論文題目：高機動型農具機架平臺的關鍵技術與工程應用研究
摘要：近年來,農業機械正朝著大型、寬幅、高速、聯合作業等方向發展,大型寬幅農機具不僅能夠降低生產成本而且可以增加作物產量,提高工作效率。但農機具幅寬的增加帶來了運輸困難的問題,目前針對大型寬幅農機具作業狀態與運輸狀態轉換問題多采用折疊式機架,部分播種機也采用舉升式機架,但由于折疊式和舉升式機架的動力傳動布置難度大,因此只適用于集中種肥氣送式播種機和結構相對簡單的耕整地機械。針對以上問題,本文結合“國家公益性行業（農業）科研專項”（項目編號:201303011）,提出一種可實現橫向作業、縱向牽引的高機動型農具機架平臺,對機架平臺的關鍵技術以及工程應用進行研究,主要工作內容如下:（1）研究一套隱型牽引機構,該牽引機構可實現農機具作業時方便快捷地隱藏在縱向空心牽引梁架內,不僅有效利用機架方管內部空間,而且減小了農具作業時的幅寬;通過理論分析與幾何圖形求解確定了隱型牽引機構的主要尺寸參數:球頭鉤型牽引鉤長度為1003mm、搭接板長度為90mm、球頭鉤型牽引桿與主梁端面夾角α=70°等。（2）為地輪升降機構設計同步控制回路,使機架平臺平穩升降,同時為液壓升降裝置設計了一套機械鎖定機構,通過對止推桿上鎖頭的運動及受力情況進行分析最終確定鎖頭結構。當地輪機構由作業狀態向運輸狀態轉換時,鎖頭前端傾角與立柱上的鎖定板作用,鎖頭自動被壓出U型庫。該機械鎖定機構為液壓升降系統提供了安全保護作用。（3）通過設計24行平播機對高機動型農具機架平臺進行工程應用研究。為24行平播機設計機架、種肥箱等工作部件,對播種單元上的施肥開溝器、種溝開溝器、覆土器、鎮壓器及排種器等工作部件進行選型,并為平播機設計了鏈傳動與錐齒輪配合使用的傳動方案。（4）利用CATIA軟件的“分析與模擬”模塊分別對主機架和隱型牽引機構進行有限元工程結構分析。分析結果表明:隱型牽引機構在加速直行、減速直行、轉彎行駛三種狀態的最大應力分別為44.8MPa、156MPa、95.1MPa,三種狀態下的最大變形量分別為0.206mm、0.059mm、0.115mm,由此可知隱型牽引機構的結構設計滿足設計要求,但主機架在運輸狀態下的形變量較大,最大變形量為20.7mm,因此對主機架進行了結構優化,在機架兩端到“門”字形連接橋之間添加兩根直徑為20mm的拉筋,優化后再次進行有限元工程結構分析,分析結果表明優化后機架運輸狀態最大變形量僅為5.68mm,優化后的機架符合設計要求。（5）24行平播機設計完成后,運用CATIA軟件的工程制圖模塊對平播機的非標零件進行工程圖紙繪制,加工零部件并對平播機整機進行裝配與調試。最后通過機架平臺的功能試驗和24行平播機的樣機試驗驗證機器功能實現效果,并對試驗中發現的問題進行修正和改進。研究結果表明:本文所設計的隱型牽引機構、同步控制回路以及機械鎖定裝置能夠很好地應用與高機動型農具機架平臺上。同時,通過對24行平播機的設計及樣機試制與試驗,驗證了本文所研究的高機動型農具機架平臺能夠實現作業與運輸狀態的快速轉換,工程應用效果良好。
關鍵詞：大型農機具;高機動型;平播機;牽引機構;同步控制;機械鎖定
學科專業：農業工程（專業學位）
摘要
英文摘要
1 引言
1.1 研究背景與目的意義
1.1.1 研究背景
1.1.2 目的與意義
1.2 國內外研究概況和發展趨勢
1.2.1 國內研究現狀
1.2.2 國外研究概況
1.2.3 存在問題及發展趨勢
1.3 研究內容和方法
1.3.1 研究內容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技術路線
1.4 預期結果及技術指標
1.4.1 預期結果
1.4.2 技術指標
2 隱型牽引機構研究
2.1 設計要求
2.2 基本結構與工作原理
2.2.1 組成結構
2.2.2 工作原理
2.3 機構設計
2.3.1 緩沖牽引鉤總成
2.3.2 牽引桿座
2.3.3 球頭鉤型牽引桿
2.3.4 空心牽引梁架
2.4 主要尺寸參數的確定
2.4.1 基本尺寸參數
2.4.2 主要尺寸參數求解
3 升降與鎖定機構
3.1 地輪機構的結構組成及工作原理
3.1.1 結構組成
3.1.2 工作原理
3.2 地輪升降同步控制
3.2.1 同步控制原理
3.2.2 液壓系統的控制回路
3.2.3 同步閥的選型
3.3 機械鎖定及加強機構設計
3.3.1 機械鎖定及加強機構的組成及工作原理
3.3.2 鎖定過程分析及鎖頭設計
3.3.3 機械鎖定機構參數的確定
4 24行平播機設計
4.1 整體方案
4.2 機架設計
4.3 復式作業單元
4.3.1 單元組成及功能
4.3.2 開溝器
4.3.3 排種器
4.3.4 刮板式覆土器及空心橡膠鎮壓器
4.4 種肥箱
4.4.1 初步計算種肥箱容積
4.4.2 種肥箱的采購及改制
4.5 傳動系統設計
4.5.1 傳動方案的確定
4.5.2 傳動比的確定與分配
4.5.3 確定各檔位對應株距
5 工程結構分析與優化
5.1 機架工程結構分析與優化
5.1.1 定義材料及模型建立
5.1.2 有限元網格劃分
5.1.3 創建連接關系及定義連接特性
5.1.4 添加虛件
5.1.5 定義約束及施加載荷
5.1.6 計算與分析
5.1.7 機架結構優化
5.2 隱型牽引機構的工程結構分析
5.2.1 定義材料及模型建立
5.2.2 有限元網格劃分
5.2.3 定義連接特性
5.2.4 添加虛件
5.2.5 施加載荷和約束
5.2.6 計算分析
6 樣機試制與試驗
6.1 機架平臺加工
6.2 機架平臺功能試驗
6.3 24行播種機試制與試驗
7 結論
致謝
參考文獻