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畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
課題名稱： 單犁式果園中耕機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 院：
專業(yè)年級(jí)：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
一 課題名稱及來(lái)源：
課題名稱：?jiǎn)卫缡焦麍@中耕機(jī)
課題來(lái)源：
二 研究的目的、意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
1 研究目的及意義
自治區(qū)總面積160萬(wàn)km2, 約占全國(guó)陸地總面積的1/6，具有發(fā)展特色林果業(yè) 得天獨(dú)厚的光熱、水土資源優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，林果種植面積每年以近10萬(wàn)hm2的速度遞增，2006年全區(qū)林果種 植總面積達(dá)80.4萬(wàn)hm2,已基本形成了南疆環(huán)塔里 木盆地特色林果生產(chǎn)區(qū)和東疆、北疆林果生產(chǎn)基地， 有效株數(shù)5.05億株，掛果面積約32.76萬(wàn)hm2，果品 總產(chǎn)量367.7萬(wàn)t，總產(chǎn)值超過(guò)71.5億元，農(nóng)民人均 .林果純收人達(dá)390元，林果業(yè)將成為調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、加速農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)民增收的新亮點(diǎn)和支柱產(chǎn)業(yè)。
隨著林果種植面積的不斷擴(kuò)大,果園規(guī)?；l(fā)展和規(guī)范化管理的要求日益提高,從而使得果園機(jī)械化管理的重要性日益顯著。果園作業(yè)機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)果園的規(guī)范化管理,大幅減輕果農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,節(jié)約勞動(dòng)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)還能減少林果病蟲害的發(fā)生,提高果品品質(zhì)。由于我國(guó)果園作業(yè)機(jī)械研究起步較晚,果園機(jī)械化基礎(chǔ)較差,因此果園生產(chǎn)機(jī)械化程度與歐美等國(guó)家還存在著較大差距。針對(duì)我國(guó)各地林果生產(chǎn)特點(diǎn)研究應(yīng)用果園作業(yè)機(jī)械,對(duì)促進(jìn)林果產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1國(guó)內(nèi)外中耕機(jī)研究現(xiàn)狀
中耕機(jī)械主要指農(nóng)作物生長(zhǎng)期間用于除草松土表土破板結(jié)培土起壟或完成上述作業(yè)同時(shí)進(jìn)行施肥等作業(yè)的機(jī)械，包括全面中耕機(jī)行間中耕機(jī)和專用中耕機(jī)全面中耕機(jī)用于包括播前整地休閑地管理，化肥和化學(xué)藥劑的摻和等種床準(zhǔn)備作業(yè) 農(nóng)作物的行間中耕作業(yè)包括，松土表土破板結(jié)間苗除草追肥及行間開溝培土等一些專用中耕機(jī)用于果園茶園膠園的專項(xiàng)作業(yè)。
自20世紀(jì)60年代以來(lái)，國(guó)外果園機(jī)械發(fā)展較快，相繼研制了多種果園專用動(dòng)力機(jī)械和作業(yè)機(jī)械，包括不同功率的果園拖拉機(jī)系列及其相應(yīng)的配套機(jī)具，同時(shí)改革采用了適應(yīng)果園機(jī)械化作業(yè)要求的果樹栽培方式，使果園作業(yè)由人力作業(yè)逐漸向機(jī)械化作業(yè)轉(zhuǎn)變。
由于多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及科技的迅速發(fā)展，美國(guó)、西歐等國(guó)家對(duì)于深松機(jī)具的研究己經(jīng)相當(dāng)完善，并形成系列，并且已經(jīng)根據(jù)不同的需要研制和生產(chǎn)了多種深松機(jī)具。其松土方式主要有擠壓松土和振動(dòng)松土兩種形式。目前國(guó)外現(xiàn)有深松機(jī)具主要與大功率拖拉機(jī)相配套，其特點(diǎn)是深松深度大、作業(yè)速度快、質(zhì)量好、適用于全面深松。其種類主要有機(jī)械式深松犁和振動(dòng)式深松機(jī)兩種。機(jī)械式深松犁種類較多，其中有代表性的有兩個(gè)約翰迪爾公司生產(chǎn)的900V型松土機(jī)和西德勞公司生產(chǎn)的懸掛式深松機(jī)。懸掛式深松機(jī)深松鏟柄的工作面為弧形，其中間部位近似于直線，鏟尖到鏟柄內(nèi)側(cè)面的距離比迪爾深松鏟長(zhǎng)。該鏟柄的這種結(jié)構(gòu)使其具有較好的切削性能，無(wú)掛草現(xiàn)象。振動(dòng)式深松機(jī)能解決深松犁工作阻力大、能源消耗大的問(wèn)題。其工作原理都是由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)偏心振子使犁產(chǎn)生振動(dòng)，降低牽引阻力，從而提高功率利用率。
對(duì)于深松技術(shù)的研究，我國(guó)起步稍晚。從上世紀(jì)60年代初才開始認(rèn)識(shí)到深松技術(shù)的重要性并進(jìn)行了相應(yīng)的研究。在深松鏟的設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)方面已經(jīng)有很多高校、研究院所以及農(nóng)場(chǎng)等單位做了大量的研究工作，制造出了實(shí)際的深松鏟，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，取得了較好的效果。
2000年，黑龍江省水利科學(xué)研究院研制出多功能振動(dòng)式深松機(jī)，該機(jī)是改良低產(chǎn)田的新一代土壤改良機(jī)，振動(dòng)深松與其他深松方法比同樣深度條件下可節(jié)省牽引力三分之一左右。
2005年，疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程學(xué)院研制出1LSX-6曲軸式深松耕作機(jī)，一次性完成耕整地作業(yè)耕深可在200~400mm之間調(diào)節(jié)。鏟削土壤的切削力大適用于各種土壤的耕整地作業(yè)通過(guò)調(diào)整深松土鏟與連桿之間的角度，可調(diào)整深松土鏟的人土角，改變耕深。
2006年，京延慶農(nóng)機(jī)研究所研制開發(fā)出1SZ-230型深松整地機(jī)（圖4所示），該機(jī)由前部深松機(jī)和后部旋耕機(jī)組合而成，聯(lián)合作業(yè)時(shí)一次可以完成土壤和表層10cm土壤的碎土、平整土壤達(dá)到播種要求。
圖2-1 1SZ-230型深松整地機(jī)
圖2-2 1FFSL-5型淺翻深松翻轉(zhuǎn)犁
2008年黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院設(shè)計(jì)生產(chǎn)出1FFSL-5型淺翻深松翻轉(zhuǎn)犁，一次即可對(duì)工作幅寬內(nèi)的土壤進(jìn)行深松鏟松土和除草鏵切翻表土和埋壓根茬等多項(xiàng)作業(yè)。
2009年云南農(nóng)業(yè)大學(xué)和曲靖市煙草公司經(jīng)過(guò)兩年多的共同研制開發(fā)，經(jīng)研制出全國(guó)首臺(tái)新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械1GQQSN-200旋耕深松起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)，它填補(bǔ)了中國(guó)農(nóng)業(yè)煙草機(jī)械化生產(chǎn)中的一項(xiàng)空白，為烤煙生產(chǎn)提供高效有力的支撐。
圖2-3 1GQQSN-200旋耕深松起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)
2.2犁的種類及設(shè)計(jì)方法
犁是一種耕地工具，它的主要功能是翻土和碎土以犁鏵為主要工作部件的犁稱為鏵式犁 長(zhǎng)期以來(lái)耕地所用的主要工具就是鏵式犁 鏵式犁歷史最早，數(shù)量最多，使用最廣泛，每年耗用的數(shù)量也比任何機(jī)械多。
鏵式犁種類甚多，可以從各個(gè)方面區(qū)分成若干不同的體系。同一臺(tái)犁又可以根據(jù)不同的區(qū)分方法給以不同的名稱。由于鏵式犁種類繁多，許多犁兼有幾種性質(zhì)，例如心土犁按其用途也稱為松土犁; 果園犁也是翻土犁等。此外，還有把一般用途的犁稱為普通犁，把在特定條件下使用的犁(如果園犁偏置犁等)稱作特種犁。
由于歷史的演進(jìn)和發(fā)展，鏵式犁的某些品種已經(jīng)被淘汰了，例如畜力拉的乘犁或車?yán)?，機(jī)力犁中的繩索牽引犁，雙向犁中的天平犁鍵式犁滾轉(zhuǎn)犁等，現(xiàn)在都已不用了。從犁的形體構(gòu)造工作性能及所分布的地區(qū)來(lái)看，全世界的鏵式犁可以認(rèn)為是兩大類：一類是東方型犁，另一類是西方型犁國(guó)內(nèi)外目前常用的有代表性的機(jī)引普通犁為懸掛式四鏵犁牽引式五鏵犁半懸掛五鏵犁。下面介紹幾種鏵式犁：
1.調(diào)幅犁
過(guò)去的犁在由工廠制成以后，其工作幅寬即已固定，使用時(shí)不能改變 這樣，在土壤較堅(jiān)實(shí)的地塊上而又要求耕深較大時(shí)，拖拉機(jī)的牽引功率則無(wú)法適應(yīng) 于是出現(xiàn)了耕作幅寬可以調(diào)節(jié)的犁。這種犁的主斜梁可以偏擺，犁體相對(duì)于主斜梁的安裝角亦可調(diào)整。當(dāng)拖拉機(jī)牽引功率不足，拉不動(dòng)時(shí)，可將主斜梁的角度適當(dāng)變小，并將犁體在主斜梁上的安裝角同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使犁體仍處于正位工作狀態(tài)，這時(shí)，犁的總耕幅就減小。反之，犁的總耕幅即可增大。主斜梁和犁體安裝角的變化，可以是有級(jí)的，由銷釘?shù)目孜粊?lái)調(diào)節(jié)，也可以是無(wú)級(jí)的，由螺栓調(diào)節(jié) 采用液壓油缸無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)，還可以由駕駛員在座位上操縱油路閥門在工作狀態(tài)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖2-4調(diào)幅犁
圖2-5偏置犁
2.偏置犁
鏵式犁耕地是重負(fù)荷作業(yè)。在拖拉機(jī)的牽引力不是很大時(shí)，犁的工作幅寬往往小于拖拉機(jī)的輪距寬度這樣，在靠近田埂圍墻溝渠或籬笆時(shí)，總是耕不到邊，要留下一條寬30～50CM的未耕地帶，損失不少播種面積。偏置犁的犁體可以相對(duì)于拖拉機(jī)向側(cè)邊偏移一定距離，能將拖拉機(jī)輪子無(wú)法靠近之處完全耕掉偏置犁的偏移裝置，有采用直接橫移，也有采用平行四桿機(jī)構(gòu)側(cè)向擺移位，還有用一根斜桿與兩個(gè)弧形板左右偏擺移位的。對(duì)于較小的輕型偏置犁用人力移位亦不太費(fèi)勁。重型犁則采用油缸移位。
3.層耕犁
層耕犁是一種對(duì)于土壤進(jìn)行分層耕作的犁。這種犁可以使上下層土壤互相移位而不使之相混，或是將上中下三層的位置進(jìn)行變位，以改良土壤，如翻圩壓砂或翻砂壓堿等。層耕犁分兩層犁和三層犁兩種。兩層犁是用一個(gè)犁體先將上層土壤翻至前一趟已開好的溝底，然后由另一個(gè)犁體將下層土壤鏟起，鋪至上層，其工作過(guò)程與帶小前鏵的復(fù)式犁類似 前蘇聯(lián)還有一些地方土層結(jié)構(gòu)特殊，耕作時(shí)須將上層土壤仍保留在上層，將原在下層的土壤移至中層，而將原在中層的土壤移至下層，這種三層耕作，由三個(gè)犁體來(lái)完成分層耕作還有一種上翻下松的作業(yè)方式，即將普通犁體的溝底用心土鏟進(jìn)行8～12CM的松土作業(yè)，以打破犁底的板結(jié)層，加深耕作層。
主犁體主要有犁鏵、犁壁、犁側(cè)板、犁托和犁柱等組成。犁壁和犁鏵組成犁體曲面，根據(jù)犁體耕翻時(shí)土垡運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分為滾垡型、竄垡型和滾竄垡型三大類。滾垡型根據(jù)其翻土和碎土作用不同又可分為碎土型、通用型和翻土型。
犁體曲面由鏵刃線、脛刃線、接縫線、頂邊線和翼邊線組成。一般犁體曲面的設(shè)計(jì)是最重要的。犁體曲面的形狀對(duì)加工土壤的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。目前，所應(yīng)用的犁體曲面的形狀是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累、不斷修改、不斷完善而形成的，是一個(gè)空間任意曲面，不可能用數(shù)學(xué)的方法來(lái)真實(shí)的描述，只能是用近似的方法，用做圖原理來(lái)形成犁體曲面。
目前在設(shè)計(jì)犁體曲面時(shí)所用的方法有三種：水平直元線法、傾斜直元線法、翻土曲線法。其中，水平直元線法技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最廣。犁體曲面的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：1.了解當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中耕地作業(yè)的基本要求；2.根據(jù)農(nóng)業(yè)要求確定可能出現(xiàn)的最大耕深；3.根據(jù)土壤性狀及土垡穩(wěn)定鋪放原則確定寬深比K；4.根據(jù)作業(yè)要求確定犁體曲面的工作性能；5.進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和繪制設(shè)計(jì)工作圖。
2.3果園中耕機(jī)的避讓機(jī)構(gòu)
在果園和橡膠園的中耕作業(yè)中，若采用普通中耕機(jī)具，會(huì)留下一條非耕作區(qū)，需要用人工進(jìn)行株間除草松土。為了使工作部件能夠自動(dòng)伸入株間進(jìn)行松土除草作業(yè)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制了機(jī)械式和液壓式自動(dòng)避讓中耕機(jī)。前者是利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。機(jī)器前進(jìn)中觸桿碰 到樹干后，向后擺動(dòng)，通過(guò)拉桿使傳動(dòng)箱內(nèi)的曲柄離合器接通，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿使活動(dòng)機(jī)架沿固定初深移動(dòng)。曲柄轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，避讓距離達(dá)到最大。轉(zhuǎn)過(guò)360°時(shí)，離合器自動(dòng)分離，工作部件又回到株間工作。這種機(jī)構(gòu)的橫向運(yùn)動(dòng)必須與機(jī)器前進(jìn)速度很好地配合。后者是利用單作用油缸通過(guò)觸桿和電磁閥控制，靠彈簧作用回位，使平行四連桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，達(dá)到伸入株間和回位的目的。工作部件都是采用旋耕機(jī)。
國(guó)外雙作用油缸式液壓自動(dòng)避讓機(jī)構(gòu)和機(jī)械式自動(dòng)避讓機(jī)構(gòu)其作用原理有所不同，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下：
圖2-6為ΦC-0.9A自動(dòng)避讓旋耕機(jī)。旋耕機(jī)14裝在鉸接平行四連桿機(jī)構(gòu)上，位于觸桿的后部，旋耕機(jī)的避讓動(dòng)作由雙作用油缸13實(shí)現(xiàn)。油缸的液壓油是由拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)供給的。高壓油的流向由滑閥7控制。該閥由兩個(gè)電磁鐵1和9推動(dòng)。電器系統(tǒng)的電 源由拖拉機(jī)的電氣設(shè)備供給。
在彈簧4的作用下，觸桿5總是處在向前的位置。當(dāng)機(jī)器前進(jìn)時(shí)，觸桿碰到樹干，使觸點(diǎn)開關(guān)2接通,線圈9有電流通過(guò)，使滑閥7移動(dòng)。拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的高壓油進(jìn)入油缸13的A腔，可動(dòng)工作部件從樹株間抽出，直到平行四連桿件上的撞桿]0打開開關(guān)12。這時(shí)，線圈9的電流被切斷，滑閥7在彈簧6和8的作用下回到中立位置，停止給油缸供油。這樣油缸的位置就被固定了。因而伸出去的工作部件的位置也被固定了。
當(dāng)觸桿5繞過(guò)樹干之后，在彈簧4的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c換向開關(guān)的觸點(diǎn)3接觸。于是，線圈1的回路接通，便滑閥7移到另一位置。高壓油與油缸的B腔接通，A腔回油，這時(shí)帶旋耕機(jī)的工作部件伸入株間去。當(dāng)平行四連桿機(jī)構(gòu)的撞桿10到斷電器11時(shí).伸出行程終止。這時(shí)油缸在伸出位置固定。
圖2-6 ΦC-0.9A自動(dòng)避讓旋耕機(jī)作用原理圖
圖2-7是一種機(jī)械式自動(dòng)避讓裝置。它安裝在中耕機(jī)側(cè)面的擺桿2上。工作部件繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，由六把刀3周向分布。拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)傳動(dòng)軸4帶動(dòng)工作部件旋轉(zhuǎn)切削土壤、垂直軸的擺轉(zhuǎn)由彈簧7和拉桿5控制。拉桿5與觸桿6鉸接，其支點(diǎn)在擺桿2上，并通過(guò)柔性桿8與機(jī)架1連接。工作部件伸入到株間工作時(shí)，在彈簧7的拉力作用下，轉(zhuǎn)軸上部向后傾斜，切刀只在后部入土，刀片對(duì)土壤的切削力引起土壤對(duì)它的反作用力，使旋轉(zhuǎn)著的工作部件保持向樹的株間偏移。偏移量由柔性桿8限制。
當(dāng)觸桿6碰到樹干時(shí)，觸桿通過(guò)鉸接的拉桿5將垂直軸上端的變速箱變換位置，使工作部件的回轉(zhuǎn)軸上端向前傾斜，如圖中的虛線所示位置。這時(shí)，刀盤的前端入土，而后端離地。由于土壤對(duì)刀片的反作用力，使刀盤退出樹的抹間。在繞過(guò)樹干之后，工作部件又重新回到株間去工作。
圖2-7 機(jī)械式自動(dòng)避讓裝置
三 對(duì)課題提出的任務(wù)要求、研究?jī)?nèi)容以及可行性分析
1 對(duì)課題提出的任務(wù)要求
查閱相關(guān)資料，了解相關(guān)研究，并選擇最適宜的設(shè)計(jì)思路，繪制裝配圖，零件圖，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
2 研究?jī)?nèi)容
本項(xiàng)目擬對(duì)果園中耕機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，其主要內(nèi)容包括：
1) 果園中耕機(jī)的現(xiàn)狀和意義調(diào)研；
2) 研究果園中耕機(jī)的設(shè)計(jì)、工作的方式；
3) 分析中耕過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況；
3 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1. 查閱大量國(guó)外文獻(xiàn)資料，掌握了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)知識(shí)
2. 導(dǎo)師前期從事該方面研究，已掌握其核心原理，給予本課題較好的理論指導(dǎo)
3. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確，研究?jī)?nèi)容具體，思路清晰、研究方法得當(dāng)，可以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；
4. 相關(guān)機(jī)械很多，可以借鑒。
四 完成本課題的技術(shù)路線和進(jìn)度計(jì)劃
1 技術(shù)路線
圖1 基本研究思路流程圖
2 進(jìn)度計(jì)劃
第 一 周：熟悉課題內(nèi)容，收集查閱資料、撰寫開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述。
第二，三周：收集資料，制定總體方案（結(jié)構(gòu)示意圖的繪制）。
第 四 周：繪制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖
第五至八周：機(jī)構(gòu)圖紙的繪制
第九至十周：與指導(dǎo)教師認(rèn)真討論，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第 十一 周：論文撰寫與修改
第 十二 周：整理數(shù)據(jù)，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。
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指導(dǎo)教師審閱意見：
該同學(xué)通過(guò)前期認(rèn)真的查閱相關(guān)論文和對(duì)課題深入的分析，已經(jīng)明確了課題需要的內(nèi)容和方法，制定了詳細(xì)的計(jì)劃和進(jìn)度安排。思路清晰，技術(shù)方案可行，同意開題。
指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日
備注：