园果用链式开沟机的初步设计.doc

毕业设计
果园用链式开沟机的初步设计

摘要

在给定的农艺条件下确定了一种果园用链刀式开沟机的整体参数，并得出开沟机总功耗为4.874kW。初步进行了开沟机挂接机构和开沟装置的结构设计与Pro/E造型，同时对工作链刀倾角、刀片运动轨迹和土粒的运动状态进行了分析；建立了链式开沟机的功耗模型并用MATLAB的fmincon函数进行了优化，优化后功耗较设计功耗下降了22.81%，并且得出了在行进速度=0.0412m/s、链刀线速度=1m/s、工作链刀对水平面倾角=30°时，链式开沟机功耗最小的结论。

关键词：链式开沟机；运动学；优化

Abstract

Theparametersofanewtypeofchainditcherwasascertainedwiththegivenagriculturalneed,andthepowerconsumptionwas4.874kW.StructuraldesignandmoldingwithPro/Ewascarrideoutpreliminarily.Atthesametime,analysistothechainlevelangle,bladelinearspeedandthelump-motionwasmaded.Anoptimizationdesignmodelwasestablished，andtheoptimalanalysiswascarriedoutbyapplyingMATLABtools．Theresultsshowedthatthepowerconsumptiondecreased22.81%afteroptimization,anditgottheminimumwhenlevelspeed,bladelinearspeedandchainlevelanglevaluedat0.0412m/s,1m/sand30°respectively.

Keywords：Chainditcher；Kinematics；Optimization

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目录
TOC\o"1-3"\u1前言 1
1.1开沟机的发展概况 1
1.2链式开沟机研发现状 2
1.3课题研究意义 5
2链式开沟机整体参数确定 7
2.1链式开沟机的设计参数 7
2.2链式开沟机工作参数的确定 7
2.3链式开沟机的功率计算 10
2.3.1切土阻力 10
2.3.2开沟机功耗计算 11
2.4链式开沟机总体参数的确定 13
3链式开沟机关键部件设计与Pro/E概念造型 15
3.1挂接机构设计 15
3.1.1挂接机构的设计与Pro/E造型 15
3.1.2减速器及链传动设计 16
3.2开沟装置的设计分析与造型 18
3.2.1链刀组合的设计计算 18
3.2.2主轴组合设计 22
3.2.3从动轴组合的设计与Pro/E造型 22
3.2.4排土器组合的设计与Pro/E造型 23
3.2.5梁的结构设计与Pro/E造型 24
3.3液压缸的选用及分析 25
3.3.1液压缸型号的确定 25
3.3.2液压缸行程验证 26
3.4基于Pro/E的零件质量计算及重心测量方法探求 28
3.4.1在Pro/E中定义零件质量属性 28
3.4.2开沟机重心计算方法的探求 29
4链式开沟机工作机理研究 31
4.1链式开沟机水平倾角分析 31
4.2链式开沟机刀片的运动轨迹分析 32
4.3土粒在链传动过程中的运动分析 33
4.3.1转动切削状态下土粒在链传动过程中的运动分析 34
4.3.2平动切削状态下土粒在链传动过程中的运动分析 34
4.4.基于MATLAB的链式开沟机功耗的优化设计与分析 36
4.4.1目标函数的建立 37
4.4.2约束条件 41
4.4.3基于MATLAB的开沟机功耗的优化 41
4.4.4小结与讨论 43
5.结论与展望 44
5.1研究结论 44
5.2不足与展望 44
致谢 46
参考文献
附录Ⅰ
附录Ⅱ

链式开沟机的初步设计
前言
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1前言
1.1开沟机的发展概况
从运动机理上可以把开沟机分为两种：犁式开沟机和旋转开沟机。前者的工作部件不旋转，直接由动力牵引，开沟速度快、效率高，但一般开沟深度较小，土壤硬度不能太大，且沟形难以保证；后者的工作部件旋转，称为铣削式开沟，沟形规整、适合各种土壤，但效率较低[1]。国内外开沟机主要有以下几种：犁式开沟机、割盘式开沟机、双圆盘式开沟机、回转链式开沟机以及立式螺旋开沟机；按功率和开沟大小又可分为自走式和手扶式等，种类较多[2]。
国外的开沟机研究及生产较早。早期的犁铧工具就