本科生畢業設計（論文）開題報告畢業設計（論文）題目：多功能旋耕機設計學院：專業班級：姓名：學號：指導教師：2021年3月本科生畢業設計（論文）開題報告本科學生畢業設計（論文）開題報告表設計（論文）題目多功能旋耕機設計設計（論文）來源導師課題設計（論文）類型應用設計設計（論文）地點學校文獻綜述（包括調研資料的準備和收集）（一）國內研究現狀橫軸式旋耕機也稱為臥式旋耕機是我國最常見的旋耕機，其配套的旋耕刀為國標旋耕刀，為保證旋耕機向后拋土，其刀軸必須高于地表，因此旋耕機的耕深遠小于旋耕刀回轉半徑，雖然國標旋耕刀最大回轉半徑有260mm，但實際耕深不足160mm[1]。為增大旋耕機的耕深常通過增加旋耕刀回轉半徑或采用雙軸分層切削旋的原理。增大旋耕刀回轉半徑可以有效提高耕深，但過大的回轉半徑會使旋耕刀的扭矩急劇增大，旋耕刀每增加20mm，旋耕刀的抗彎強度就必須提高20%，因此在加工旋耕刀與刀軸時就必須對材料、外形尺寸、熱處理等方面提出更高的技術要求，這就增加了加工難度提高了制造成本[2]。旋耕作業過程中刀軸與刀座是不參與土壤切削的，參考國標對刀軸與刀座的尺寸要求可知，刀軸中心必須位于地表10cm以上，因此增加旋耕刀回轉半徑對于增大耕深的作用十分有限，應盡量減小刀軸與地面的距離以實現增大耕深的目的，該機旋耕刀的半徑有300mm，可實現20cm以上的深耕作業[3]。但該機價格昂貴、功耗大、且設計時并未考慮我國的地理環境與農作物類型，因此不適合直接引進我國[4]。采用的雙軸分層切削原理的旋耕機也可以實現深耕的目的，其工作原理是將拖拉機的動力分為前后兩個刀軸，工作時由前刀軸先行完成秸稈粉碎滅茬和淺層耕作工序，隨后由后刀軸再在此基礎上進行深耕[5-8]。但該型旋耕機前刀軸裝配滅茬刀主要目的是完成秸稈粉碎滅茬作業，在設計上是為保證滅茬質量，因此前刀輥對土壤進行前期耕作的效果有限，無法進行較大耕深的前期旋耕，對后刀軸進步深耕的幫助作用也是有限的[9-12]；刀軸深耕過程不僅要切削底層未耕土層，還會對前軸已耕的碎土進行重復耕作拋土，造成了不必要的功率消耗。要實現深耕除上述兩種方式以外還可以采用旋耕作法[13]。我們將工作狀態下刀軸低于地表刀輥反向旋轉的臥式旋耕機稱為旋耕機。潛土逆旋式旋耕機因刀軸潛入地表層以下工作的特性，所以能得到大于旋耕刀回轉半徑的耕作深度，實現小刀輥大耕深的目的[14]。由于潛土逆旋式旋耕機在耕作時有近四分之三的時間和空間用于泥土和秸稈的攪拌，因此對秸稈、綠肥的埋覆能力也更強，覆蓋率能達到80%以上，高于旋耕機國家標準規定的55%。經逆旋耕作破碎后土壤以上粗下細的順序對秸稈進行埋覆，具有更好的透氣效果[15-17]。但潛土逆旋式旋耕機也存在如下缺陷：因潛土刀軸低于地表常與植物具有韌性且復雜交錯的根系接觸，從而極易纏草；因土垡拋出路徑經過旋耕機上罩殼，導致的旋耕機罩殼內積土嚴重；因向后拋土不完全導致的刀輥前方堆土增加了旋耕機的功耗；這些問題都嚴重影響了潛土逆旋式旋耕機的應用與推廣[18]。因此在已有的潛土逆旋的研究基礎上，對關鍵部件進行設計，從而改善旋耕性能、解決罩殼積土和降低刀軸纏草等問題是提高其耕作質量的關鍵所在。（二）國外研究現狀目國外對于潛土逆旋的研究比國內要早，BhattacharyyaB[19]通過試驗發現逆旋可以明顯降低切削阻力，相同工作條件下切削力僅為正轉的70%左右，且由于其特有的運動軌跡使得耕后溝底更為平整、耕深穩定性更高。九州大學農學部松尾昌樹在對旋耕機進行正、反轉對比試驗后發現在相同的工作條件下逆旋作業比正轉旋耕更節能。日本學者涉沢榮在對旋耕機深耕的研究中發現逆旋式旋耕在切土拋土時總是受到向下的反力，能夠保持耕深穩定)。ZhangY[20]通過大量試驗證明了旋耕機的碎土率與切土阻力不僅受旋耕刀型、裝刀數量、裝刀方式的影響，也受到不同旋向的影響，試驗證明在相同的條件下，逆旋作業的切土阻力和植被覆蓋率均明顯優于正轉旋耕。利用計算機對旋耕刀進行三維圖像外形設計，并運用計算機仿真分析旋耕刀切土過程。TongJ[21]的研究表明潛土逆旋向后拋土性能明顯優于耕深小于回轉半徑的普通逆旋，由于大量土塊拋向刀輥后方，減少了旋耕刀對已耕碎土的重復拋土過程，能明顯降低旋耕機的功耗)。可調的雙臂犁，特別適用于在土地平整度差，土壤中有石塊、作物根茬等惡劣耕作環境下的起壟前的準備工作。小型用戶可以用此機具將土壤的旋耕與起壟結合起來。澳大利亞的GRDC研究了深松機對壟作溝灌土壤滲水性的影響。GRDC通過兩年的試驗證明:土壤經過深松之后可以提高壟作作物的產量、增加土壤中的含水率及提高土壤的物理性質。起壟前先對土壤進行深松作業，土壤深層的重質粘土間顆粒間隙變大，可以促進作物根系在生長發育過程中穿過重質粘土來獲得充足的水分和養分。（三）參考文獻[1]周浩.胡煉.羅錫文,等.旋耕機自動調平系統設計與試驗[J].農業機械學報.2016(S1):7.[2]羅進軍.王斌.畢新勝,等.果園避障旋耕機的研究與設計[J].農機化研究.2016(1):4.[3]王英雪.趙立軍.劉環宇,等.小區自走式旋耕機的設計優化與試驗研究[J].農機化研究.2016(4):6.[4]丁文潔.趙武云.某多功能旋耕機傳動系統與液壓系統設計[J].內燃機與配件.2020.No.308(08):35-36.[5]張建敏.王建偉.楊勤,等.基于TRIZ理論的手扶式旋耕機造型設計研究[J].包裝工程.2019.40(04):145-151.[6]杜新武楊緒龍龐靖姬江濤金鑫陳雷.懸掛式旋耕機耕深監測系統設計與試驗[J].農業機械學報.2019.050(008):43-51.[7]丁海東.旋耕機機架結構優化設計[J].2021.[8]韓曉蓉.何增陽.張云翔,等.水田旋耕機改進優化策略[J].農家科技(上旬刊).2019.000(006):249.[9]王偉康.小麥旋耕開溝播種機的設計與試驗研究[D].南京農業大學.2016.[10]楊俊燕.一種新型施肥器的設計[J].機械設計.2016.33(12):3.[11]湯文博.劉恩光.何超,等.立式旋耕機的設計與試驗[J].農機化研究.2022(010):044.[12]王穎睿.基于三維虛擬仿真的旋耕機優化設計[J].農機化研究.2023.45(6):5.[13]李亮.陸聰.戴明露,等.新型環保電動微型旋耕機的設計與研究[J].鹽城工學院學報：自然科學版.2017.30(1):5.[14]趙群喜.王海霞.弋曉康,等.果園避障旋耕機的設計與試驗分析[J].農機化研究.2022(044-001).[15]張吉強.牛子孺.李玉華,等.基于大蔥移栽機的臥式旋耕機的設計與試驗[J].農機化研究.2021(008):043.[16]曹麗芳.張闖闖.張峻暉,等.立式旋耕機旋刀系統的設計及受力分析[J].農機化研究.2018.40(8):5.[17]華艷偉.牛吉朋.劉釗賓,等.側傳動旋耕機的設計開發與結構分析[J].拖拉機與農用運輸車.2021.48(6):40-42.[18]李再參、葉愈、蒲宏毅、黃建國.旋耕機機架結構優化設計[J].機電產品開發與創新.2020.33(6):3.[19]BhattacharyyaB.OptimizationofDesignParametersforRotarytiller'sblade.2018.[20]ZhangY,LinH,SunC.ApplicationofTechnology-EffictMatrixandTRIZInInnovativeDesignofRotaryCultivator[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021,1802(3):032001(10pp).[21]TongJ，YanY，HanG.etal.TheDevelopmentof1GKNSeriesRotaryTiller[J].JournalofAgriculturalMechanizationResearch.2018.選題意義（包括選題的理論價值和實踐意義）中國是農業大國，2016年我國耕地總面積達20.25億畝，“十三五”計劃中明確要求我國必須在2020年之前實現主要作物全程機械化，旋耕機作為重要的土地耕整機械，是我國農作物生產全程機械化發展的過程中耕整環節的典型作業機械。旋耕機作為一種在水田、旱地中被廣泛運用的農田耕整機械，一直受到國內外學者的重視。靠外接動力驅動的旋耕機一次作業能達到耕耙聯合耕整的效果，從而有效的減少農機下田次數，這樣不僅能搶農時、省勞力，還能減輕農機對土壤的壓實，因旋耕機刀輥在工作時能高速切削土壤，使其具有較高的碎土能力，和較好的耕后平整效果；因此旋耕機被廣泛運用于播前耕整地，成為現代機械化耕作的主要工具，但是傳統旋耕機功能單一，無法與其他作業聯動生產。影響其整體作業進度。因此研究設計一種多功能旋耕機為其提高農業機械化水平提供可靠設計依據。設計（研究）方法（包括主要內容、思路及技術路線）研究方法（1）文獻研究法，通過市場調查、上網查詢及文獻檢索等多種方法，掌握國內外關于多功能旋耕機結構的研究成果和發展趨勢。（2）試驗研究法。采用理論與試驗相結合的方法，對工作機理進行理論分析，通過單因素試驗和多試驗因素對影響部件工作性能的因素進行分析研究。（3）虛擬樣機分析，建立三維模型，分析其跟部件裝配及干涉關系。技術路線（1）首先查閱資料了解現有多功能旋耕機的結構；（2）對現有結構進行分析，對傳統的旋耕機結構進行結構優化；（3）驗證結構設計可行性，并且完成整體結構設計；（4）歸納總結整體設計，并整理設計說明書；研究內容本次課題設計的多功能旋耕機的設計主要有以下主要由旋耕機構、牽引機構、傳動機構、防護機構、機身系統支撐機構、多功能施肥機構構成。旋耕機構主要對土壤進行旋耕作業。外置動力源通過傳動機構將動力輸入到旋耕機構以及施肥機構中。多功能施肥結構通過與整機旋耕機構相配合，可用于對旋耕后的土壤進行施肥作業。為此本次課題主要的設計內容是：（1）對本次課題設計的多功能旋耕機進行詳細的總體方案設計；（2）完成本次對旋耕機構的結構設計；（3）完成本次對傳動機構的結構設計；（4）完成本次對多功能施肥機構的結構設計。時間進度1.20XX年X月X日—20XX年X月X日，文獻檢索及英文翻譯。2.20XX年X月X日—20XX年X月X日，整合材料完成開題報告。3.20XX年X月X日—20XX年X月X日，實際調研，選取研究設計對象參數。4.20XX年X月X日—20XX年X月X日，整理調研資料，完成