摘要
随着园艺技术的发展，果园种植管理模式也发生了较大变化。无论对于矮化密植的传统果园，还是宽行密植、高干起垄的现代标准果园，都在推行一种改善果园土壤生态的果园生草技术。而为了避免因草体过高对果树形成争水争肥、诱发病虫害等问题，定期割草，控制长势是必要措施，机械割草是较好的手段。我国地域辽阔，南北方种植模式差异较大，既有平作，也有垄作，且行距也各不相同，现有果园割草机的适用性受限。为此，本文设计了一款平作和垄作果园兼用的避障式机械割草机，且割幅可调，能同时完成果园行间、株间和垄面割草作业，具体工作内容和成果如下： （1）结合文献资料和市场调查，了解国内外草茎秆切割力学特性研究情况、果园机械割草以及割草机有限元分析研究现状。 （2）调查垄作果园种植模式并统计果园主要草种类，据此进行切割器选型和割草机总体方案设计；分析草茎秆切割力学特性，得出影响滚刀式切割器切割力学特性的主要参数为：刀轴转速、切割角度、刀片弯曲角、刀片质量和刀片数量；搭建试验台，以切割功耗和切割效果为评价指标，分别对上述参数进行单因素试验和多因素试验，确定滚刀式切割器最佳参数组合为：刀轴转速1120r/min，切割角度43°，刀片弯曲角115°，刀片质量0.7kg，滚轴上刀片列数为4，用ADAMS软件模拟滚刀式切割器在该参数下的运动轨迹，参数合理。对圆盘式切割器进行运动学分析，得出其最佳参数组合为：刀轴转速2000r/min，刀片刃角20°，刀片数量为2，刀盘直径660mm，刀片刃线长度90mm。 （3）结合农艺和割草机性能指标要求，绘制三维工程模型，并依据上述各切割器最佳参数组合，对割草机传动系统、液压系统和避障装置等部件计算和选型，完成整机结构设计和工程图。 （4）运用有限元方法对割草机机架进行静力学校验，强度满足要求；进一步进行模态理论计算和试验，结果表明，试验模态和理论模态的各阶频率误差均低于5%，且振型一致；且各阶模态频率均与外部激励频率区间不重叠，模态计算表明机架不会发生共振。 （5）进行割草机样机试验，机具运行平稳，没有发生共振现象；功能达到设计要求；平均留茬稳定性系数为90.87%，平均割幅达成率为96.91%，平均漏割率为1.69%。
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