一种旋耕兼犁耙互换式的四驱微耕机设计

摘 要：微型耕耘机简称微耕机、田园管理机，主要用于水田作业、旱地耕整、田园管理、设施农业等耕耘的机械产品，运用于山区、丘陵及平原地区。截止到2014年，微耕机的市场面临前所未有的危机，包括微耕机市场的饱和、巨大產能的过剩、微耕机使用场地的耕地面积逐年减少、农村人口城镇化因素的干预等，大量销售的模式已经受到一定的牵制。企业纷纷探索一种走技术创新、驱动创新、改进质量的效益道路。

关键词：微耕机；市场饱和；技术创新

目前，微耕机体积小，调整容易、操作简单，底盘部分配上相应的发动机和农机具后即可实现抽水、旋耕、犁耙、开沟、起垄等功能，广泛被应用到大棚、果园及小田快的土地，设置被用于小型运输等，深受广大农户的欢迎。

1 微耕机的设计阶段

微耕机的整体设计阶段，从第一代效仿牛耕的犁耙款式开始（即机子底盘通过大轮子在水田行走时，后挂单桦犁翻土后换深耕耙的作业方式）逐步演化第二代链条或半齿轮传动的旋耕款式，该款式虽然仅仅属于单箱体且不带有内置左右转向功能，因耕作体积小、重量轻、效率高、油耗低特点没有被淘汰；农户对微耕机的独立离合器控制提出了更高要求，第三代带转向功能全齿轮微耕机诞生了，其优势为消除了皮带“被吃”的现状，淘汰一批压带离合的控制方式微耕机，第四代前旋后驱或者前驱后旋微耕机诞生在一定程度上提高了微耕机的驱动技术水平，其设计理念为在原有微耕机一个箱体需要承担旋耕兼行走不稳定缺席上将两者功能分别运用在不同的箱体上得到释放，旋耕专一由前旋耕箱担任，行走功能留给后变速箱，在山区坡地上犹豫一辆微型“四轮”车子一般通过独立离合控制提高陡坡的安全系数，从而真正意义上解放用户的劳动力。以上每个阶段微耕机都只能实现单一旋耕和犁耙的方式，却没有在配件的资源上进行整合，对此，桂林电子科技大学信息科技学院工程教师张文源作为校企特派员，与广西陆川县永发机械有限公司技术员开展研发合作（广西陆川永发机械为星火技术型企业专门从事农业机械化研究开发30年），通过校企合作，走访广西、广东、云南、海南、江西等多个地方测试研究，根据农户的使用需求研制一种既可以旋耕、也可以犁耙的多功能互换性前旋后驱四驱双箱体微耕机，其型号为1WGQ4型，目前逐步完善其外观设计及功能使用。

2 旋耕和犁耙模式的对比

2.1 旋耕和犁耙作业的基本形式

微耕机的工作方式分旋耕和犁耙式（传统犁耙款被称为耕整机），各具备优势，旋耕耕作效率高，适用于水田、菜地和果园作业，机身距离地面高度仅仅在10-15公分的范围；遇到深耕项目时采用犁耙的作业方式更为理想，传统犁耙的设计就是从牛耕时代开始不断的改进出来，机身底部距离地面高度在25-30公分，便于悬挂大号单桦犁，当大号单桦犁将25-30公分的泥土深挖起来后，挂犁的部位即便更换成深耕耙做作业平整，此项深耕高度参数遥遥领先与旋耕作业的深度参数，其缺点为耕作效率相对低，耗油偏大，不适宜用于大面积耕作要求。

2.2 旋耕和犁耙传动结构的比较

以同一款带左右转向功能的底盘配置旋耕刀旋耕作业和配置高防滑轮行走牵引犁耙作业的方式，其变速箱齿轮仅更换一个齿数不同的齿轮配件后所产生传动系统设计结构传动比截然不同，如祥乐牌1WG4-1旋耕款式微耕机和1Z-41型号犁耙款式耕整机，在底盘变速箱主驱动齿轮更换后，差速比形成较大变化（见附图）。

上图对比中我们发现，同样的结构设计，仅仅在Z6齿轮上做改变，传动比会发生较大变化，旋耕款的Z6齿轮齿数为36，犁耙款Z6齿轮齿数为21，根据计算，传动比越大，行走速度越慢，反之越小。

3 旋耕兼犁耙设计思路的导入

3.1 外观装配原理

按照类似1Z-41犁耙耕作外观设计原理，前旋后驱的微耕机变速箱可以保留犁耙变速箱原有的齿轮结构，且外观配件的轮子、牵引架等要求结合犁耙结构的思路进行微调，保留行走模式，轮子之间的距离不低于80公分，确保前后农具之间不形成干涉。

3.2 内部装配要求

设计后变速箱中注意类似Z6部位的齿轮数保留不低于35齿的要求，提高差数比，而前旋部位考虑蜗杆传动的原理，在后变速箱Ⅱ传动中添加蜗杆传动的齿轮，形成与前旋耕箱蜗杆齿轮箱匹配的45度斜齿传动的模式，内部添加拨叉调整的功能，形成前后箱体独立控制的效果。前旋耕箱设置蜗杆齿轮不低于2组，斜齿数量在25齿左右，提高旋转速度，将45度的应力最大化提供给旋耕主驱动轴。

3.3 结构参数定位

按以上结构设计，1WGQ4前旋后驱微耕机的设计思路到结构成型可控制在长1.75M×1.00M×1.10M 的外形尺度，后变速箱轮距在80CM以上，保留犁耙行走稳定性要求，内置压紧弹簧卡位，实现左右把手拉进转向的功能；当发动机转速在3000r时，皮带轮输送到变速箱的变速提高前蜗杆传动的转速，从而形成正常350r/min的工作性能，形成旋耕的效果。这样一种即可旋耕又可以的犁耙工作模式的前后驱动四驱微耕机的设计方案即可实现。

参考文献

[1]王帅，曹磊，刘欣，等.微耕机发展现状及趋势探讨[J].农业科技与装备，2010（12）.

[2]李靓.一种微耕机设计方案[J].福建农机，2012（03）.

[3]张柯柯，卢剑锋，张富贵.微耕机的结构设计与动力学分析[J].农机化研究，2012（04）.