農(nóng)田除草機的結構設計,農(nóng)田除草機的結構設計,農(nóng)田,除草機,結構設計 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： 農(nóng)田除草機的結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1204 學生姓名： 徐鵬達 指導教師： 侯志敏 論文提交日期： 2016 年 5 月 23 日 論文答辯日期： 2016 年 6 月 8 日 沈陽化工大學科亞學院2012屆本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計）開題任務書 論文（設計）題目 農(nóng)田除草機的結構設計 姓名 徐鵬達 專業(yè)班級 機制1204班 學 號 3122020529 課題的目的與要求： 田間松土除草追肥是我國農(nóng)業(yè)精耕細作的重要環(huán)節(jié)之一。并且影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最大問題的是田間雜草。如果不加以管理將會使病害蟲肆意蔓延，更加嚴重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，也危害著大自然的生態(tài)環(huán)境。所以尋找一種除去田間雜草的方法迫在眉睫，而應運而生的中耕除草技術可以滿足這一需求，從而降低因雜草造成的糧食損失。 具體要求包括：（1）研究國內外的除草技術的發(fā)展 （2）對于中耕機的特點及技術、農(nóng)藝要求做出總體設計方案 （3）進行多方面的試驗進行探究，對于試驗后的結果進行數(shù)據(jù)分析處理 （4）總結出自行研制的除草機的概況 論文的主要內容（或設計的技術要求與數(shù)據(jù)）： 對國內外現(xiàn)有的農(nóng)田除草機的技術進行探究，總結出特點。在這些特點的基礎上再進行研制更有效率的中耕除草機，設計出總體設計方案，并進行試驗方案的確立及數(shù)據(jù)分析處理。試驗包括單因素試驗及多因素試驗，試驗結束后得出總體結論。（還包括1張A0的中耕除草機總體結構立面示意圖和2張A1的除草單體結構示意圖、懸掛架結構示意圖） 查閱參考文獻、資料要求： 1、李東升,張蓮潔,蓋志武等.國內外除草技術研究現(xiàn)狀.森程,2002,18(1):17-18. 2、 張惠友,侯書林，董欣.XQ-7型驅動式中耕除草復式作業(yè)機.東北農(nóng)業(yè)大學學報，1998（29）:62-67. 3、 郭占斌,段寶林,趙妍等.3XZC系列偏心彈齒式苗間鋤草機的研究與設計. 農(nóng)機化研究,2001（2）:61-63. 4、 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院編,農(nóng)業(yè)機械設計手冊.1988,機械工業(yè)出版社,北京,200-210. 5、任曉東.機械深松技術在黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用與實踐.農(nóng)機化研究,2000(1):79-82. 進度計劃： （2016.2.29～3.6）第1周：老師下達畢業(yè)設計任務書：農(nóng)田除草機的結構設計。了解除草機的種類結構和作用。 （2016.3.7～4.10）第2～6周：查閱文獻搜集國內外農(nóng)田除草機的現(xiàn)狀，對于我國的農(nóng)田除草的現(xiàn)狀做出新的更有效率的農(nóng)田除草機—中耕機的總體設計方案。 （2016.4.11～4.17）第7周：學校進行中期檢查。老師將我論文不足的地方和需要改進的地方加以標注和告知，讓我的中期論文更加的完整和充實。并且為論文的后半部分搜集資料加以研究。 （2016.4.18～5.22）第8～12周：對中耕機的總體設計方案設計試驗，進行試驗方案的確立及數(shù)據(jù)分析出理，試驗包括單因素試驗及多因素試驗，將試驗的結果進行處理與分析，并在最后得出最終結論。 （2016.5.23～5.29）第13周：論文的后期檢查。將我的論文仔細檢查完成初定稿。等指導老師審閱。 （2016.6.3之前）第14周：論文評閱。 （2016.6.6～6.8）第15周：畢業(yè)論文答辯。 論文 (設計)工作起止日期： 2016.2.29——2016.5.22 任務下達人（簽字）： 年 月 日 任務接受人（簽字）： 年 月 日 年 月 日 摘要 由于早期研究的的松土鋤草機在工作過程中，對中耕作物苗帶松土和鋤草比較艱難、埋苗率高并且工作速度低、損壞苗嚴重、苗間草清除不干凈而且化學除草對當今大自然造成的污染比較惡劣，并且對動物和植物帶來的危害存在著巨大的問題，所以我們研制了一種新型新型除草機械，名為中耕松土梳苗鋤草機。該機器是按照組合直立梳齒為主要運作部件，運用作物根莖與雜草根莖發(fā)生長差別大的特點，再對作物進行規(guī)律的的打理，得到松土鋤草的成果，同時要進行規(guī)律的中耕。在本文里對此機器的總體設計、梳齒機構的尺寸和傳動結構，以及它們的運動規(guī)律等驚醒了分析，得到了機器作業(yè)質量的分析結果。梳齒式除草裝置可以進行的功能有許多。如：它是多動能中耕以及全方位松土除草復式作業(yè)機。該機器不僅可以除掉苗間雜草（生長期），并且可以保持土壤水分充足，為農(nóng)作物的穩(wěn)定產(chǎn)量起到了決定性的作用。因為生長期的農(nóng)作物和雜草的根系在土壤內的深度不同，因此 梳齒式苗間松土鋤草裝置的工作原理是利用鋤草齒在雜草的根系層做出網(wǎng)格狀運動來鋤去雜草。為此，從鋤草作業(yè)的缺陷出發(fā)，分析了當今國內外田間鋤草技術的研究現(xiàn)狀以及化學除草技術與機、電、光等技術的結合情況；通過與美國、德國等西方發(fā)達國家先進鋤草技術的比較，分析了我國鋤草技術的不足之處，并指出了鋤草技術的發(fā)展趨勢。栽植技術是作物爭取農(nóng)時、提高復種指數(shù)、提高產(chǎn)量的有效措施。采用機械栽植是提高移植勞動生產(chǎn)率的有效途徑。國外已廣泛采用機械化移栽方式。國內目前研制出的移栽機具都是人工喂苗的半自動移栽機。我這次畢業(yè)設計就是導管式栽植機。通過查閱有關的資料，對國內外旱田移栽機械現(xiàn)狀、水平及我國在旱地栽植機械方面的研究進行全面的了解，掌握其工作原理，并針對目前國內現(xiàn)有育苗移栽機械存在的問題,提出了今后發(fā)展我國育苗移栽機械的幾點建議。同時重點對缽苗移栽機的缽苗喂入機構移載機總體設計等進行分析，實現(xiàn)該機系列化的目的?，F(xiàn)在我國的農(nóng)民趨于老年和婦女，勞動力低，這樣發(fā)展農(nóng)業(yè)機械化更是事在必行。盡管目前面臨著玉米價格低和比較效益差等問題，但是，通過提高種植的機械化水平，進一步改善育苗移栽技術的配套性能，就可以降低種植成本，達到增加產(chǎn)量，提高經(jīng)濟效益的目的。相信隨著旱地育苗機械化水平的不斷提高，旱地育苗移栽技術將會逐步得到大面積推廣應用。我這次的研究是對梳齒式苗間松土鋤草裝置的仿真優(yōu)化設計和試驗。為獲得理想苗間機械松土鋤草效果，用UG NX6.0軟件對裝置進行了三維仿真建模。在建立機械鋤草，齒運動軌跡的數(shù)學模型的基礎上，在試驗環(huán)境下和老師共同完成了苗間松土鋤草機械的松土鋤草試驗。運用正交設計軟件進行了試驗數(shù)據(jù)的處理。最終通過試驗驗證了仿真結果的有效性，既優(yōu)化了設計參數(shù)，又為大馬力復式中耕松土耕除草機的設計提供依據(jù)。 關鍵詞： 梳齒； 動態(tài)仿真； 中耕松土鋤草  Abstract In the early development of the earth weeding machine in use for intertillage weeding crop plants with loosening soil and digging up weeds difficult to be buried intact seedlings of high speed, and his corn to plant rooms and the hoes not pure and chemical weeding environmentally serious pollution in other plants, and harm for so many questions. Studying a new intertillage weeding loosening soil and seedlings. the mechanism for combined with brush your teeth as the main working parts, the use of the crops with weeds growing disparities the root surface of the property, plant regularly to tease out the loosening soil and digging up weeds, at the same time as necessary. the regular intertillage weeding in the overall design, belts, and the structure and size and the law of motion and carried out and theoretical analysis, and analyze the quality of its work. Brush your teeth in seedlings from loosening soil weeding device is more comprehensive intertillage weeding loosening soil and digging up weeds compound production rig seedlings from loosening soil and digging up weeds can be done in the plant crops of corn in the weeds and soil conservation, to ensure the products of productive and dependaplecrop exert positive role. Through access to information and knowledge of home and abroad. And the state of intertillage weeding machine in seedlings from loosening soil and digging up weeds device is used to grow crops on the surface and weed in the depth of the root of the soil, through weeding in the teeth of the surface layer to the track of a campaign to hoe to weeds. And weeding work from defects, analysis and weeding the fields of research and technology and the chemical weeding, electricity, and light for the combination of circumstances; With the united states, Germany and west developed relatively advanced technology, weeding the weeding a technical deficiencies, and weeding out the technical trend. This time I have been set of teeth between the seedlings for loosening soil weeding of emulation by design and trial for the ideal mechanism strengthens the dirt with a hoe. Pass to check relevant of research that data, move to plant the machine the present condition, level and our country to plant the machine in the dry land to domestic and international dry land to proceed completely of earthen bowl seedling that understanding, control the principle of its work, at the same time the point move to plant the machine to earthen bowl seedling to feed the organization, move to carry the machine the etc.Based on the existing domestic seedling transplanting mechanical problems, and puts forward its development in the transplant seedlings of mechanical several Suggestions.Of total design to proceed the analysis, and realize the machine's series of the ' s purpose.Now China's farmers tend to be older and women, low labor force, so that the development of agricultural mechanization more things in will do.UG NX6.0 software is installed in a 3D simulation model. in establishing a mechanism worked and moves the mathematical models, on the basis of the environment and the teacher finished thin out millet seedlings loosening soil mechanics of the earth to hoe. Hoe the use of software design are carried out tests for data processing. Ultimate test verified by the simulation results, and optimize the effectiveness of the design parameters, and the horsepower compound intertillage weeding loosening soil up weeds in the design basis provide. Keywords: Elastic comb; Motion simulation; Cultivation uproot 目 錄 第一章 前言 1 1.1 研究的目的意義 1 1.2 國內外研究開發(fā)現(xiàn)狀 3 1.2.1 國內松土除草技術的發(fā)展 3 1.2.2 國內中耕除草機簡介 5 1.2.3 國外松土除草技術的發(fā)展 7 第二章 總體設計方案 9 2.1 中耕機的作用及特點 9 2.2 中耕機的技術要求 9 2.3 農(nóng)藝要求 10 2.3.1 耕深 10 2.3.2 碎土 10 2.3.3 夠地圖其高度h 10 2.3.4 除草率 10 2.4 總體結構及其工作原理 11 2.4.1 總體結構 11 2.4.2 工作原理 12 2.4.3 主要技術指標 13 2.5 關鍵部件設計 13 2.5.1 機架的設計 13 2.5.2 株間除草單體的設計 14 2.5.3 株間除草部件設計 15 2.5.4 傳動系統(tǒng)的設計 16 2.5.5 苗間除草機構的仿真配圖 17 第三章 試驗方案的確立及數(shù)據(jù)分析處理 19 3.1 試驗的內容、設備與材料 19 3.1.1 試驗設備 19 3.2 單因素試驗 20 3.2.1 鋤齒均布半徑的大小對鋤草性能的影響的試驗 20 3.2.2 梳齒的轉速對鋤草性能的制約試驗 20 3.2.3 梳齒間距對傷苗率和鋤草率兩指標的影響試驗 21 3.2.4 機車前進速度對傷苗率和鋤草率的影響的試驗 21 3.3 多因素試驗 21 3.4 多因素試驗方案的選擇 22 3.5 多因素試驗結果與分析 23 第四章 結論 25 參考文獻 26 致謝 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 第一章 前言 1.1 研究的目的意義 田間松土除草追肥是我國農(nóng)業(yè)精耕細作的重要環(huán)節(jié)之一。將地表鋤松、翻土壤、消滅行間與苗間雜草，地表溫度使有機肥料加速分解，也可以剪斷土壤的毛細管，盡量使水分的蒸發(fā)降低，才能起到儲水水保持的作用。這樣既保證了地表松散干燥，增加樹木植物周邊空氣的干燥程度，增加了樹木植物的病害免疫能力，又可以讓地面土壤下層相對潮濕；除此之外，消除土壤板結，改善士地的物理性質，減少土壤的密封性，這樣就能使農(nóng)作物有著良好的生長發(fā)育空間。盡快地進行的鋤草是保證豐產(chǎn)豐收必要條件，對于保證農(nóng)民收入，穩(wěn)定糧食供應也是是十分重要的。在此基礎上加以追肥，讓農(nóng)作物有著更好的生長，這樣不僅降低了農(nóng)民的勞動強度，也使得生產(chǎn)效率得到了提高。 影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最大問題的是田間雜草。農(nóng)田雜草對農(nóng)作物的上漲有著聚打的危害，據(jù)統(tǒng)計中國的農(nóng)田雜草的數(shù)量有著1500種之多，農(nóng)田雜草在農(nóng)作物生長時期與農(nóng)作物爭搶水分、肥料、陽光， 因此對農(nóng)作物的生長極為不利，影響著農(nóng)作物根系的生長，增加了后期維護農(nóng)作物生長的的費用，使農(nóng)作物的產(chǎn)量及質量巨大的降低，降低了農(nóng)產(chǎn)品的質量和品質。而且雜草中摻雜生長著數(shù)量巨大的病害蟲，如果不加以管理將會使病害蟲肆意蔓延，更加嚴重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，也危害著大自然的生態(tài)環(huán)境。 在各個國家糧農(nóng)組織報導中提到，每個國家農(nóng)作物都由于雜草和病害蟲受到危害，這樣導致了農(nóng)作物前生產(chǎn)前質量損失了33%左右，最重要的是由于雜草損失的農(nóng)作物占8-10%甚至更大，受到迫害的農(nóng)作物達到了2.9億噸。中國由于雜草二引發(fā)的損害也約占糧食總產(chǎn)10%，每年因雜草造成的糧食損失就有上百億公斤。農(nóng)業(yè)精耕細作是中國中耕除草不可或缺的結構之一。讓農(nóng)作物擁有有利的生長條件是對農(nóng)作物的高度生產(chǎn)以及其穩(wěn)定生產(chǎn)有著良好的巨大作用。棉區(qū)的中耕作業(yè)由于工作強度和工作時間比較巨大，所以棉區(qū)的工作量在總總工作量中有著相對較大的比例。比如甘蔗的培育土壤就需要三次的實驗研究。為了提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效和生產(chǎn)的質量我們應在農(nóng)作物之間進行運用機械中耕的方法來種植農(nóng)作物。由于人和蓄力進行的中耕深度和培育土壤，以及施加肥料等沒有能力達到農(nóng)作物的高產(chǎn)和增產(chǎn)并且無法有效地提高農(nóng)作物的質量。所以我們要進行研究中耕施肥機，從而進一步達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)和效率的提高的需求。 因此尋找一種除去田間雜草的方法迫在眉睫，而應運而生的中耕除草技術可以滿足這一需求，從而降低因雜草造成的糧食損失。 當今時代社會正在飛速的發(fā)展，殊不知古時候早已有中耕機械來務農(nóng)，比如鐵鋤，耬鋤。前者在戰(zhàn)國時期就已經(jīng)在中耕中使用（2000多年前），后者也已經(jīng)有了700年的歷史，它也是蓄力中耕鋤的在開始的原型。早在元代和宋代已經(jīng)有古人的名著中提到了古時候務農(nóng)耕種的跡象，在前者《王禎農(nóng)書》中提到了耕蕩，是用來去除水田中的雜草和松土的工具，后者在《天工開物》則是提到了水田中耕器，它的結構相對于前者比較復雜是由多排釘齒和軋輥組成的，并且這種中耕器在當今社會還有在個別的亞洲水稻國家如：中國等，依然在使用可想而知這個中耕器的實用之處和它的必不可缺。早在十八世紀的歐洲就已經(jīng)出現(xiàn)了馬拉鋤。再后來慢慢發(fā)展除了拖拉機牽引頭來進行運作的中耕機，弧形齒的六面體除草輪在當時被譽為最好的中耕機結構。中國在1950年間又研發(fā)了新型的中耕除草機，這款中耕除草機分為蓄力和機力。后來中國在1960年—1970年間分別研發(fā)了壟作中耕機、通用機架中耕機和汽油機帶動工作的水稻中耕機。 在最開始人類去除雜草只能用人力物力來進行除草工作，可是這種人力除草耗費的時間和金錢勞動力遠遠超過了人類付出的勞動力，使得去除雜草工作也變得事倍功半。所以人們開始研發(fā)機械類除草機得到了顯著提升，后來又有人開始研發(fā)化學藥劑來除草，雖然化學藥劑除草相對于而言有著明顯的除草效果，可是這種除草方式又將人們固定在農(nóng)田中耗費勞動力、金錢等，并且這種除草方式在后期的土壤會有毒性物質的殘留，及其危害土壤使得再進行播種的農(nóng)作物具有毒性甚至被土壤中的毒性物質污染導致大面積死亡。 在1980年期間人有研發(fā)出仿真技術，仿真技術一門多學科的綜合性技術，仿真技術是將虛擬現(xiàn)實與計算機技術相結合的一種技術，這種仿真技術是利用計算機技術將要生產(chǎn)制造的物品和活動先進性優(yōu)先級建模，再進行仿真。所以仿真技術在未來的發(fā)展中有著絕對性的地位，對未來的各項發(fā)展有著深遠的影響。它的重大作用主要表現(xiàn)為： （1）應用軟件的技術日益增強，其技術是對制造系統(tǒng)中的五大要素進行高度仿真，這五大要素包括：組織管理、物流、人、信息流、能量流。這種技術對于制造業(yè)的發(fā)展有著前所未有的提高，為后期的技術發(fā)展提供了更大的空間，并且更進一步實現(xiàn)了相關制造技術的發(fā)展和提高。 （2）仿真技術既可以加深人們對生產(chǎn)制造過程的認識，又可以嫁人們對它的理解。這樣就可以讓人們對生產(chǎn)制造業(yè)的認識的以加深，對其理論進行高度的升華。所以這種技術可以更大的提高生產(chǎn)制造系統(tǒng)的整體化優(yōu)化，大幅度的提高生產(chǎn)力。 （3）仿真制造在企業(yè)組織管理工作中也起到了決定性的作用，它與現(xiàn)實制造業(yè)相輔相成相互影響，如果企業(yè)加以研究并研發(fā)出一套正確的決策對后期的企業(yè)生產(chǎn)有著大幅度的產(chǎn)量提高，并且對生產(chǎn)產(chǎn)量可以進行預先預測，又可以在最早的時間對生產(chǎn)中的問題加以更改實現(xiàn)現(xiàn)實制造的進步與仿真制造的融合。 （4）仿真技術在未來的產(chǎn)業(yè)中也會加快人才的培養(yǎng)，因為現(xiàn)實生活中飛行員的培養(yǎng)是非常困難的，國家每培養(yǎng)一個飛行員都是花以重金培養(yǎng)，模擬飛機駕駛室是一個很重要的機器，對于飛行員的培養(yǎng)具有重要的作用。所以仿真技術也與其相似?？梢栽谄髽I(yè)中培養(yǎng)人才，讓生產(chǎn)人員運用仿真技術來進行訓練操作、處理應急事件等。從根本意義上來說仿真技術改變了現(xiàn)實制造中的繁瑣程序，實現(xiàn)了從虛擬到現(xiàn)實的制造模式，并且讓這種模式成為了當今世界企業(yè)不可獲取的技術，不僅加快了生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且也讓重要的化工生產(chǎn)業(yè)的污染事件得意控制，維護了環(huán)境的良好，實現(xiàn)了決定性、適用性、先進性、經(jīng)濟性及與保護世界環(huán)境為一體的統(tǒng)一化。并用這種仿真技術將生產(chǎn)制造業(yè)以模擬仿真的形式表現(xiàn)出來。展現(xiàn)了模擬仿真技術的優(yōu)缺點，讓世界認識到技術的發(fā)展程度。 1.2 國內外研究開發(fā)現(xiàn)狀 1.2.1 國內松土除草技術的發(fā)展 自1960年以來中國開始研究苗之間的機械除草器，在70代得到了很大程度的發(fā)展了苗之間的機械除草技術。它的工作部件分為旋轉鋤式、彈齒、立盤、水平圓盤、圓錐板、鏈條、和其他多種形式。黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院研制機械工程中的機器：3ZS-2型中耕除草機是按照GTX-2的一個小工具型農(nóng)用耕作機機架式框架為主。為了提高查殺垂直雙盤除草的概率，溝壟選用了單翼鏟除草，溝幫選擇了雙翼鏟除草，鏟部分，這樣既提高了了全面除草的效率，又能讓土質變得松軟。東北農(nóng)業(yè)大學工程學院研制的XQ-7型驅動鋤草全雙工操作的作業(yè)機器，即中耕除草復式作業(yè)機。 東北墾殖場大田作物機械化除草主要用于全面誘草、封閉除草、土壤蒙頭、苗耙、以及三桿尺深而窄的松苗帶中耕培土的技術。近年來，引進美國墾區(qū)旋轉鋤除草技術，以促進更好推廣效果。但是，由于旋轉鋤與中耕作業(yè)兩個操作分開進行單獨工作時，還是有一些不足之處，因為美國的旋轉鋤除草機器需要高速（16公里每小時以上）的工作狀態(tài)。在松散的土壤條件下，實現(xiàn)第一遍輪式拖拉機速度的要求是很難達到的;作業(yè)的次數(shù)過多會破壞土壤的結構，造成運行效率低、成本比較高?；谝陨蠁栴}，黑龍江省紅興隆管理局的國有農(nóng)場開發(fā)出3ZS-6型旋轉中耕聯(lián)合除草機，讓旋轉鋤和中耕深松除草機有效地合并起在一起，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，達到了及時、高效、高品質、低消費的目的。中國的除草機主要形式為中耕除草機，工作部件大多都分別為單翼和雙翼鏟，有盤割除草機和彈齒式除草機，但數(shù)量不多，還需要進一步的研制開發(fā)。 因為該早期研制的除草機在工作時嚴重毀壞幼苗，并且清除不凈苗間的雜草并且藥物除草本身具有毒性會給動物和植物帶來巨大的影響與傷害，所以黑龍江八一農(nóng)墾工程大學開發(fā)了一種新型苗間中耕彈齒式鋤草機。該款鋤草機的主要工作零件為偏心彈性梳齒，該機器使用的工作原理是作物與雜草根系生長差別大來進行除草，這樣既可以進行農(nóng)作物苗期的除草，又可以邊除草邊完成中耕工作。這款除草機的結構如圖1所示： 圖1 彈齒式苗間中耕鋤草機 中國的除草機外形和質量都比較小，其主要原因在于中國的人口眾多人均占有土地面積小。而且中國的除草技術相對于許多發(fā)達的國家要差得多。當今社會電子技術已經(jīng)步入成熟穩(wěn)重的地步并且有眾多的外國人員正在研究電子滅草等技術，相信會為以后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中會有著巨大的貢獻。如果能夠對其相關的結論進行研究，并且貫徹進行電場中電磁場對植物機理的生長研究，研制一臺新一代電子除草機的主要數(shù)據(jù)來源于雜草在不同的發(fā)育時期對植物的生長的影響，如果成功這將在除草機技術領域達到最高點，并且中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也將變得更有意義。 1.2.2 國內中耕除草機簡介 旱作、水稻中耕機是中耕除草機的主要類型。其中旱作中耕機的分類主要區(qū)別于蓄力與機力。并且這種中耕機可以自行安裝各種工作元件來為農(nóng)作物的不同發(fā)育時期工作。其主要類別有： （一） 除草鏟 除草鏟也可以用播種和施肥部件進行換裝，其主要用途為第一或者第二次的松土除草的工作。通用機架中耕機主要分為單翼、雙翼鏟兩種，它的組裝工序是用中耕單組安裝在一根主橫梁上的機器。傾斜鏟刀和垂直護板是構成單翼鏟的主要兩個元件。鏟刀的刃口和前進的方向為三十度角，鏟刀的平面和地面的傾角在十五度上下，這些都是用來清除農(nóng)作物間雜草和地面表面上的松軟碎土。而垂直護板是用來保證幼苗不被土壤大面積覆蓋致死；護板前端刀刃口使用來垂直的切開土的刃口。單翼鏟有著左翼、右翼鏟之分，工作的最小深度為4厘米，最大深度為6厘米。雖然雙翼鏟是雙翼鏟刀與鏟柄構成，并且除草的作用很厲害但是它的粉碎土壤的能力比較差。 （二） 通用鏟框架鉸鏈式 通用鏟框架鉸鏈式在當今時代應用的要比除草鏟多，其原因在于它的粉碎土壤的能力要更加強。所以它擁有除草、碎土的能力，但是由于它的工作后很容易形成淺溝，所以造成土壤的橫向移動增大。雖然這個機器的入土角沒有變動，但是也分為雙翼和單翼兩個類別。雙翼鏟工作在農(nóng)作物之間；而單翼鏟在于幼苗兩邊緣工作，因此他可以防止土壤發(fā)生的橫向移動而破壞農(nóng)作物苗。 （三） 鑿形松土鏟 鑿形松土鏟的作用為在農(nóng)作物間工作但不會翻開土層，這樣就可以更好地保證水分充足讓幼苗更好地發(fā)育。它的工作環(huán)境也是在農(nóng)作物的中央。該機器的上半部分是矩形斷面鏟柄，單獨的單組組成部分是由一個甚至最多為五個工作元件構成的；下半部分是向前彎曲的，“中耕單組”可以由它用工作元件來組成，旱作中耕機的工作深度一般在十一厘米左右，最深在十九厘米左右。這是由農(nóng)作物間的間距和中耕作業(yè)的要求計算的。 （四） 農(nóng)田培育土壤機 用于玉米、棉花等農(nóng)作物的種植和灌溉對地的根排溝。鏟頭和土壤分板及成型板。將切開的下的土壤，使其破碎，而且沿著鏟面向分土板上行進，工作深度為八厘米至十二厘米。推向左右兩側的土壤能順利覆蓋到幼苗上。土壤肥力的幼苗板成型線。打破文化的一部分在嶺后，培土板一般可調整。適應株高、間距和大小的原始脊形變化。對希勒嶺地區(qū)是在壟作鏵加土板、模板和基礎，11至14厘米深的耕作，從溝里，16至25厘米，壟高頂用于玉米、棉等中耕作物的培土壅根和灌溉地的行間開溝。由鏟尖、分土板和培土板組成。鏟尖切開土壤，使之破碎并沿鏟面升至分土板上，耕深可達8～12厘米。被推向兩側，由左、右培土板將土壤培到苗行上。破碎后一部分培于壟上，培土板一般可以調節(jié)，以適應植株高矮、行距大小及原有壟形的變化。壟作地區(qū)的培土器是在壟作鏵子的基礎上加分土板和培土板而成，耕深為11～14厘米，由溝底至壟頂高度為16～25厘米。 （五） 壟作鏵子 壟作鏵子的用途是在中國東北壟作地區(qū)進行行間的疏松土壤，并且進行去除雜草和培育土壤的工作。耕深可達到十一至十四厘米，它的工作鏟的尖端類似于三角形的形狀，表面的形狀是凸曲面型。工作時土壤會順著曲面進行攀升，破碎后一部分培育于壟上，另一部分從尾部掉入壟溝。耕深為八至十二厘米。 （六）星輪松土器 由前后兩排串裝在水平橫軸上的星形針輪組成星輪單組，作業(yè)時在土壤反力作用下轉動前進，可有效地破碎地表板結層，起松土保墑作用。由許多個星輪組成的寬幅機組用于北方早春麥田或休閑地松土。 旱作中耕機的工作環(huán)境是按照作物的行間距離的大小與中耕的要求決定的，它的尖端為鑿形，它的工作原理是將多種工作元件配置成為“中耕單組”，每一個單組都是由一至五個個工作元件來組合而成的，它的上半部分為矩形斷面鏟柄，在兩行作物的中間地帶來進行工作的。每個中耕單組都是由一個能隨地面起伏并且能上下運動的仿形機構與機架橫梁相接通，用來保證深度的一樣。 1.2.3 國外松土除草技術的發(fā)展 機械除草技術的研究早在1950年國外就已經(jīng)開始了。經(jīng)過了漫長的時間以及研究，現(xiàn)在大概已經(jīng)形成了較為成熟的保護耕作農(nóng)機具。并且這些研究出來的農(nóng)機具能夠較好地完成工作并能滿足工作的需求。 化學除草與非化學除草的方法在資料中介紹到的以國外居多。并且已經(jīng)有化學家和生物學家開始認識到雖然化學除草能夠有效地控制草害，但是也破壞了現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境，給生物們帶來了滅絕的危害，植物大面積變遷，甚至是環(huán)境的大面積污染及有害物質在土壤的殘留對未來的侵害。所以在國外已經(jīng)對化學除草警惕起來，并提倡非化學除草。生物除草技術、電力除草技術、熱力除草技術、光化學除草技術是國外主要研究的非化學除草技術的類別。當中生物防治在非化學除草技術中有著巨大的進步，是運用雜草自身具有天敵，并進行引進天敵來去除雜草并且不傷害幼苗，但是該方法的技術還不成熟很容易造成引進的物種生態(tài)泛濫，從而發(fā)生生態(tài)污染。熱力和電力鋤草是使細胞液受熱膨脹，脹破細胞壁，蛋白質凝固，使雜草枯萎，除草效果非常好，但是由于成本過高，不容易大面積的推廣。 在機械除草機方面，美國的JD970滾刀鋤草機，除草效率高，消耗動力小，機式鋤草耙，它的工作元件隨著機器的前進，帶動刀軸轉動，滾切刀外緣的刀刃切斷草根，從而實現(xiàn)除草耙具的作業(yè)元件為滾動部件，所以不會發(fā)生秸稈的堵塞；美國的JD886型行間管理除草機具有可調整的護苗板，進行噴藥除草治蟲或機械除草時可以很好地保護農(nóng)作物，離地間隙比較高，非常適合在秸稈覆蓋的田間進行行間工作。加拿大研制出適合不同土壤的多種類型農(nóng)機具，玉米、大豆和禾谷類作物的機械除草占百分之二十，百分之三十和百分之四十。德國已經(jīng)研發(fā)出一種除匍根冰草機械，用鋼爪抓耙20cm深地表，把匍根冰草連根拔起堆放喂豬或腐化成肥料。日本的除草機械的類別比較繁雜，按切割器類型區(qū)別有圓盤式、甩刀式和往復式；按與拖拉機掛接方式區(qū)別有前置式、側置式和后置式；按與拖拉機配套方式區(qū)別手扶式和乘坐式。因為種植方式、土地條件以及經(jīng)濟發(fā)展等多種因素的不同，所以國外的除草機械多數(shù)是牽引式，工作幅面比較大，效率很高。我國的國情對于這種國外的機械不太適合。 電力滅草技術在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著巨大的作用。如果能夠得到相關結論的研究，鉆研開發(fā)電場對植物生長影響機理的研究項目，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要除草在不同生長時期的物理參數(shù)進行測試分析，并且研制出新一代電子除草機，將會在這一具有巨大市場前景技術的占領絕對的頂峰，我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)會因此變得非常有意義。 但沒有推廣的主要原因是苗間雜草難以防鋤和除凈率過低，傷苗率比較高當下對于作物間除草方面，國內外主要運用機械除草的方法，尤其是應用于全球旱作農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，既經(jīng)濟又適用。在苗間安雜草防除方面，化學除草在國外比較適合，即運用大型噴藥機械進行精確的施藥消滅苗間雜草。如美國JD886大型田間管理除草機采用機械方法來除去行間的雜草，而苗間雜草則通過噴施化學藥劑從而完成工作。 34 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 總體設計方案 第二章 總體設計方案 2.1 中耕機的作用及特點 我國六十年代就開始研究大型中耕鋤草機，國外對大型中耕鋤草機也做了大量的工作并有很多市售產(chǎn)品。本文試圖結合國內外大型中耕鋤草機的研制情況，對大型中耕機的作用具體說明一下。中耕機的作用： （1）使土壤形成疏松的團粒結構層，增強通氣性、提高表層地溫。 （2）調節(jié)土壤水分，剪短土壤中毛細管的用途，減小土壤底層水分的蒸發(fā)，這樣可以起到保墑和防旱作用。如果土壤的濕度比較大，可以加快表面土壤的水分的蒸發(fā)，祈禱干燥的作用。 （3）改變土壤的物理性質，增加好氣性微生物活動，加快土壤營養(yǎng)物質的分解，提高土壤的施肥能力，這樣可以更好地讓農(nóng)作物的根莖來吸收。 (4)消滅雜草、消滅蟲害。 2.2 中耕機的技術要求 對中耕機的農(nóng)藝及技術要求如下： (1) 對土壤工作部件性能的要求 鋤凈雜草和松土并施肥是土壤工作元件性能的要求與中耕作業(yè)的農(nóng)業(yè)技術要求。所以中耕機工作元件既要擁有鋤草性能好又要不纏結雜草，耕后土壤的表面平鋪，用來減少土壤水分的蒸發(fā)。在選擇土壤元件的類別時，必須保證它可以松軟土壤但不將其粉碎，不會導致土層的性能紊亂，開溝起壟后，壟形平整，溝底留有落土。 (2) 對土壤工作部件的調整、安裝與通過間隙的要求 對土壤工作部件的調整、安裝與通過間隙的要求在農(nóng)作物管理期間，每次松土深度不完全相同。為適應上述要求，中耕機的結構應根據(jù)行距和松土深度，其工作部件應可調節(jié)。并能適應土表起伏，保證耕作時耕作部件的穩(wěn)定性，機架高度影響中耕機在作物間的通過性。我國幾種主要中耕機作物后期的株高灌溉棉為 ，大豆，玉米 ，高梁 ，谷子。 （3） 對護苗帶的要求 農(nóng)作物苗期行間中耕時，為了避免損傷或土壤掩埋幼苗，中耕機工作部件距苗行應有一定的寬度的護苗帶。護苗帶的寬度取決于作物的種類及品種，生長程度，松土深度，播種質量及中耕機作業(yè)時工作部件在垂直面上的水平偏斜度。顯然，中耕機工作部件于水平面內運動越穩(wěn)定，護苗帶寬度可減小。 （4） 對中耕機的技術要求 中耕機的結構應滿足以下技術要求： a．結構簡單，合用簡便。 b．作業(yè)時穩(wěn)定性好，便于操縱。 c．與拖拉機連接簡單，便捷。 d．稍加變換就可完成各項中耕施肥作業(yè) 2.3 農(nóng)藝要求 2.3.1 耕深 最大中耕深度H=12cm。 2.3.2 碎土 直徑4cm以下的地塊占全耕層碎土量的75%。 2.3.3 夠地圖其高度h 溝底凸起高度是評價耕作質量的一項重要指標，要求溝底的凸起高度不大于最大耕深的20%。即h小于等于20%h。 2.3.4 除草率 耕幅內的除草率不低于70%。 2.4 總體結構及其工作原理 2.4.1 總體結構 該機集鋤草、施肥、松土于一體,整機單組聯(lián)接、單組傳動、單組調整,為降低制造成本,本機借用兩行精密播種機機架作為通用機架,由地輪經(jīng)鏈條傳遞動力。 中耕除草機總體設計如圖2，圖3所示。除草單體由行間鋤草鏟，單體前梁，苗帶松土彈齒， 苗間除草裝置，連接架，錐齒輪箱，單體順梁，單體后梁，限深輪調整臂，限深輪總成所組成，其結構如圖5所示。 圖2 中耕除草機總體結構平面示意圖 1.驅動輪總成 2.機架 3.除草單體 4.傳動系統(tǒng) 圖3 中耕除草機總體結構立面示意圖 1.驅動輪總成 2.驅動輪調整結構 3.除草單體掛機裝置 4.連桿 5.除草單體升將調整機構 6.除草單體 2.4.2 工作原理 工作時由于拖拉機的拉拽，鏈子沿壟上滾動，壟上的土壤被旋轉地齒間粉碎。所以拖拉機的牽引力速度會隨著作用力而改變。牽引速度越高，碎擊能力就越強，并且齒尖向后水平的分速度也越大，除草的效率就越好。所以它比較適用于高速工作的環(huán)境。鏈式苗間除草過程主要兩個方面的運動。一是鏈子帶動梳齒的轉動，二是沿壟方向上的進給。鏈式鋤草的轉動是通過地輪帶動的。除草機的固定采取懸掛在單體架上，跟隨拖拉機田間行走。從地輪傳遞過來的扭矩通過齒輪箱變成鏈式鋤草機的繞中心軸的轉動，配合拖拉機在田間的進給，完成苗間除草過程。 由仿形四連桿的仿形作用減少除草機構在田間的行走過程中的跳動，保證梳齒的入土深度不會發(fā)生太大變動，保證除草效果。 鋤草過程近似于人工鋤地的動作。苗間鋤草作業(yè)時，隨著機組前進，地輪通過一對鏈輪和一對圓錐齒輪增速并驅動鏈式鋤草機，從而帶動圓盤上的梳齒做圓周旋轉。旋轉的鋤草齒浸入壟表土壤中三十至五十毫米處,與此同時對壟表土壤進行粉碎和打理，主要是運用農(nóng)作物與田間雜草根系的生長差異大的特點，就是作物的根莖發(fā)達，入土深，而早期的雜草根系少、入土淺。當苗帶被近似菱形的齒跡梳理后，有70%以上的雜草被鋤齒鋤掉并拋至壟側曬枯或被掩埋。以下完成了用于試驗的鏈式式苗間鋤草裝置的設計。 2.4.3 主要技術指標 由于作物根系與雜草根系生長的差別比較大的特點，有規(guī)律的梳理幼苗，以便于除去田間雜草。第一次梳苗可以在作物發(fā)育出兩片葉子的時候,這樣就能夠將萌草除掉。挑出第2次、第3次和第4次鋤草，如圖1所示一般要求對作物至少鋤草4次以上并且第4次鋤草應在作物生長到二十厘米之前結束。其技術的數(shù)字指標如下： （1）：苗間鋤草率不低于70%。 （2）：傷苗率不高于5%。 （3）：機車前進速度為6~ （4）：行間鋤草率大于等于95%。 （5）：深松深度：20 （6）：考核面積大于等于350hm 2.5 關鍵部件設計 2.5.1 機架的設計 機架主要由上懸掛架、下懸掛架、主梁和副梁構成，其二維結構如圖4所示。主梁和副梁均采用材料為65Mn、100×100mm的矩形方鋼管，壁厚為8mm。上下懸掛架采用厚度為16mm的A3鋼板焊接而成。 圖4 懸掛結構示意圖 1.主梁 2.U型螺栓 3.下懸掛架鏈接面 4.下懸掛架 5.上懸掛架圖 2.5.2 株間除草單體的設計 圖5除草單體結構示意圖 1.單翼鏟2.單體前梁3.苗帶松土彈齒4.株間除草裝置5.連接架6.錐齒輪箱7.單體順梁8.單體后梁9.限深輪調整臂10.限深輪總成 作物株間機械除草單體的結構如圖4所示，主要由單翼鏟、單體前后梁和連接架、苗帶松土彈齒、株間除草裝置、錐齒輪箱 、單體順梁和限深輪總成等構成。其中單翼鏟用于鏟除作物行間雜草，可根據(jù)作業(yè)需要，同限深輪更換位置；苗帶松土彈齒主要用于對作物苗帶部分進行碎土、破茬和除草，減小株間除草部件入土阻力，并有效防止作物殘茬、土塊等混入苗間，損傷秧苗。 2.5.3 株間除草部件設計 （1） 結構 水平圓盤式是這個除草元件的結構，如圖6所示，每行由一組水平旋轉的帶垂直梳齒的園盤配置在中耕機機架上，水平梳齒園盤由地輪或動力輸出軸驅動。工作時梳齒沿著苗帶水平旋轉，可將苗間生根較淺的草芽除掉并疏松表土，主要運用在大豆、玉米和高粱等中耕作物定苗前的除草。比較適合平作大田作物的苗間松土除草作業(yè)。 圖6 水平圓盤除草部件結構 1.鋤齒調整座 2.鋤齒 3.齒盤連接座 4.鋤齒盤 5.螺栓M8x25 6.螺母 7.墊圈 (2） 除草原理 水平圓盤株間除草部件的除草機理是根據(jù)除草部件在沿直線前進的同時，又圍繞圓盤軸心旋轉，其上均布的每根垂直梳齒在地面上形成的余擺線構成類似菱形網(wǎng)格，如圖7，將壟表土翻轉或移動，在作物定苗前雜草剛剛萌發(fā)或扎根較淺時進行除草，株間的雜草被拋擲壟表及壟溝中曬枯或掩埋。其中兩橫線區(qū)域為有效除草區(qū)。 圖7梳齒在地面上形成的余擺線齒跡 2.5.4 傳動系統(tǒng)的設計 每個單體的動力均來自于地輪，傳動系統(tǒng)的設計如圖8所示。地輪采用橡膠輪胎，其規(guī)格為5.00—12，外徑為580㎜，寬度為135㎜。 圖8傳動系統(tǒng)示意圖 傳動過程是：地輪通過鏈輪Z和Z將動力傳遞給前中間軸，然后再通過鏈輪Z和Z將動力傳遞給后中間軸，最后通過鏈輪Z和Z將動力傳遞給每個作業(yè)單體的錐齒輪箱，經(jīng)換向后，錐齒輪箱的輸出軸驅動株間除草園盤水平旋轉，使鋤草齒在作物株間20～30㎜深度范圍內形成網(wǎng)格齒跡，鋤松表土、消滅雜草。該設計總傳動比為i=3.17 2.5.5 苗間除草機構的仿真配圖 SolidWorks是現(xiàn)在世上最流行的三維CAD軟件之一，其具有基于特征、參數(shù)化和實體造型等特點。整個設計的根源是裝配關系的進行，裝配的基礎要素是相關的零件，零件是由許多參數(shù)化得到的，可以根據(jù)裝配關系的特點累積形成，特征是一些與機械設計的表達意圖相關的一些簡單幾何形體，這些幾何形體的根據(jù)都是參數(shù)化的，可以基于裝配關系的二維或者三維草圖，草圖是一些簡單類型的圖線，可以用幾何關系、裝配關系、驅動尺寸來控制。 所謂特征是可以運用參數(shù)帶動的實體模型。日常情況下特征必須滿足如下的條件：1.一個實體或零件上的具體構成，2.能對應某一形狀，3.必須有工程上的意義。基于特征的意識零件的模型的構造是根據(jù)各種特征來完成的，零件的設計是特征堆砌過程。SolidWorks零件模型中，第一個實體特征名為基體特征，表達出零件的最開始基本的形狀，零件其他特征的創(chuàng)建通常要基于基體特征。 零件上的各種特征被施加束縛被名為參數(shù)化。每個特征的幾何形狀和尺寸的大小用變量參數(shù)的方法來表明。如果定義某個特征的參數(shù)變量產(chǎn)生了變動，其零件的這個特征的幾何形狀、尺寸大小將隨著參數(shù)的變化進行變化，軟件就會重新生成該特征及其相關的每個特征，而不需要再一次的繪制。利用控制參數(shù)，可以得到控制零件幾何形體的目標。 三維模型中闡述幾何體信息最完整準確的是實體模型。實體模型包括了幾何體的點、線、面、體以和重量、密度等特性，通過這些特性可以進行兩個幾何體的干涉檢查，可以進行有限元分析中的自動剖分網(wǎng)格，可以進行2-5軸的NC操作等一系列“虛擬制造”。 因此SolidWorks系統(tǒng)的零件設計的構造過程相似于于真實環(huán)境下的生產(chǎn)流程。苗行間除草機中除草單體和除草圓盤是重要部件，其三維裝配如下圖9、圖10所示。 圖9限身仿形輪裝配 圖10除草圓盤裝配 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 試驗方案的確立及數(shù)據(jù)分析處理 第三章 試驗方案的確立及數(shù)據(jù)分析處理 3.1 試驗的內容、設備與材料 在玉米、大豆中耕作物機械鋤草過程中，為提高苗間傷苗率和雜草鋤凈率2個主要指標，該文針對玉米，大豆等中耕作物機械鋤草過程中影響雜草鋤凈率4個因素——梳齒盤的轉速 梳齒的間距 鏈輪的半徑和機具前進速度進行了試驗和分析。結果表明，苗間雜草鋤凈率受梳齒盤的轉速和梳齒的間距速影響最大，其次是機具的前進速度。根據(jù)試驗情況分析，影響傷苗率和雜草鋤凈率指標。本文對影響鏈式苗間鋤草過程中傷苗率和雜草鋤凈率的因素進行了試驗研究。 3.1.1 試驗設備 本試驗臺是由為自制室內水稻割前摘脫試驗臺改裝而成，主要由速度可調的移動的土槽支架與鏈式苗間鋤草裝置構成。土槽通過調頻電機驅動臺車實現(xiàn)土橋的無級變速往復移動。鋤草齒盤由一臺2.2kw調頻電機驅動，速度可調。試驗設備如 項目 技術參數(shù) 臺式移動驅動電機 調頻器 鋤草齒盤驅動電機 調頻器 臺式移動跳高 土槽 長×寬 5．5kw 變速范圍0—2。6m/s 2.2kw 變速范圍0—180r/min 14m 12m×1.2m 表1 試驗設備 ⑴ 實驗材料 材料試驗材料為玉米期育，其中玉米為三葉一蕊,苗全高為110-130mm葉莖微黃莖桿較易折斷,雜草為韭菜葉長40mm,大豆為2葉，苗高為90mm,雙行栽植在可移動的土槽中，土槽有效長12m、株距200 mm，土槽中幼苗的入土的深度為32%。 ⑵ 試驗指數(shù) 苗間雜草鋤凈率≥70%;傷苗率≤5%；機車前進速度6~ ⑶ 試驗時間地點 試驗是在2009年1月份到09年3月份農(nóng)機具試驗試完成的。因受季節(jié)因素的影響，無法從農(nóng)田采集生長狀態(tài)的幼苗。所有試驗用苗均是在學校農(nóng)具試驗室里溫室條件下進行培育。雜草是玉米缽育和大豆秧苗，隨機分布于土槽內作物的苗間與行間為深松較理想的室內試驗深度。幼苗的培育是在1月份開始進行的。 3.2 單因素試驗 單因素是將單個因素對這個試驗的影響，以及找到最佳的各數(shù)值。 3.2.1 鋤齒均布半徑的大小對鋤草性能的影響的試驗 在鋤齒盤轉速n=100r/m，機車前進速度v=6km/ 。彈齒間距B=54mm時，改進鏈輪R的大小，其鋤草率和傷苗率的結果如表2： 表2 除草率和傷苗率的結果 R 100 120 140 160 180 200 除草率 56 64 66 72 84 91 傷苗率 0 0.8 1.1 1.6 3.1 7.6 由表2知，在兼顧鋤草率和傷苗率兩指標情況下，R取160較好。 3.2.2 梳齒的轉速對鋤草性能的制約試驗 在R=160mm, 機車前進速度Vm=6km/h,彈齒間距B=54mm,改變彈齒盤的轉速n的大小，其鋤草率和傷苗率試驗結果如表3 表3 除草率和傷苗率的結果 N 80 100 120 140 160 180 鋤苗率 41 44 58 64 76 88 傷苗率 0 0 0.7 16 4.2 7.8 n=140-160能滿足鋤草率64～76﹪，取高值較好。傷苗率可控制在1. 6～4.2﹪.綜上試驗n取160較好。 3.2.3 梳齒間距對傷苗率和鋤草率兩指標的影響試驗 在R=160mm，n=160r/min,機車前進速度為6km/h時，改進彈齒間距B，其試驗結果如 表4 除草率和傷苗率的結果 H 32 42 54