基于CAD的驱动圆盘犁尾轮装置的设计

赵 冉，雷 蕾，杨纪争

(河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000)

0 引言

我国是一个农业大国，耕地面积高达1.2亿hm2，农作物种类十分丰富，高效的耕作机是现代农业发展的必须品。近年来，我国田间作业逐渐从人工、牛马演变为自走式机械一体化设备。其中，驱动圆盘犁具有不易被杂草茎秆堵塞、越障能力好的优点，且可配套较轻便型拖拉机进行作业，非常高效。驱动圆盘犁尾轮装置是驱动圆盘犁整个结构上唯一一个分支机构装置，是驱动圆盘犁工作时重要的平衡装置，可确保驱动圆盘犁在不同的土壤环境安稳工作。为此，通过对圆盘犁尾轮受力情况分析，对该装置重要零部件进行了改装升级。

1 农机驱动圆盘犁尾轮受力分析

为了使设计的驱动圆盘犁平衡和牢固性能稳定，在设计之初需要对其进行受力分析，建立农机驱动圆盘犁尾轮的空间受力分析情况。笔者做了如下假设：

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1)驱动圆盘犁在农业拖拉机的动力驱使下，做匀速直线运动；

2)驱动圆盘犁各部分受到的土壤阻力全部一致，其合力作用在整个犁的中间；

《通知》要求，各级自然资源主管部门分解下达新增建设用地计划，要把批而未供和闲置土地数量作为重要测算指标，逐年减少批而未供、闲置土地多和处置不力地区的新增建设用地计划安排。要明确各地区处置批而未供和闲置土地具体任务和奖惩要求，对两项任务均完成的省份，国家安排下一年度计划时，将在因素法测算结果基础上，再奖励10%新增建设用地计划指标；任一项任务未完成的，核减20%新增建设用地计划指标。

口罩[4]：外科口罩本来是用来预防外科感染的，但后来发现戴口罩可以在一定程度上滤过烟雾中的粒子，根据2003年等综述报道，外科烟雾由电外科器械所产生。

3)忽略挂载到农业拖拉机的悬挂机构所受到的重力作用；

圆盘犁尾轮上下调节功能主要依靠导杠和弹簧配合形成。圆盘犁尾轮上下调节装置由连接架臂、导杠和弹簧共同构成，如图4所示。

其中，φ=θ-90°。从式(3)～式(8)式可以看出：Rb、Tb、Rc、Tc、S和Fz为未知力，只需要测得农机驱动圆盘犁的这6个力，便可计算整个装置的受力情况。为分析该装置的平衡性，设计和优化装置的结构参数具有重要作用。

建立其空间力系的6个平衡方程式为

一是多层次地推进城镇化金融支持体系建设。首先全产业全体系的金融机制需要将现有的各类金融机构、城镇基础设施及相关配套进行合理纳入。充分发挥国家层面的政策导向作用，通过引导政策性银行等金融机构创设种类更加丰富的金融业务，尤其是低息业务贷款。试点工作可以提供新的发展模式，在城镇化率较高的区域率先推广试点金融创建模式。对金融机构而言，需重视环境带来的投融资变化。其次需重视民间资本的合理引入。市场化改革表现为资本的多样化并存，民间资本的代入有利于金融市场的健康发展。但也需要通过专业的民间资本借贷机构对其行为进行合法化监管。

图1 驱动圆盘犁左、右下拉杆受力情况

driving disc plow

驱动圆盘犁尾轮可以简化为如图2所示的平面圆盘，其受力方向包括Fx、Fy、Fz。根据尾轮倾角、偏角和土壤对圆盘犁的摩擦因素，可以得出

Fx=-Fytanθ

(1)

其中，θ为驱动圆盘犁的综合摩擦角。

以农机驱动圆盘犁、悬挂装置及尾轮的受力为分析对象，以水平面π2为合力矩，可以得到受力分析的平衡方程式，即

Ry·Lkx-Rx·Lky+Fy·Hhx-Fx·Hhy-Mz=0

(2)

图2 驱动圆盘犁尾轮简化示意图

在正常的田间作业中，圆盘犁尾轮会受到泥土的被动受力，特别是当遇到树根或者石头时，圆盘犁尾轮可能会被缠住或者卡住，影响耕作的效率。因此，在常规圆盘犁的基础上对其进行改进。实际中，将圆盘犁尾轮设计成上下调节模式，便可以避免以上情况，确保圆盘犁尾轮的正常作业。

图3 农机驱动圆盘犁整体结构分析力

农机驱动圆盘犁整体结构分析坐标系，以B点为原点，其各力的在z、y、z三轴方向的余弦为：Rb(cosαb,cosβb,cosγb),Tb(cosαbt,cosβbt,cosγbt),Rc(cosαc,cosβc,cosγc),Tc(cosαct,cosβct,cosγct),S(cosαa,cosβa,cosγa)。

驱动圆盘犁左、右下拉杆受力情况如图1所示。其中，O1和O2分别表示圆盘犁左、右下拉杆挂到农业拖拉机的连接点；C和B分别为圆盘犁左、右下拉杆的挂结点；T1和T2分别为左、右提升臂对圆盘犁的拉力；Tc′、Tb′、Rc′和Rb′分别为左、右下拉杆在结点处收到的分力。

Rbcosαb+Tbcosαbt+Rccosαc+Tccosαct+Scosαa+Fxycosψ+Rx=0

(3)

Rbcosβb+Tbcosβbt+Rccosβc+Tccosβct+Scosβa+Fxycosψ+Ry=0

(4)

Rbcosγb+Tbcosγbt+Rccosγc+Tccosγct+Scosγa+Rz+G+Fz=0

(5)

-Rcyccosγc+Tcyccosγct-Syacosγa+Fxyzhsinψ-Fzyq-Gyw+Mx=0

(6)

-Szacosαa-Fxyzhcosψ+Gxw-Rxzk+Rzxk+Fzxq+My=0

(7)

Rcyccosαc+Syacosαa+Fxyyhcosψ-Fxyxhsinψ-Ryxk+Rxxk+Mz=0

(8)

4)驱动圆盘犁与其左、右下拉杆组成的四杆机构在水平面上的投影为等腰梯形。

2 上下调节装置和连接架设计

2.1 上下调节装置设计

以农机驱动圆盘犁整体结构为受力对象，建立其空间平衡受力分析，如图3所示。

2)左右二级可调。圆盘犁尾轮连接架横向位置调节功能，可以从以下两方面实现：

茶是我国重要的叶用经济作物，茶叶是人们日常生活中的重要饮品[9]。茶中类胡萝卜素同其它高等植物一样具有多种生理功能，在茶正常生命活动中扮演着极其重要的角色[10, 11]。其次，类胡萝卜素还是构成茶叶外形色泽及叶底色泽的重要成分[12]，同时也是茶叶重要致香物质的前体物，其降解产物的种类、含量与茶叶香气品质显著有关，其种类、含量对茶叶品质起着至关重要的作用[13]。因此本文综述了茶中类胡萝卜素研究的新进展，包括类胡萝卜素的种类、代谢途径以及对制茶品质的影响等方面的研究结果，同时对茶中类胡萝卜素研究进行了展望，以期为今后类胡萝卜素在茶中的深入研究提供参考和方向。

1.2.3秋串 植株高大，生长势强。叶片绿色，有蜡粉，叶片较多且大，叶柄较粗。球茎大，扁球形，表皮稍粗，浅绿色，皮薄，球茎表面有蜡粉。肉质白色，质脆嫩，味甜。该品种晚熟，从定植到收获90～100天，其产品主要用于酱制加工。

图4 圆盘犁尾轮上下调节装置

2.2 尾轮连接架的设计

1)尾轮连接架结构。圆盘犁尾轮连接架是尾轮装置和整个机械设备连接的重要部件，由连接臂和连接板焊接而成。连接臂是1根与x轴成75°的斜杠，其上端为1个沿杠弯曲90°的端头，在上端还挖有1个半径7mm的导杠销孔，用于连接导杠；下端为1个半径为25mm的端头，在下端挖有1个半径10mm的摆杠销孔，用于连接摆杠。连接臂和连接板之间的夹角为50°，采用焊接的方式连接在一起。另外，连接架上的侧板厚度为15mm。圆盘犁尾轮连接架结构示意如图5所示。

对照组采用西医对症治疗，必要时可应用镇静剂、止吐剂、脱水剂、血管扩张药物进行治疗。观察组采用中医针灸辨证治疗，具体如下：

在“第二次宁都会议”上，他提出申诉，除了表达自己受到不公正的对待之外，更希望由博古负总责的中共中央局能够肯定并接纳他所主张的正确路线。然而，博古给“第二次宁都会议”作结论时，重申前次宁都会议是对的。毛泽东在“第二次宁都会议”上再次受挫。事实上，第四次反“围剿”战争的胜利，是周恩来、朱德极力抵制“左”倾错误，根据战斗局势的变化，灵活运用前三次反“围剿”战争的经验而取得的。毛泽东此时的处境若从心理学的角度来分析，面对无法应付的环境和不可预知的未来，会产生不平衡的心理反应，会本能地寻找一个心理满足的机会或找到心理宣泄的途径，从而达到新的平衡。

(1)调整圆盘犁尾轮连接架与右侧的连接位置，即将圆盘犁尾轮安装在右侧板外侧，如图6所示。

图5 圆盘犁尾轮连接架结构示意图

图6 圆盘犁尾轮左右二级可调安装图

(2)调整圆盘犁尾轮摆杆与轴体的位置。在尾轮上设定螺栓孔，通过改变尾轮轮盘的相对位置实现圆盘犁尾轮左右二级可调的功能，如图7所示。

图7 摆杠与尾轮轴体安装示意图

3 基于CAD的圆盘犁尾轮轴体的设计

3.1 圆盘犁尾轮轴体结构的设计

圆盘犁尾轮轴体是确保轮盘与摆杠进行可靠连接的重要部件。轴体一端通过与轴承座的装配实现和轮盘相连接，并在另外一段设置一个螺钉孔，确保轴承座外壳的安装。为了使轴体和轮盘、轴承座外壳无缝连接，在进行CAD设计时将该段设计为长方形，并在轴体前端16mm和30mm处设置两个螺栓孔，安装偏心装置；在30mm和70mm之间开一长度为34mm的凹槽，也是为了用于安装偏心装置。圆盘犁尾轮轴体整体结构示意如图8所示。

图8 圆盘犁尾轮轴体整体结构示意图

3.2 圆盘犁尾轮轴体的装配

圆盘犁尾轮轴体一端与轴承座安装时，首先要采用油封、大垫圈将圆锥滚子轴承与轴承座安装起来；然后，在末端用螺母进行锁紧轴承座；最后，将长方体端则与摆杠安装组合在一起，用螺栓把偏心轴体和尾轮锁紧。圆盘犁尾轮轴体的装配示意如图9所示。

图9 轴体装配图

4 试验结果分析

采用AUTOCAD 2015软件对农机驱动圆盘犁尾轮装置进行了设计。采用CAD设计和磨具加工之后，整个农机驱动圆盘犁尾轮装置的部件都设计完成，接着将连接架、摆杠、导杠、弹簧、弹簧座等等部件进行组装。为验证本文设计农机驱动圆盘犁尾轮装置的可行性和可靠性，在实际作业中，针对农业拖拉机各个速度下对装置性能进行了试验验证。试验中，获得了随时间变化的位移、速度和加速度值，以及农机驱动圆盘犁尾轮装置轴体所受到的拉力和扭矩。各个速度下，农机驱动圆盘犁尾轮装置轴体和尾轮连接架的受力情况如图10所示。

图10 农机驱动圆盘犁尾轮装置轴体和连接架受力情况

在正常作业过程中，农业拖拉机在5km/h和10km/h的速度下，农机驱动圆盘犁尾轮装置轴体受到的拉力分别为1 121.66N和1 304.22N，而连接架受到的拉力分别为2 655.30N和2 878.28N。这说明，农机驱动圆盘犁尾轮装置轴体和连接架在较大拉力下仍可以正常工作，符合设计要求，对农机驱动圆盘犁的设计具有一定的参考价值。

5 结论

针对驱动圆盘犁左、右下拉杆，分析了农机驱动圆盘犁尾轮受力情况，为设计农机驱动圆盘犁尾轮装置提供了理论支撑。针对尾轮上下调节装置、连接架、左右二级可调、尾轮轴体等零部件，设计了农机驱动圆盘犁尾轮装置，实现了对整个驱动圆盘犁的改进工作。在设计组装完成后，对农机驱动圆盘犁尾轮装置的可行性和可靠性进行了验证分析，结果表明：该装置稳定性和牢固性较强，符合设计标准，对农机驱动圆盘犁的设计具有一定的参考价值。