茬地免耕精量播种机关键部件设计与研究

论文摘要

机械化保护性耕作是一项实现北方旱作农业可持续发展的综合的农业生态工程技术。机械化保护性耕作技术应用和推广的关键是免耕播种机的研制。本文针对新疆兵团地区在留有小麦根茬的未耕地上进行免耕播种,播种过程中工作部件堵塞等问题,设计出机械式免耕精量播种机。该机能够一次完成破茬、开沟、施肥、精量播种、镇压等工序。田间通过性较好,结构简单,功耗低,工作性能稳定,能够满足新疆兵团地区茬地免耕农艺要求。设计的主动防堵装置能起到拨切秸秆的作用,能够有效清理破茬开沟器前的秸秆,防堵效果好,并且采用链传动结构,通过地轮驱动,动力消耗低,有利于发挥免耕播种的优势。设计出刀刃破茬开沟器,入土能力强、对土壤扰动性小、破茬效果好,破茬平均深度达到10cm,破土宽度15cm左右。其两侧安装的翼片能够将残茬滑切到沟两侧,为后续跟进的双圆盘开沟器疏松土壤,创造良好的种床环境。采用二次投种方式。使用机械夹持式精量排种器实现精量投种,然后通过下种管落入双圆盘开沟器开出的种沟内。通过台架试验证明：排种器作业速度在3-4km/h,播种质量较为理想,穴播单粒率可达到94.3%,重播率为3.13%,空穴率为2.57%,种子破损率为0。运用SolidWorkds建立了虚拟样机；运用ANSYS对关键部件进行有限元分析；运用ADAMS对免耕精量播种机的排种部件进行运动和动力学仿真,确定其结构参数的最优组合。通过田间试验表明机械式免耕精量播种机的田间通过性良好,整机工作性能稳定：作业速度在3.5km/h时播种质量较好,其单粒率可达88.66%,重播率7.112%,空穴率4.224%,种子破损率为0,能够满足新疆兵团地区茬地免耕农艺要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外免耕播种机研究现状
• 1.2.1 国外免耕播种机研究现状
• 1.2.2 国内免耕播种机研究现状
• 1.3 新疆兵团地区免耕播种机研究概况
• 1.4 本课题研究内容及方法
• 1.5 研究技术路线
• 第二章 免耕精量播种机整机与关键部件的设计研究
• 2.1 免耕播种机的设计要求
• 2.2 新疆地区小麦、玉米种植模式
• 2.3 免耕精量播种机整机结构及工作原理
• 2.4 关键部件设计与理论分析
• 2.4.1 机架的设计
• 2.4.2 仿形地轮设计
• 2.4.3 破茬装置——刀刃破茬开沟器的设计
• 2.4.4 防堵装置的设计
• 2.4.5 开沟器的选择及参数设计
• 2.4.6 覆土镇压装置的理论分析及参数确定
• 2.5 本章小结
• 第三章 机械夹持式精量排种器理论分析
• 3.1 排种装置结构及工作原理
• 3.1.1 机械夹持式精量排种器结构
• 3.1.2 工作原理
• 3.2 排种器过程分析
• 3.2.1 充种过程分析
• 3.2.2 清种过程分析
• 3.2.3 投种过程分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 破茬机构的有限元分析
• 4.1 刀刃破茬开沟器有限元分析的意义
• 4.2 ANSYS简介
• 4.3 ANSYS的基本分析步骤
• 4.4 ANSYS与SolidWorks接口
• 4.5 刀刃破茬开沟器的有限元分析
• 4.5.1 创建有限元几何模型
• 4.5.2 划分分割线
• 4.5.3 单元选择及网格划分
• 4.5.4 边界条件的施加
• 4.5.5 求解
• 4.5.6 分析结果及强度校核
• 4.5.7 刀刃破茬开沟器的改进与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 免耕精量播种机的建模与仿真分析
• 5.1 应用SolidWorks软件对免耕精量播种机实体进行三维建模
• 5.1.1 免耕精量播种机的实体建模过程
• 5.1.2 干涉检查
• 5.2 ADAMS在免耕精量播种机仿真中的应用
• 5.2.1 SolidWorks与ADAMS模型转换方法
• 5.2.2 仿真环境中排种器约束副、力和运动的添加
• 5.3 种子在机械夹持式精量排种器的仿真分析
• 5.3.1 ADAMS中排种器模型建立
• 5.3.2 种子在排种器的运动仿真
• 5.3.3 运动仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 台架试验与田间试验验证
• 6.1 机械夹持式精量排种器台架试验
• 6.1.1 试验要求与条件
• 6.1.2 试验方案设计
• 6.1.3 试验步骤及要求
• 6.1.4 试验数据统计及处理
• 6.1.5 台架试验结论
• 6.2 免耕精量播种机田间试验
• 6.2.1 田间试验时间及地点
• 6.2.2 试验内容及试验前准备工作
• 6.2.3 田间试验结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表