毕业设计说明书49079.doc

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1、 14 届毕业设计果园深松机设计 说明书 学生姓名 况宗明 学 号 8011210233 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 14-2 指导老师 万畅 日 期 2014年6月 塔里木大学机械电气化工程学院制 摘 要果园深松机是在翻耕基础上发展起来的一种适合于早地的保护性耕作方法。深松作业可以打破犁底层，在不翻动土壤的前提下可有效改善土壤的透水、透气性能。为植物根系提供更大的伸展空间。本文针对普通深松机械作业中存在的牵引阻力大、土壤松碎效果差等问题。松土方式主要有挤压松土和振动松土两种形式。我国研制的深松机采用的深松部件主要有：凿形铲深松器、振动鼠道式深松器、弯

2、腿犁型深松器、可调翼铲深松器和全方位深松器。这些机型各具特点，在实际生产中均在使用。但深松所消耗的功率，与深松深度之间的关系，以及机组前进速度与功率消耗的关系尚不明确，这给深松机的动力配套带来了一定的困难，进而影响了深松机的推广应用。我所研究的深松机是基于自激振动原理的振动式深松机。深松铲形式为窄凿型，能最大限度地保护土壤、减少水分蒸发。样机在30 cm耕深时振动作业与无振动作业的牵引阻力对比试验表明，振动深松作业可有效降低机具牵引阻力，降阻幅度可达1318。为植物根系提供更大的伸展空间它不需要年年平翻土地，而是用深松铲，每间隔3570cm，做宽6cm、深30cm的条状松耕，逐年交替进行，使耕

3、地的土壤有松有实，不乱耕层，营造“虚实并存”的耕层，协调土壤的水、肥、气、热状态，达到调节土壤三相比、改善耕层结构、减轻土壤侵蚀、提高土壤蓄水抗旱能力的目的，进而为作物发育生长创造良好的土壤环境。深松的特点是：松前土壤较硬，人土难；要求松后地表平整，利于后续播种作业。此款深松机就是综合以上几种类型的深松机的特点，此款深松机解决了松前土壤较硬，人土难；要求松后地表平整，利于后续播种作业的问题。这款深松机将推动深松作业机械在国内一股新的浪潮。关键词： 凿刀；弯刀杆；预压簧；弹簧拉杆；预压杆。In this paperOrchards deep loosening machine is develo

4、ped on the basis of ploughing a conservation tillage methods suitable for early. Can break the plough deep loosening homework, on the premise of not turning the soil can effectively improve the performance of waterproof and breathable on the soil. Provide greater stretch space to plant roots. Based

5、on ordinary deep loosening machinery operation of traction resistance issue such as difference of large, loose soil crushing effect. Digging ways mainly have squeezed and vibration digging dirt in two forms.In our country developed deep loosening machine adopts the deep loose parts mainly include: a

6、 chisel shovel deep loosening device, vibration mole deep loosening device type, curved legs plough deep loosening device, adjustable wings shovel deep loosening and all-round deep loosening device. A characteristic to these models, are in use in actual production. But the power consumed by a deep s

7、igh, and the relationship between the depth of the deep loosening, and the relationship between the unit speed and power consumption is not clear, it brings deep loosening machine power supporting certain difficulties, then influence the deep loose machine popularization and application. I studied d

8、eep loosening machine is based on the principle of self-excited vibration of the vibrating deep loose machine.Deep loosening shovel form for narrow chisel type, which can maximize the protection of soil, reduce moisture to evaporate. Prototype in 30 cm deep tillage vibration assignments and no vibra

9、tion during operation of the traction resistance contrast test showed that deep loosening operation can effectively reduce the vibration machine traction resistance, the drag reduction rate can reach 13% 18%. Provide greater stretch space for plant roots it doesnt need to flat land, year after year

10、but with deep loosening shovel, 35-70 cm intervals, do 6 cm wide and 30 cm deep strip tillage, alternates year by year, make the farmland soil has loose solid, not disorderly fall, build nakedness coexist top layer, coordination of water and fertilizer of soil, air, thermal state, compared to adjust

11、 soil three, improving the structure of the top layer, reducing soil erosion, increase soil water storage ability of purpose, then ? in the development of crop.Key words: chisel; Machetes rod; Preloading spring; The spring rod; Preloading.目 录 1课题背景及意义51.1犁底层的危害51.2深松的作用62国内发展现状73国外发展现状73.5直立式铲柄93.6圆

12、弧形铲柄94深松铲结构的研究现状94.1 现有深松铲的种类94.1.1凿形铲尖104.1.2箭形铲尖104.1.3双翼形铲尖104.2.1深松铲特点115深松机结构和原理115.1深松机结构115.1深松机原理125.2零件材料明细12表1零件明细表135.3技术参数136软件介绍136.1 Solidworks软件简介136.2 特点146.3 零件建模147基于solidworks的有限元分析147.1土壤参数147.2凿刀力学147.3土壤耕作阻力147.4凿刀有限元分析157.5弯刀杆有限元分析17结 论19参考文献201课题背景及意义 传统的耕作方法还会加剧犁底层的形成。犁底层是当今

13、世界农耕的一大公害，我国旱作土地普遍存在犁底层。犁底层，又称作“亚表土层”，是位于耕作层底部较为坚硬的土层，由耕作时土壤长期受到犁的挤压、车轮碾压以及降水时黏粒随水沉积所致。 犁底层一般距离地表 1215cm，厚度约为 810cm，最厚可达到 20cm，其结构多半为片状、层状或大块状结构，其容重较大、总孔隙度较小。1.1犁底层的危害 1.1.1由于犁底层较为坚实，作物的根系不能下伸穿过犁底层，而只能在犁底层上方的土壤卷曲生长。由于犁底层的阻隔，雨水不能及时入渗，而形成地表径流，导致水土严重流失；当干旱缺水时，犁底层以下土层中的水分又不能上升，无法提供给作物的生长所需要的水分。1.1.2犁底层使

14、土壤中气、热交换不充分，无法为作物提供充分的氧气，也不利于土壤中 CO2、CH4、H2S 等有害气体的排除。1.1.3犁底层阻碍植物根系的正常新陈代谢和其它生理功能，影响土壤中有益微生物的生存和繁衍，导致土壤肥力下降。1.1.4为了避免翻耕造成的水土流失，以及加剧犁底层的形成，有必要采取适当的深松作业。深松技术是随着少耕、免耕而发展起来的一种代替传统耕作的技术，是旱地保护性耕作体系中的一项重要技术措施。1.2深松的作用1.2.1可以打破坚硬的犁底层，加深耕层，同时又不翻转土壤，保持地表覆盖，减轻土壤风蚀，改善土壤结构，提高耕作层肥力，提高耕地质量。1.2.2可以使土壤疏松，增加土壤表面粗糙度，

15、有利于雨水的入渗，阻碍雨水的径流，从而减少土壤水蚀，增强土壤蓄水能力。1.2.3有利于土壤的气体交换，促进好氧性微生物的活化和矿物质分解，因而有利于培肥地力。可解决传统翻耕作业存在的作业成本高、动力消耗大等问题。1.2.4改善作物根系生长环境，有利于农作物根系发展，与传统耕作方法相比，可以大幅增加作物的产量。大量研究表明，深松技术对各种作物均具有不同程度的增产作用，同时使作物的品质也相应得到了改善。采用振动的方式可以使深松机具产生一定频率的振动，使土壤疏松，从而达到减少阻力的目的，这种振动减阻的方法己被国内外众多研究者所认可。另外，基于深松铲形状的变化来减少深松阻力的研究也已取得很大的进展，特

16、别是目前随着仿生技术的发展，仿生减阻技术也融入深松机的设计中。现有的“仿生减阻深松铲柄”是通过模仿某些土壤动物的爪趾结构形态，经等比例放大设计出的一种比传统深松铲柄具有减阻效果的曲线结构。其曲线是用与耕深有关的多项式方程制得的曲线，因此，当耕深发生变化时，对应的铲柄结构参数将随之改变，产生一个耕深要求对应一个铲柄现象。另外，由于土壤动物是通过爪趾的刨、钩、抓等动作将土壤切碎、运走，而深松机具通常是通过深松铲的移动进行作业，与土壤动物爪趾的运动不同。因此，除了模仿爪趾的结构形态，还要考虑作业时的姿势及适应的深松深度。本论文研究的目的是针对现有技术中存在的不足，研究新型结构的耕作阻力小、适应深松深

17、度大的通用减阻深松铲，并与振动式深松技术有机的结合起来，探讨减少深松阻力的更为有效的方法。本论文研究结果不仅为新型深松铲的设计及研究提供理论依据，为振动深松机技术的发展提供一定的研究基础，并将丰富深松减阻技术，也对深松作业的节约能耗具有重要意义。 深松技术在国内外已得到了广泛应用，并在农业生产中发挥越来越重要的作用，为农业可持续发展提供了一项技术保障。但是现有的深松机具大多具有工作阻力大、耗能多等问题，不仅耗费大量的燃料、浪费动力机械，而且在一定程度上影响了深松技术的应用。特别是随着深松深度和机器前进速度的增加机具牵引阻力显著增大，因此，如何在保证工作质量的前提下减少深松阻力、节约能源已成为一

18、项重要的研究课题。 深松铲是深松机具上实现疏松土壤，打破犁底层，不翻转土壤的保护性耕作机具，主要由深松铲柄和铲尖组成，由于深松铲的切土、破碎和松动土壤的过程是同时进行的，其结构形状对深松机具的土壤耕作阻力影响很大。深松铲尖是深松铲重要组成部分，现有的深松铲尖主要有凿形、箭形和双翼形，铲尖结构对入土性能、松土范围和耕作阻力也具有较大的影响。特别是用深松铲进行深松作业时铲尖处的土壤坚实度较高，耕作阻力也较大。 研究人员针对深松铲的结构特点和作业条件，开发了多种脱附减阻的经典方法，如改善粘附界面的充液、充气和加热法、电渗法、表面改形与改性法等。这些方法对触土部件的脱附减阻具有较好的效果，但仍满足不了

19、工程实际的需求。国内外对于将振动技术用于耕作机械上已进行了很多尝试，对振动式深松机也进行了一定的研究。2国内发展现状 当前,在生产中所应用的深松方法主要有:间隔深松,垄沟深松,全面深松等。深松作业机具的深松铲按结构原理的不同则主要可分为:1、凿型2、箭型3、双翼型。 国内研究的实用于保护性耕作的深松机主要有中国农业大学研制生产的ISQ-250型的全方位深松机,其技术规格如下:配套动力为东方红75型拖拉机,悬挂方式为三点悬挂式,深松部件的数目为两组,深松深度从40至50cm,工作宽幅为1.44cm,松土系数为0.63至0.77,早在九十年代由隶属于中国农业大学的旱地保护性耕作课题组就设计出了可调

20、翼式深松机。该类型的深松机由三个可调翼式深松铲组成,该深松机采用的是双梁结构,双梁结构的采用就是用以增大相邻两个铲柄之间的距离和提高秸秆的通过性能。可调翼式深松伊铲的结构是由一个深松铲柄和2个可调翼组成,两个翼与铲相互对应地安装在深松铲柄的两侧,并且需要保证两个翼伊的铲尖横向距离为六十公分。安装翼铲后为了方便调节翼铲,可以把深松铲的铲柄部分设计为竖直并且带有数个相等间距安装孔的立柱,并且在设计时将铲翼的入土角设计为170,这样是为了确保深松铲在入土后,翼铲部分仍然具有相当的入土趋势,其结构见图还有IZSS-400-3(5)型振动松鼠道犁,振动深松部机的主要部件为振动柱和主铲柱,振动时,靠近铲的

21、部分的振动柱前行开刃,下连凿头,利用四杆机构与主铲相连,其松土的深度可达50至60cm。 深松铲是深松机械的重要工作部件,深松铲的作用简言之为上方翻耕,下方松土。它的作用是对耕作层以下5至15cm的较为坚硬的土壤进行疏松,而不扰动上层土壤。深松铲在配置时应注意其横向配置及纵向配置。 横向配置:当深松作业为全面深松时,深松铲柄的横向间距理应保持在松土的范围内相互衔接,必要时须有一定的重复;当深松作业为行间深松时,应以不伤苗根为限度进行松土。深松铲在工作状态时对土壤的作用范围直接与深松铲的铲柱有关,产柱越宽深松铲的松土范围就越大,反之越小。但当深松铲的耕深较大时,铲柱宽度对土壤松土范围的影响则不显

22、著。3国外发展现状3.1在加拿大，Harrison设计了一种弯折450角的弯腿犁,见图1,弯折部分具有150的起土角,利用起土角取代凿形齿进行碎土并提高机具的入土性能。这种弯腿犁的牵引能耗与传统的竖直式心土犁相似, 但其松土碎土的效果更好,在间距相等的情况下。若保持相同的作业效果,则弯腿犁的间距可以增大,即在同样的条件下,其耕幅可以提高,因此弯腿犁具有更高的能源利用率。若在同一机具上采用左右向弯腿犁配置,则可以消除由于弯折部分所引起的侧向力。图1弯腿梨的形状及尺寸3.2在日本，Sakai等人设计了与中型拖拉机(3045 kW)配套的四铧振动深松机(vibrating subsoiler)并对其

23、进行了试验(1993),确定了最佳参数。当齿尖的振幅为50 mm,振动频率为314 Hz,振动角为300时,其牵引力比刚性深松机减少40%，而总功率仅增加2%左右。其结构见图2。图2 振动深松机的结构见图1、 减速箱 2、链传动 3、被动工作部件 4、主动工作部件3.3为了提高拖拉机发动机功率的利用率,美国的Shiners等人设计了一种主被动联合耕作机具(combining active and passive tillage elements),。这种机具由主被动联合耕作机的减速箱链传动连杆凿形齿凿铲式被动工作部件和两个旋转式主动工作部件组成。旋转耕作部件是由动力输出轴通过锥齿轮减速器和链传

24、动驱动的,正向旋转,因此它的牵引阻力为负值,即它本身对机具产生一个驱动力。这样整个机组的总牵引阻力大大减少。与仅安装有4个被动工作部件的机具相比,主被动联合耕作机具的总功率下降31.8%,但其牵引阻力则下降了87%,拖拉机的打滑率下降了57%,发动机功率利用率提高了34%。事实上，该机还不能算为深松机,因为试验耕深只达到23cm， 30cm以上试验耕深还未见报道。从理论上讲，通过改变耕深、吃刀量、主被动工作部件的配置及间距等，可以实现拖拉机零牵引阻力耕作，这些都有待于进一步地深入研究。3.4美国对深松技术的研究己经相当完善,这都是源于美国是最先倡导保护性耕作技术的国家5。早在1943年,美国俄

25、亥俄州的农民进行了对传统耕作的改良实践,方法是只用圆盘进行土表的耕作,来代替原有的犁翻耕。此举有效的减少了水土的流失。从此保护性耕作的方法与技术的研究在全世界范围内积极地开展。目前，在美国和西欧等国家，深松机具已经形成系列主要有主被动联合耕作机，振动深松机和弯腿。其松土方式主要有挤压式和振动式两种形式。3.4.1两个凿刀式被动工作部件和两个旋转式主动工作部件组成的主被动联合耕作机。旋转耕作部件的动力输出是通过齿轮减速器和链传动驱动的。3.4.2振动深松机则是配套的四禅振动(Vibratingsubsoiler)。 3.4.3弯腿犁是由加拿大人Harrison设计的,弯折450的弯腿犁,弯折部分

26、具有150的起土角,该起土角能取代凿形齿进行碎土。3.4.4在美国的西南部土壤压实的现象较为普遍并且限制着土壤工具的发展,经常使农作物遭受干旱。此时线性深松法就成为符合海岸平原地理特征的行之有效的耕作方法(Campbell et al.,1974; Box and Langdale, 1984; Raper et al., 1994; Raper et al., 1998;Busscher and Bauer, 2003; Raper, 2005; Raper and Bergtold, 2007 )。然而大量的粘黏性土壤在耕作的过程屮会粘附在深松铲铲柄部分,促使深松铲进入垄沟,线性方法可以打

27、破这种土壤粘连的现象。处于表层土壤下层的耕作土壤其粘连的性质与圆锥指数。深松铲的种类很多，一般由铲柄和铲尖所构成。现有深松铲的铲柄主要有直立式和圆弧形铲柄两种。3.5直立式铲柄直立式铲柄的制作工艺较为简单，安装方便，而且其易于受力平衡，可减小偏牵引力，使工作更稳定，但铲柄的工作阻力较大且容易挂草，其结构如图 3所示。作阻力过大、耗费大量能源，影响深松效果，而且现有深松铲的适应范围较小，不能满足在不同耕深的深松要求。为此，很多研究者针对深松铲的结构设计进行了研究。早在60年代，已经有研究者对比了直线形耕作部件和弯曲形耕作部件的工作阻力，结果表明，弯曲形耕作部件的水平方向工作阻力比直线形耕作部件要

28、低 7%20%。3.6圆弧形铲柄圆弧形铲柄的工作曲面为圆弧形，中间部分接近于直线，这种圆弧形结构使其具有较好的切土能力，而且不易挂草，深松效果较好，其结构如图4 所示。圆弧形铲柄按重量分可分为轻型和中型两种。 图3 直立式铲柄示意图 图4 圆弧式铲柄示意图4 深松铲结构的研究现状4.1 现有深松铲的种类 深松铲的种类很多，一般由铲柄和铲尖所构成。现有深松铲的铲柄主要有直立式和圆弧形铲柄两种，铲尖主要有凿形铲、箭形铲和双翼形铲。4.1.1凿形铲尖 凿形铲尖可适用于全面深松和行间深松，其结构如图5所示。凿形铲尖深松铲具有结构简单、工作阻力小、强度高等优点，但深松效果不佳。图5 凿形铲尖示意图4.1

29、.2箭形铲尖 箭形铲尖的外形为无铲翼的箭头形，宽度大于凿形铲尖，其结构如图6所示。箭形铲尖易于切断草根，有利于疏松表土，工作阻力小，深松效果好，而且强度较高。但箭形铲尖的制造工艺较为复杂，用料也比凿形铲尖多。图6箭形铲尖示意图4.1.3双翼形铲尖 双翼形铲尖的结构如图7所示。双翼形铲尖的宽度较大，松土范围也较大，而且切土能力强，但双翼形铲尖的工作阻力较大，制造铲尖所要求的强度也较高。图7 双翼形铲尖示意图 通过研究论文了解到，深松作业可大幅度提高作物产量，特别是深根系作物的产量。但是，目前深松机械作业普遍存在牵引阻力大、土壤松碎效果差等问题。针对这些问题结合，对振动式深松铲式和可调翼深松铲两种

30、深松器的结构和动力匹配关系的研究，再进一步优化机械结构，从而为提高整机的动力性和经济性提供依据。本文将以振动式深松机为题进行深入研究。目前我国深松机总体水平较发达国家要低，因此市场竞争力不强。4.2.1深松铲特点由于深松铲在深松作业时所受阻力较大，因而容易产生变形。 刀铲入土时，入土阻力变化时会造成深松深度不一致，容易引起机架管梁倾斜、偏牵引等。 深松铲耕深较大，而且所受阻力按非线性增大，因而容易磨损。 深松铲耕深较大，而且所受阻力按非线性增大，因而容易磨损。 结构不合理，部分参数设计不当，严重影响工作性能；同时一些参数之间以及与结构形状配合不当，引起牵引力增加、深松效果不佳。 目前深松铲不能

31、满足不同土壤及不同条件下对深松铲的不同要求。 目前深松铲的使用寿命较短，使用材料不合理等。 通过对相关的学术论文研究比较，针对新疆本土的土壤实际情况（土壤沙化比较严重，土壤以板结，板结土块易碎的特点）本设计选用了以凿刀和弯刀柄为主要工作部件；利用凿刀采用的50Mn钢材结构简单、工作阻力小、碎土效果好、强度高、耐磨性好的优点；并且凿刀采用了双刀尖结构，若一端磨损，可以换用另一端继续工作，提高了使用效率，增加凿刀的使用寿命；其次是采用的弯刀柄是采用的65Mn钢，这种材料具有韧性好，抗屈服能力强等特点，恰好可以为松土产生自激振动的动力，这也是本设计的一个优点，没有外加振动源，减少了能量的损耗，能量得

32、到了充分的利用，提高了工作效率。5深松机结构和原理5.1深松机结构图8 深松机三维图1、 限深轮 2、限深连接件 3、限深支架 4、弯刀杆卡板 5、弯刀杆 6、槽形连接板 7、预压簧8、 弹簧盖 9、预压连接件 10、预压杆 11、斜拉杆 12、主斜梁 13、附悬架 14、v形连接板15、 槽形板 16、附斜梁 17、主梁 18、弯刀柄销 19、弯刀杆 20、凿刀 21、限深横梁5.1深松机原理本机械通过拖拉机三点悬挂，带动凿刀松土，通过分散的七把凿刀把坚硬的泥土碎化，其中弯刀杆是采用具有韧性和强度都比较高的65Mn钢，弯刀柄会在外界泥土的阻力和预压簧的相互作用下，以弯刀卡销为轴做微量摆幅振动

33、，以此来增加碎土的效果。当深松机的工作部件为非振动普通深松铲时，工作部件的切土、破碎和抬升土壤的过程是同时进行的。在工作部件切削力的作用下，土壤沿剪切面周期性断裂，并被部件提升。当深松机工作部件改为振动部件时。切土、破碎和抬升土壤的过程被分为不同的阶段。由于振动作用，使工作部件上产生较有利的切削条件及对土壤破碎有利的受力状态，其中部分阻力由振动部件的振动作用所承担，降低了牵引阻力。当工作部件刃口切开土壤后，由于垂直加速度的作用，使部件上方的土壤向上做加速运动，使土壤从部件上浮起。这时作用于部件上的力几乎与运动方向垂直，所产生的牵引阻力合力很小。振动碎土有利于减少坷垃形成，便于播种；边深松边振动

34、，容易形成垂直方向上实下虚与水平方向虚实间隔相结合的虚实并存格局，土壤膨松度增加更有利于增肥地力、蓄水保墒、促进作物根系生长；同等深松效果，振动深松对地表土层翻动少，对土壤持续实施冲击切割，功率消耗明显降低；能够从根本上解决地表秸秆、柴草对深松作业的影响，更适合在保护性耕作中运用。 本设计针对新疆本土的土壤实际情况（土壤沙化比较严重，土壤以板结，板结土块易碎的特点）本设计选用了以凿刀和弯刀柄为主要工作部件；利用凿刀采用的50Mn钢材结构简单、工作阻力小、碎土效果好、强度高、耐磨性好的优点。其次是采用的弯刀柄是采用的65Mn钢，这种材料具有韧性好，抗屈服能力强等特点，恰好可以为松土产生自激振动的

35、动力，这也是本设计的一个优点，整机结构简单、调整方便，没有外加振动源，减少了能量的损耗，能量得到了充分的利用，还有就是凿刀分散布置，提高了土块碎化工作效率。5.2零件材料明细表1零件明细表序号名称数量材料备注1限深轮2灰铸铁HT200GB/T9439-19982限深支撑245#钢GB/T699-19993限深连接件245#钢GB/T699-19994限深横梁245#钢GB/T699-19995主梁245#钢GB/T699-19996预压杆745#钢GB/T699-19997预压簧765Mn钢GB/T 2089-19948预压连接件745#钢GB/T699-19999斜拉梁连接螺栓M161100

36、6GB /T5781-2000 M16X108 4.810斜拉梁连接螺母M1611006GB /T5781-2000 M16X108 4.811平垫圈M161Q235AGB/T 848-200212弹簧垫圈M16165#钢GB/T 2089-199413主斜架245#钢GB/T699-199914附斜架245#钢GB/T699-199915斜拉杆1445#钢GB/T699-199916槽形板445#钢GB/T699-199917槽型连接板745#钢GB/T699-199918弯刀杆765Mn钢GB/T 2089-199419副悬架245#钢GB/T699-199920V形连接板1145#钢GB

37、/T699-199921凿刀750MnGB/T5680-201022弯刀杆卡销745#钢GB/T699-199923弯刀杆卡板745#钢GB/T699-199924M12通用螺栓771006GB /T5781-2000 M16X108 4.825M12螺母771006GB /T5781-2000 M16X108 4.826M12平垫圈77Q235AGB/T 848-200227M12弹簧垫圈7765#钢GB/T 2089-19945.3技术参数外形宽度:200cm 作业宽度：180cm凿刀个数： 7 作业深度：20-25cm刀体宽度：6cm 整机重量：150kg要求配置动力：50/70HP 预

38、压簧压力:20N/cm26软件介绍6.1 Solidworks软件简介SolidWorks公司成立于1993年，SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技

39、术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。6.2 特点 对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWork

40、s ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。6.3 零件建模 SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模

41、功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。7基于solidworks的有限元分析7.1土壤参数 碎土率：76.1% 深松前后土壤坚实度743.04KPa 246.6KPa 土壤蓬松度14.3% 270C 抗剪强度10.12KPa 硅质纯沙土 3.8磅/平方英尺=18.38Kg/m2 砂土粒级0.25-0.05 容重 = 1.460 g/cm2 质量 = 47567.032 g=47.567Kg 体积 = 32580.1

42、59 cm3 表面积 = 8954.336 cm2 撕裂面面积:3690cm27.2凿刀力学 刀体倾角：300 刀宽：60mm S=Ptg+C 公式【1】 经过查表得知: =300 因为土壤粘性较低 C=0 S=466.1566tg300=269.127N 总阻力1890N 拖拉机选用50Hp 工作速度：30Km/h=8.33m/s 生产率54hm2/h7.3土壤耕作阻力 土壤的位移阻力用抗剪强度表示 抗剪强度：一定压力下，土壤剪应力的大小。 垂直载荷与土壤剪应力关系 计算公式：S=Ptg+C S-土壤剪应力 P-垂直载荷 tg-内摩擦系数 -内摩擦角 C-土壤粘结力 砂土为22370 C为0

43、 粘土7220 C较大在塑性范围内耕作，在压力和剪力作用下，土壤出现粘闭现象，孔隙度减小，孔径变小，无效孔隙增大。 7.4凿刀有限元分析由于solidworks是材质库采用的美国牌号，而且好多需要的材料都没有，于是就任意选了一个材料。有限元分析说明：凿刀采用螺栓固定，以垂直于刀刃表面加3000N。图9 静态受力分析图9显示应力分析： 屈服力：7.1x108 N/m2 可见工作阻力没有超过屈服力第一颗M12通用螺栓的螺栓孔处存在应力集中，刀具可以正常工作。图10静态位移分析图10显示最大位移在凿刀刀尖处。图11静态应变分析 图11显示最大应变发生在第一颗M12通用螺栓的螺栓孔处，静态加载后，变形

44、量符合设计要求。7.5弯刀杆有限元分析有限元分析说明：弯刀杆与凿刀采用螺栓固定，以垂直于刀刃表面加力270N，所以弯刀杆也受力270N。图12 弯刀杆的静态应力分析 图12可以看出刀杆的屈服力为4.6x108 N/m2，整个零件没有超过屈服极限，但是应力主要集中弯刀卡销作用处，此处是零件应该加固的。图13弯刀杆的静态位移 图13可以看出静态位移发生在弯刀杆末端到第二颗螺栓孔处。图14弯刀杆静态应变由此图可以看出弯刀杆末端变形最大，但是没有超过屈服极限，但是在弯刀卡销的地方应变最大。图15此图为超载加力，所加力为50000N，其中红色部分已经完全超过了屈服极限。结 论 论文以深松机关键部件深松铲铲头、铲柱和连接装置为研究对象，运用现代设计方法，将经验设计、三维造型与有限元方法有机结合。在进行了方案设计、动力学分析的基础上，通过三维实体建模、有限元仿真分析，找出问题的所在，改进设计，得出了最优的设计方案，最终直接导出指导生产的工程图。本文主要结论如下：（1）运用solidworks软件完成了三维实体造型，并且得到了深松铲铲头、弯刀杆以及连接装置的三维实体模型； （2）利用solidworks自带工程