山地免耕播種機(jī)有限元研究論文

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1、山地免耕播種機(jī)機(jī)架分析白明（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院2006級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）摘要：本課題的2BFM—5型新型山地免耕播種機(jī)可以滿足山地、雨養(yǎng)地播種的農(nóng)藝要求，特別適用于旱農(nóng)平原區(qū)、山地和川塬臺(tái)地播種作業(yè)，可以一次完成分土、施肥、下種、覆土、鎮(zhèn)壓作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)種肥分施，能夠?qū)崿F(xiàn)深松、深施化肥、濕土覆蓋、種肥垂直分層種施、地面仿形和覆土鎮(zhèn)壓等功能。新型山地免耕播種機(jī)屬于牽引式耕作，故主機(jī)架和手扶拖拉機(jī)頭之間的動(dòng)載荷大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定條件差，為尋求機(jī)架剛度特性差問(wèn)題的解決辦法，在研究過(guò)程中對(duì)主機(jī)架和牽引臂采用三維

2、建模軟件Pro/Engineer進(jìn)行建模，在有限元分析軟件ANSYS環(huán)境下進(jìn)行了靜力結(jié)構(gòu)分析。在靜力分析的基礎(chǔ)上對(duì)播種機(jī)模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。在結(jié)構(gòu)剛度可靠的基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)鍵受力部位進(jìn)行強(qiáng)度校核，并對(duì)播種機(jī)主要部件出現(xiàn)的一些強(qiáng)度問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和有限元理論對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)論證。關(guān)鍵詞：免耕播種機(jī)機(jī)架分析有限元第一章緒論1.1引言全球糧食危機(jī)、水資源緊缺等問(wèn)題迫使人們通過(guò)提高單位水的糧食產(chǎn)量或者提高水分利用效率，以有效地利用水資源進(jìn)行糧食生產(chǎn)。兩種途徑似乎應(yīng)該結(jié)合在一起，但是在很多

3、地方降雨和作物水分需求是不同步的。因此作物生產(chǎn)必需依賴于土壤中水分的貯藏量。在我國(guó)西北部的大面積地區(qū)就面臨著降雨少而集中、水土流失嚴(yán)重、土壤貧癮等問(wèn)題。我國(guó)是主要的干旱國(guó)家之一，旱區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)性發(fā)展的主要問(wèn)題，一是降雨少、氣溫低、土壤貧瘠、抗旱能力弱，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，農(nóng)民生活貧困；二是水土流失和風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，難以持續(xù)發(fā)展。以山西為例，每年隨雨水流入黃河、汾河的泥沙量達(dá)億噸，其中帶走有機(jī)質(zhì)萬(wàn)噸，氮磷肥料萬(wàn)噸，相當(dāng)于一年的化肥施用量。大量水土流失不僅導(dǎo)致土壤肥力下降，而且蠶食耕地。風(fēng)蝕沙化則是我國(guó)北方旱區(qū)近年來(lái)更

4、為突出的問(wèn)題，沙塵暴發(fā)生的頻率愈來(lái)愈高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)發(fā)生沙塵暴次數(shù)逐年上升，50年代五次，60年代八次，70年代十三次，80年代十四次，90年代二十二次。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)就不斷進(jìn)行各種旱地增產(chǎn)耕作技術(shù)的試驗(yàn)研究。隨著人們對(duì)旱地農(nóng)業(yè)認(rèn)識(shí)的逐步深入，以覆蓋或減少耕作為31/31內(nèi)容的試驗(yàn)研究工作，取得了顯著的效果。但是試驗(yàn)研究仍主要著眼于增產(chǎn)方面，沒(méi)有同時(shí)對(duì)技術(shù)和環(huán)境保護(hù)功能開(kāi)展系統(tǒng)性的試驗(yàn)研究。因此，試驗(yàn)研究能同時(shí)滿足生態(tài)環(huán)境保護(hù)和增產(chǎn)增收的耕作技術(shù)就成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)多山的

5、國(guó)家，全國(guó)2330多個(gè)縣級(jí)行政區(qū)中，有69%位于山區(qū)和山區(qū)，在山區(qū)居住著全國(guó)三分之一的人口，擁有全國(guó)40%的耕地，生產(chǎn)三分之一的糧食。山地丘陵占土地總面積的三分之二，其中16°－25°之間的耕地有3214萬(wàn)公頃，約占耕地總面積的四分之一。我國(guó)也是一個(gè)干旱缺水的國(guó)家，水資源人均占有量?jī)H占世界平均水平的1/4，在全國(guó)耕地面積中有一半左右屬于無(wú)灌溉條件的旱地，這些地區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展受到了較大的制約。因此，發(fā)展旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)已成為我國(guó)發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)。機(jī)械化旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的

6、進(jìn)步和發(fā)展關(guān)系到中西部旱作地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)的保護(hù)和環(huán)境資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與利用，也關(guān)系到這些地區(qū)農(nóng)民收入和生活水平的提高。我省地處西北內(nèi)陸地區(qū)，屬青藏、蒙新、黃土三大高原的交匯地帶，分屬長(zhǎng)江、黃河、內(nèi)陸河三大流域，是地域遼闊、地形復(fù)雜、資源豐富的大省。土地總面積42.58萬(wàn)平方公里，人口2561.5萬(wàn)，截至2000年底，全省共有耕地7433.55萬(wàn)畝，人均占有耕地2.9畝，高出全國(guó)人均占有耕地的近一倍。甘肅地形狹長(zhǎng)，山地和高原占全省國(guó)土面積的70%，戈壁和沙漠約占15%，大部分地區(qū)干旱少雨，且蒸發(fā)量大，由于山地

7、、坡地、薄地的比重大，數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)被質(zhì)量上的劣勢(shì)所抵消，土地資源并不占優(yōu)。長(zhǎng)期以來(lái)，由于擠占耕地、亂墾荒地的現(xiàn)象沒(méi)有得到有效制止，開(kāi)墾的荒地由于粗放經(jīng)營(yíng)和撂荒，造成新的植被破壞和水土流失。從60年代初期起，全省耕地面積每年減少約0.93萬(wàn)，并隨著人口的增加，人均耕地面積仍在逐年下降。在這種形式下，我們要提高人均糧食產(chǎn)量，就要實(shí)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化，但對(duì)于我省這種耕地現(xiàn)狀，實(shí)施大型播種機(jī)械難度很大。為了適應(yīng)我省山區(qū)地貌，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院設(shè)計(jì)出的山地免耕播種機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率消耗小、體積小等特點(diǎn)，對(duì)在我省山區(qū)推

8、廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化相當(dāng)有利。1.2保護(hù)性耕作技術(shù)介紹早期的傳統(tǒng)耕作是對(duì)土壤多次耕翻耙造成一個(gè)疏松的耕層，冬季裸露休閑，土壤得不到保護(hù)，這是我國(guó)水土流失和嚴(yán)重風(fēng)蝕的根源。因此要從改革耕作制度入手，對(duì)傳統(tǒng)耕作方法全面改進(jìn)，大力推廣保護(hù)性耕作。保護(hù)性耕作被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織命名為“ConservationAgriculture”，定義為“Asetofprinciplestoreducelossesofsoilstructureandferti