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山地免耕播种机机架分析 白明 （甘肃农业大学工学院 2006级机械设计制造及其自动化） 摘要：本课题的2BFM—5型新型山地免耕播种机可以满足山地、雨养地播种的农艺要求，特别适用于旱农平原区、山地和川塬台地播种作业，可以一次完成分土、施肥、下种、覆土、镇压作业，能够实现种肥分施，能够实现深松、深施化肥、湿土覆盖、种肥垂直分层种施、地面仿形和覆土镇压等功能。新型山地免耕播种机属于牵引式耕作，故主机架和手扶拖拉机头之间的动载荷大，结构稳定条件差，为寻求机架刚度特性差问题的解决办法，在研究过程中对主机架和牵引臂采用三维建模软件Pro/Engineer进行建模，在有限元分析软件ANSYS环境下进行了静力结构分析。在静力分析的基础上对播种机模型进行了适当的改进。在结构刚度可靠的基础上对关键受力部位进行强度校核，并对播种机主要部件出现的一些强度问题进行分析和研究，同时借助计算机辅助设计和有限元理论对出现的问题进行改进论证。 关键词：免耕播种机 机架分析 有限元 第一章 绪论 1.1引言 全球粮食危机、水资源紧缺等问题迫使人们通过提高单位水的粮食产量或者提高水分利用效率，以有效地利用水资源进行粮食生产。两种途径似乎应该结合在一起，但是在很多地方降雨和作物水分需求是不同步的。因此作物生产必需依赖于土壤中水分的贮藏量。在我国西北部的大面积地区就面临着降雨少而集中、水土流失严重、土壤贫瘾等问题。我国是主要的干旱国家之一，旱区农业持续性发展的主要问题，一是降雨少、气温低、土壤贫瘠、抗旱能力弱，产量低而不稳，农民生活贫困；二是水土流失和风蚀沙化严重，难以持续发展。以山西为例，每年随雨水流入黄河、汾河的泥沙量达亿吨，其中带走有机质万吨，氮磷肥料万吨，相当于一年的化肥施用量。大量水土流失不仅导致土壤肥力下降，而且蚕食耕地。风蚀沙化则是我国北方旱区近年来更为突出的问题，沙尘暴发生的频率愈来愈高。据统计，我国发生沙尘暴次数逐年上升，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。从20世纪90年代开始，我国就不断进行各种旱地增产耕作技术的试验研究。随着人们对旱地农业认识的逐步深入，以覆盖或减少耕作为内容的试验研究工作，取得了显著的效果。但是试验研究仍主要着眼于增产方面，没有同时对技术和环境保护功能开展系统性的试验研究。因此，试验研究能同时满足生态环境保护和增产增收的耕作技术就成为当前迫切需要解决的问题。我国是一个多山的国家，全国 2330 多个县级行政区中，有 69%位于山区和山区，在山区居住着全国三分之一的人口，拥有全国 40%的耕地，生产三分之一的粮食。山地丘陵占土地总面积的三分之二，其中 16°－25°之间的耕地有 3214 万公顷，约占耕地总面积的四分之一。我国也是一个干旱缺水的国家，水资源人均占有量仅占世界平均水平的 1/4，在全国耕地面积中有一半左右属于无灌溉条件的旱地，这些地区的农作物产量低而不稳，农村经济的发展受到了较大的制约。因此，发展旱作节水农业已成为我国发展可持续农业生产中的一项重要战略任务。机械化旱作农业技术的进步和发展关系到中西部旱作地区农业生态的保护和环境资源的进一步开发与利用，也关系到这些地区农民收入和生活水平的提高。我省地处西北内陆地区，属青藏、蒙新、黄土三大高原的交汇地带，分属长江、黄河、内陆河三大流域，是地域辽阔、地形复杂、资源丰富的大省。土地总面积42.58万平方公里，人口2561.5万，截至2000年底，全省共有耕地7433.55万亩，人均占有耕地2.9亩，高出全国人均占有耕地的近一倍。甘肃地形狭长，山地和高原占全省国土面积的70%，戈壁和沙漠约占15% ，大部分地区干旱少雨，且蒸发量大，由于山地、坡地、薄地的比重大，数量上的优势被质量上的劣势所抵消，土地资源并不占优。长期以来，由于挤占耕地、乱垦荒地的现象没有得到有效制止，开垦的荒地由于粗放经营和撂荒，造成新的植被破坏和水土流失。从60年代初期起，全省耕地面积每年减少约0.93万，并随着人口的增加，人均耕地面积仍在逐年下降。在这种形式下，我们要提高人均粮食产量，就要实施农业机械化，但对于我省这种耕地现状，实施大型播种机械难度很大。为了适应我省山区地貌，甘肃农业大学工学院设计出的山地免耕播种机，具有结构简单、功率消耗小、体积小等特点，对在我省山区推广农业机械化相当有利。 1.2保护性耕作技术介绍 早期的传统耕作是对土壤多次耕翻耙造成一个疏松的耕层，冬季裸露休闲，土壤得不到保护，这是我国水土流失和严重风蚀的根源。因此要从改革耕作制度入手，对传统耕作方法全面改进，大力推广保护性耕作。保护性耕作被联合国粮农组织命名为“Conservation Agriculture”，定义为“A set of principles to reduce los