浅谈全方位深松机的设计与优化

土壤深松作业是指运用大型拖拉机牵引深松机具进行行间（行间距为40～60cm）或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术。土壤深松作业是农业耕作技术领域的一种新的耕作模式，深松机是保护性耕作机具之一， 深松后的土壤具有明显的蓄水保墒和增产增收效果。采用深松技术是我国旱作地区农业持续发展的重要途径， 但国内现有的深松机工作阻力和能耗都较大。 

　　1.研究的背景和意义 

　　1.1 我国耕作现状 

　　我国是人口众多的农业大国，传统的耕作方式越来越不适应现代农业的发展需要。在传统农业的耕作制度下，旱作农业耕地的土壤侵蚀严重，耕地退化、沙化严重，从而造成土壤蓄水、储肥等能力降低，进而造成农作物产量的大幅度降低。特别是近年来，伴随着气候的变化、反常，如沙尘暴、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等，在很大程度上限制了我国旱作农业的发展以及该地区农作物的产量，造成了巨大的损失。另外，由于受不同地区土壤湿度、容重、硬度等土质因素及地表植物的影响，造成土壤比阻不同，而且犁底层深度也不尽相同，这就使得同一种机具无法在不同地区通用。 

　　1.2 深松机研究现状 

　　相比较发达国家而言，国内深松机具的研制起步较晚，主要研究领域为振动式深松机振动机理及应用效果的研究、深松铲铲形的设计与优化、对于深松机缠绕堵塞问题的解决、深松机工作状态与受力分析等。目前，国内的深松技术也取得了很大进展。全方位深松技术是在传统耕作技术基础上改进形成的一种新的耕作方法，它能够增加土壤的孔隙度，加快土壤空气和大气的交换，使土壤微生物活动旺盛，达到作物增产的显著效果。在设计方面，国内也开始采用现代优化手段对深松整地作业机械进行优化，并取得了较好的效果。但这些设计大多是针对某一部件（如深松铲）或某些运动参数的设计与优化，没有一种针对保护性耕作的深松整地机械的整体设计，也没有形成系列化和参数化，应用范围较窄。 

　　1.3 研究内容及方法 

　　本研究采用理论分析与试验相结合、传统设计与现代设计相结合的方法，设计了一种加装碎土辊和圆盘刀的振动式深松整地联合作业机。借助于CAD和Pro/E技术完成二维图形的绘制和三维建模，运用有限元理论，借助有限元分析软件对设计进行模拟和仿真，并利用Pro/E软件的二次开发技术完成关键部件的参数化设计。随着现代设计方法的广泛应用与软件的迅猛发展，可以直接进行三维建模，然后对实体模型进行仿真、虚拟装配、形态和模态分析等，确定设计是否满足要求。然后，再通过三维建模软件直接生成二维平面视图。