增加1弧度，極徑的增量（mm）；θ：螺線上任意點(diǎn)的極角（rad）；螺線終點(diǎn)處的極徑：ρn=ρ再確定ρn、ρ0及 α=(ρ螺線起點(diǎn)的極徑ρ0 ρ0式中：S：為設(shè)計(jì)切土節(jié)距；H：設(shè)計(jì)耕深；R：彎刀回轉(zhuǎn)半徑，為減小阻扭矩，應(yīng)在滿足耕深要求和結(jié)構(gòu)許可的情況下，采用較小尺寸。對(duì)于果園開溝，S的適宜范圍為4-6cm。這里就取5cm作為切土節(jié)距。式中Vm：開溝機(jī)的前進(jìn)速度，取Vm=2Km/h；n：刀軸轉(zhuǎn)數(shù)；z：彎刀數(shù)量，取z=6通過計(jì)算圓整后得ρ0=60；θ將α代入式ρ=ρ4.1.3材料和技術(shù)要求用GB699-65規(guī)定的65Mn鋼制造。切削部分必須進(jìn)行淬火處理，淬火區(qū)硬度為HRC50-55。開溝彎刀應(yīng)用樣板進(jìn)行檢查，刃口曲線形狀誤差不得大于3mm。4.2旋耕刀盤旋耕刀盤是旋耕機(jī)的核心部件之一，它的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量對(duì)機(jī)器的性能和工作效率有著重要的影響。旋耕刀盤主要通過旋轉(zhuǎn)刀片，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的翻耕、切碎和松散等作用。因此，旋耕刀盤的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸的選定是非常重要的。其中，旋耕刀盤的材料選用、結(jié)構(gòu)尺寸和安裝刀片數(shù)量等參數(shù)都會(huì)直接影響到機(jī)器的使用效果和壽命。旋耕刀盤的安裝螺栓孔設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵。一般情況下，旋耕刀盤的安裝螺栓孔是按照M10通孔精密配合設(shè)計(jì)，孔徑為10.6。安裝位置則是刀座上安裝刀盤的螺栓孔沿旋轉(zhuǎn)軸半徑方向到旋轉(zhuǎn)軸母線的距離。而旋耕刀盤的其他設(shè)計(jì)參數(shù)，如刀盤內(nèi)孔直徑、安裝刀片數(shù)量、刀片安裝孔位置、刀盤體鋼材厚度等，都需要根據(jù)具體的使用要求和工況來進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)。4.2.1旋耕刀盤外徑旋耕刀盤外徑D為安裝刀片后開溝軸的最大旋轉(zhuǎn)外圓直徑。影響旋耕刀盤外徑的因素很多。這里就以開溝深度，傳動(dòng)箱接地點(diǎn)與刀軸中心點(diǎn)距離，土壤下限量作為參考。 D+2B≥2（H+l?e）(4-5)其中：H為開溝深度，H≤250mm；L為傳動(dòng)箱接地點(diǎn)與刀軸中心點(diǎn)距離，L=100mm；e為土壤下下限量，取30mm[8]根據(jù)各種因素確定選用500作為旋耕刀盤外徑。4.2.2刀片安裝數(shù)量切土節(jié)距S的大小是影響破土的主要指標(biāo)，S主要由機(jī)組前進(jìn)速度、旋耕刀盤轉(zhuǎn)數(shù)及其安裝刀片個(gè)數(shù)所決定[9]，對(duì)于果園開溝，S的適宜范圍為4-6cm。 S=2πv工作時(shí)機(jī)器前進(jìn)速度為2km/h，開溝轉(zhuǎn)數(shù)在250r/min左右。帶入公式并圓整可得Z=6旋耕刀為消耗件在其損壞之后需要更換，旋耕刀座的作用是固定旋耕刀與旋耕刀盤。根據(jù)設(shè)計(jì)的刀片的數(shù)量這里在刀盤上一體成型6個(gè)刀座。4.2.3旋耕刀盤總體結(jié)構(gòu)通過上述參數(shù)的確定，刀盤采用一體式設(shè)計(jì)旋耕刀直接通過螺栓安裝在刀盤上面，刀盤的為一個(gè)直徑260的圓。通過鍵和旋轉(zhuǎn)軸相互連接。刀盤的主要結(jié)構(gòu)包括旋耕刀槽、螺栓孔結(jié)構(gòu)簡單加工方便。1.鏈接螺紋孔2.旋耕刀盤3旋耕刀座圖4-2旋耕刀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.3旋耕刀軸旋耕刀軸的主要作用就是固定旋耕刀盤并傳遞扭矩，根據(jù)開溝部件旋耕刀盤上的孔徑尺寸，根據(jù)旋耕刀工作部件的功率在5KW左右，轉(zhuǎn)數(shù)在250r/min。旋耕刀軸主要承受扭矩作用，這里選用實(shí)心圓軸材料45鋼，其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 τT寫成設(shè)計(jì)公式時(shí)軸的最小直徑為 d≥3式中：T為軸所傳遞的扭矩，N?mm；WT為軸的扭矩截面系數(shù)，mm3；P為軸傳遞的功率，KW；n為軸的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；[τ表4-1軸的常用材料的[τT指標(biāo)軸的材料Q235,20354540Cr,5SiMn[τT]/MpC12~2020~3030~4040~52160~135135~118118~107107~98注：當(dāng)彎矩作用相對(duì)于扭矩很小或只傳遞扭矩時(shí)，[τT]取最大值，C取最小值；反之[τ d≥3考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度削弱的影響，軸徑應(yīng)該加大5%，則D=32.03×1.05=33.63（mm）(4-10)把計(jì)算直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑：35mm4.4動(dòng)力選型影響開溝機(jī)開溝的功率的因素很多，有切削和拋擲土壤耗功N1(KW)，開溝作業(yè)是推進(jìn)開溝施肥機(jī)前進(jìn)所消耗功率N2(KW)，開溝機(jī)各傳動(dòng)部分所消耗的功率N3(KW)，開溝機(jī)功率為N(KW)。有： N=N1+N2+N3(KW) 查閱相關(guān)資料可以得出切削和拋擲土壤耗功N1=5KW，開溝作業(yè)是推進(jìn)開溝施肥機(jī)前進(jìn)所消耗功率N2=0.62KW，開溝機(jī)各傳動(dòng)部分所消耗的功率N3=0.97KW，開溝機(jī)功率為6.59KW。在網(wǎng)上查詢選擇151東風(fēng)型手扶拖拉機(jī)。表4-2東風(fēng)型手扶拖拉機(jī)型號(hào)BF-81BF-91MSD-121MSD-151外形尺寸（長寬高）（mm）2180×890×12502690×960×1250離地間隙（mm）204234185輪距（mm）650~730580~800結(jié)構(gòu)重量（kg）155（底盤）350360輪胎規(guī)格5~126~126~12表4-3發(fā)電機(jī)參數(shù)額定功率5.886.68.810.3轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）24002000冷卻方式蒸發(fā)水冷式蒸發(fā)水冷式根據(jù)表4-2，4-3以及開溝機(jī)消耗功率可以初步選擇東風(fēng)151BF-91型手扶拖拉機(jī)適合該開溝機(jī)。東風(fēng)型手扶拖拉機(jī)151BF-91型手扶拖拉機(jī)是一種自帶旋耕刀的手扶拖拉機(jī)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式單軸、牽引驅(qū)動(dòng)兼用型；配套動(dòng)力/S1100、ZS1100柴油機(jī)；柴油機(jī)形式單缸、臥式、四沖程、水冷蒸發(fā)標(biāo)定功率6.6Kw（12h）；標(biāo)定轉(zhuǎn)速2200r/min；離合器/干式雙片常結(jié)合摩擦；發(fā)動(dòng)機(jī)至離合器傳動(dòng)；三角皮帶B型變速箱直齒圓柱齒輪（3＋1）×2組成；制動(dòng)器/濕式環(huán)狀內(nèi)漲式；轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)牙嵌式轉(zhuǎn)向離合器；最終傳動(dòng)兩級(jí)減速直齒圓柱齒輪；結(jié)構(gòu)質(zhì)量155kg；外形尺寸長×寬×高mm2180×890×1250；輪距700mm；最小離地間隙204mm；最小轉(zhuǎn)彎半徑1000mm；前進(jìn)/倒退檔位數(shù)/6/2；啟動(dòng)方式/手搖啟動(dòng)；輪胎規(guī)格/6.00-12；輪胎工作氣壓137-196kpa。其輸出轉(zhuǎn)數(shù)為250轉(zhuǎn)左右符合開溝要求4.4.1旋耕刀滾旋耕刀滾的一端深入旋耕刀軸傳動(dòng)箱，軸端裝著從動(dòng)鏈輪。在軸兩端的軸承外側(cè)背靠背地裝有卡環(huán)限位，使用帶蓋環(huán)的軸承以防止軸承里的潤滑油外漏或污水進(jìn)入軸承。1.旋耕刀2.旋耕刀軸3.鏈輪4.旋耕刀盤5.軸承圖4-3旋耕刀滾4.4.2傳動(dòng)關(guān)系圖圖4-4是開溝部件的傳動(dòng)圖，其中1主動(dòng)錐齒輪軸、2主動(dòng)錐齒輪、3從動(dòng)錐齒輪、4從動(dòng)錐齒輪軸、5主動(dòng)鏈輪、6雙排鏈條、7從動(dòng)鏈輪、8旋耕刀軸、9旋耕刀盤。傳動(dòng)路線為動(dòng)力通過變速箱變速以后經(jīng)過離合器傳動(dòng)到主動(dòng)錐齒輪主動(dòng)錐齒輪通過從動(dòng)鏈輪傳遞動(dòng)力給主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過鏈條傳遞動(dòng)力給從動(dòng)錐齒輪，最后通過軸傳遞給刀滾。由于工作檔位為一檔，在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料了解到東方紅151手扶拖拉機(jī)的變速箱輸出動(dòng)力的轉(zhuǎn)速在250轉(zhuǎn)每分，因?yàn)榍懊嫠_定的旋耕刀轉(zhuǎn)速在250轉(zhuǎn)左右所以錐齒輪和兩輪之間的傳動(dòng)比都是1：1傳動(dòng)。1.主動(dòng)軸2.主動(dòng)錐齒輪3.從動(dòng)錐齒輪4.從動(dòng)軸5.主動(dòng)鏈輪6.鏈條7.從動(dòng)鏈輪8.旋耕刀軸9.旋耕刀盤圖4-4開溝機(jī)傳動(dòng)圖4.5本章小結(jié)本章對(duì)多功能旋耕機(jī)的旋耕機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析其旋耕刀結(jié)構(gòu)、旋耕刀盤結(jié)構(gòu)及動(dòng)力分析，最終確定了整體設(shè)計(jì)方案。

5三維建模5.1軟件介紹Solidworks的設(shè)計(jì)軟件。是全球應(yīng)用最廣泛的三維設(shè)計(jì)軟件，它通過三維設(shè)計(jì)軟件與CAD技術(shù)的完美結(jié)合及其效果二次的開發(fā)。可以使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。我們通過對(duì)相關(guān)資料的檢索，書籍的查閱以及網(wǎng)上資源的分析?？梢粤私獾絪olidworks設(shè)計(jì)軟件是行業(yè)內(nèi)最為多的應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件之一。從1999年開始至今，solidworks設(shè)計(jì)軟件已封閉，全球成為最大的三維軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)。其良好的人機(jī)交互性能可以方便設(shè)計(jì)師在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中對(duì)其結(jié)構(gòu)性能的分析理解應(yīng)用。其二維仿真軟件以及三維仿真軟件都使用，融入在solidworks設(shè)計(jì)軟件當(dāng)中。其有著豐富的擴(kuò)展模塊和較高自由度的開發(fā)平臺(tái)，可為設(shè)計(jì)師提供二次開發(fā)，以方便其對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的便捷性操作。目前國內(nèi)外大小廠均采用solidworks進(jìn)行設(shè)計(jì)軟件，其入門門檻低是其主要的特點(diǎn)。通過對(duì)其結(jié)構(gòu)分析，我們可以對(duì)其簡單的操作。通過對(duì)蛟山的分析，我們可以快速地掌握其整個(gè)三維空間打造以及建模的步驟。Solidworks設(shè)計(jì)軟件實(shí)習(xí)windows平臺(tái)的第1款三維設(shè)計(jì)軟件，其應(yīng)用發(fā)展規(guī)律完全符合于現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)，軟件行業(yè)虛準(zhǔn)要求其內(nèi)部向，有cad及CAD模塊可以廣泛地應(yīng)用于在市場各個(gè)環(huán)節(jié)充分占領(lǐng)各個(gè)市場份額。所有的words設(shè)計(jì)軟件包含安全許可證28萬分。這也使得solidworks三維設(shè)計(jì)軟件培養(yǎng)了一批高質(zhì)量高素質(zhì)的專業(yè)公司。有許多大學(xué)及科技公司對(duì)其進(jìn)行了二次開發(fā)，使得軟件完全符合其現(xiàn)在的發(fā)展生活需求以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的高端需求。目前薩拉沃克斯是設(shè)計(jì)軟件，涵蓋了有國防食品，機(jī)車以及模具，電子醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。以及醫(yī)療行業(yè)，電子信息技術(shù)行業(yè)日銷產(chǎn)品以及離散型制造和各級(jí)各種科研方向的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。為此本次設(shè)計(jì)的除草機(jī)器人的設(shè)計(jì)，我們選用了solidworks設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了三維實(shí)體建模。通過對(duì)其三維空間的打造以及布零部件建模，可以良好的檢查其干涉部位，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)完善優(yōu)化處理。5.2建立模型先對(duì)各個(gè)重要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成之后對(duì)其他零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行裝配。圖5-1部件建模展示首先打開“SolidWorks”3D建模軟件，solidworks軟件開始界面頂部的“新建文檔”圖標(biāo)。如圖5-3所示，然找到相應(yīng)零件建模模板“零件”的圖標(biāo)，在相應(yīng)圖標(biāo)位置點(diǎn)擊零件選項(xiàng)，創(chuàng)建新的零件模板就設(shè)置完畢，然后可以對(duì)需要?jiǎng)?chuàng)建的三維部件進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)建。圖5-2部件建模展示在軟件設(shè)計(jì)界面的設(shè)計(jì)樹中選擇視圖基準(zhǔn)面，本次零部件的建立選擇前視基準(zhǔn)面來充當(dāng)本次建模的基準(zhǔn)面，在草圖界面通過選擇基礎(chǔ)功能進(jìn)行草圖的繪制，本次應(yīng)用圓、直線、剪切、智能尺寸來進(jìn)行零部件的繪制。如圖5-3所示的為草圖的繪制過程圖5-3部件建模展示打開“SolidWorks”3D建模軟件，solidworks軟件開始界面頂部的“新建文檔”圖標(biāo)。然找到相應(yīng)零件建模模板“零件”的圖標(biāo)，在相應(yīng)圖標(biāo)位置點(diǎn)擊零件選項(xiàng)，創(chuàng)建新的零件模板就設(shè)置完畢，然后可以對(duì)需要?jiǎng)?chuàng)建的三維部件進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)建圖5-4部件建模展示打開“SolidWorks”3D建模軟件，solidworks軟件開始界面頂部的“新建文檔”圖標(biāo)。如圖5-5所示，然找到相應(yīng)的裝配體模板“裝配體”的圖標(biāo)，在相應(yīng)圖標(biāo)位置點(diǎn)擊零件選項(xiàng)，新建立的裝配體模板就設(shè)置好了，后續(xù)再此模板進(jìn)行零部件的裝配。圖5-5爆炸圖展示圖5-6裝配體建模展示

6總結(jié)本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)多功能旋耕機(jī)，通過對(duì)相關(guān)部件的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行了詳細(xì)的分析。我們設(shè)計(jì)并分析了一些重要的組件。對(duì)國內(nèi)外多功能旋耕機(jī)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)研，了解到其具體應(yīng)用背景。多功能旋耕機(jī)是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中一種重要的農(nóng)機(jī)設(shè)備，具有耕地、翻土和松土等多種功能。在本文中，我們對(duì)多功能旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。首先，我們進(jìn)行了國內(nèi)外的調(diào)研，了解了多功能旋耕機(jī)的應(yīng)用背景和環(huán)境。通過調(diào)研，我們了解到多功能旋耕機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并分析了其在國內(nèi)外市場的應(yīng)用現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點(diǎn)。接著，我們明確了本課題研究的主要內(nèi)容、方法和技術(shù)路線。我們設(shè)定了多功能旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并采用了一定的研究方法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。我們預(yù)期的研究成果包括提高多功能旋耕機(jī)的效率、降低能耗和提升耐久性等方面的改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案部分，我們對(duì)多功能旋耕機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先是整體設(shè)計(jì)方案，我們確定了多功能旋耕機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和主要部件的布局，以確保其穩(wěn)定性和可靠性。其次是開溝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們設(shè)計(jì)了前鏟結(jié)構(gòu)、側(cè)鏟結(jié)構(gòu)以及合適的入土角度，以實(shí)現(xiàn)有效的開溝功能。最后是旋耕機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們對(duì)旋耕刀結(jié)構(gòu)、旋耕刀盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了動(dòng)力分析，以確保旋耕效果和動(dòng)力傳遞的可靠性。最后，我們對(duì)多功能旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。通過對(duì)多功能旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)和研究，我們能夠提高其效率和性能，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。同時(shí)，我們的研究還為后續(xù)的理論研究提供了方向和依據(jù)。綜上所述，多功能旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而重要的任務(wù)。通過充分了解應(yīng)用背景和環(huán)境，明確研究內(nèi)容和方法，以及詳細(xì)設(shè)計(jì)各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)方案，我們可以為多功能旋耕機(jī)的優(yōu)化和改進(jìn)提供指導(dǎo)和依