淺談全方位深松機的設計與優化

土壤深松作業是指運用大型拖拉機牽引深松機具進行行間（行間距為40～60cm）或全方位深層土壤耕作的機械化整地技術。土壤深松作業是農業耕作技術領域的一種新的耕作模式，深松機是保護性耕作機具之一， 深松后的土壤具有明顯的蓄水保墑和增產增收效果。采用深松技術是我國旱作地區農業持續發展的重要途徑， 但國內現有的深松機工作阻力和能耗都較大。 

　　1.研究的背景和意義 

　　1.1 我國耕作現狀 

　　我國是人口眾多的農業大國，傳統的耕作方式越來越不適應現代農業的發展需要。在傳統農業的耕作制度下，旱作農業耕地的土壤侵蝕嚴重，耕地退化、沙化嚴重，從而造成土壤蓄水、儲肥等能力降低，進而造成農作物產量的大幅度降低。特別是近年來，伴隨著氣候的變化、反常，如沙塵暴、厄爾尼諾現象、拉尼娜現象等，在很大程度上限制了我國旱作農業的發展以及該地區農作物的產量，造成了巨大的損失。另外，由于受不同地區土壤濕度、容重、硬度等土質因素及地表植物的影響，造成土壤比阻不同，而且犁底層深度也不盡相同，這就使得同一種機具無法在不同地區通用。 

　　1.2 深松機研究現狀 

　　相比較發達國家而言，國內深松機具的研制起步較晚，主要研究領域為振動式深松機振動機理及應用效果的研究、深松鏟鏟形的設計與優化、對于深松機纏繞堵塞問題的解決、深松機工作狀態與受力分析等。目前，國內的深松技術也取得了很大進展。全方位深松技術是在傳統耕作技術基礎上改進形成的一種新的耕作方法，它能夠增加土壤的孔隙度，加快土壤空氣和大氣的交換，使土壤微生物活動旺盛，達到作物增產的顯著效果。在設計方面，國內也開始采用現代優化手段對深松整地作業機械進行優化，并取得了較好的效果。但這些設計大多是針對某一部件（如深松鏟）或某些運動參數的設計與優化，沒有一種針對保護性耕作的深松整地機械的整體設計，也沒有形成系列化和參數化，應用范圍較窄。 

　　1.3 研究內容及方法 

　　本研究采用理論分析與試驗相結合、傳統設計與現代設計相結合的方法，設計了一種加裝碎土輥和圓盤刀的振動式深松整地聯合作業機。借助于CAD和Pro/E技術完成二維圖形的繪制和三維建模，運用有限元理論，借助有限元分析軟件對設計進行模擬和仿真，并利用Pro/E軟件的二次開發技術完成關鍵部件的參數化設計。隨著現代設計方法的廣泛應用與軟件的迅猛發展，可以直接進行三維建模，然后對實體模型進行仿真、虛擬裝配、形態和模態分析等，確定設計是否滿足要求。然后，再通過三維建模軟件直接生成二維平面視圖。