目录1引言11.1设计背景21.1.1美洲零耕草原改良21.1.2我国畜牧机械的现状31.1.3羊草机械化切根复壮促生繁育工艺31.1.4松土改良理论41.1.5破土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响42总体结构和工作原理43主要工作部件的设计53.1直切刀的选择53.2皮带传动的设计93.3带轮的结构设计103.4齿轮变速箱的设计113.5切根机切根宽度和深度的设计143.5.1切根宽带的设计143.5.2切根深度的调节153.5.3滑块机构163.5.4凸轮机构16结论17参考文献18致谢19毕业设计说明书中文摘要牧草切根机的设计机架设计摘 要 针对典型草场板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题,设计了牧草切根机具。该机采用凸轮机构驱动直切刀对牧草进行垂直切根,减小了切根阻力和切缝宽度,通过简单操作可实现对不同间距、不同深度牧草进行切根作业,从而达到切断亚表层下的横走根茎、改良草地,扩繁促生的效果。经速度、加速度和受力分析证明,该机满足了设计要求,是比较理想的牧草切根机械。关键词 牧草 切根机 凸轮 直切刀 设计毕业设计说明书外文摘要Design of Root-cutting Forage grass MachineFrame Design AbstractIn order to counter the problem of reduced health promotion ability in typical grass with compacted roots, a root-cutting machine was designed for pasture. The machine used came driven of direct cutter to cut root vertically, greatly reducing resistance and perturbations of soil surface while cutting the root,which reached easy work in varies of forage. The machine destroyed solid soil, imp roved grassland, and increased grass yield. As proven by analyzing the velocity, acceleration and force of the machine was able to meet the needs of designing. It is a more ideal agricultural machine for forage grass.KeywordsForage grass Root-cutting machine Direct cutter Design牧草切根机的设计1引言牧草营养丰富，适应性强，适口性强，喂饲效果好，是我国发展草原畜牧业十分宝贵的草场资源。天然牧草草原由于长期无养息、超载放牧和家畜踩踏啃食，加之气候因素的影响，草地土壤出现板结性退化。同时，牧草自身强大的地下横走根系，使土壤的通透性变差，也影响到土壤的物理化学性状和土壤有效肥力的发挥。具体表现为植被总体状况差，抵御环境变化能力变弱，最终发生逆向演替；土壤出现板结、肥力减弱、盐碱化、沙化。多年生牧草在自然环境中以无性繁殖(依靠根茎繁殖)为主，有性繁殖(种子)为辅，要求土壤疏松，透气性强。对已利用的草地实施松土改良在国外已经得到普遍认可。在此基础上，国内学者尝试围栏封育、轻耙松土、浅耕翻松土或补播等草地改良复壮措施，开展了试验性研究，探索，退化草地恢复过程中土壤物理性质、水分、养分状况的变化，认为可以通过封育、耕、粑来调控土壤的物理性质的状态，使之利于对天然降水的利用和植物生长，使得土壤的理化特征得以改善。但对于分布在我国干旱、半干旱地区的天然牧草草地来说，传统犁耕和土壤翻转的松土方式，使暴露的土壤极易风蚀、水蚀、沙化，土壤环境进一步恶化，针对这一现象，通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场, 解决了草畜矛盾,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。我国对牧草切根这一破土切根复壮促生技术发展较晚,起步于20世纪80年代,通过对国外的先进经验和国内大量的试验数据积累, 黑龙江省穆棱林业局解全民等研制出自走式果岭梳草切根机, 中国农业大学草业机械工程技术研究中心主任王德成教授研制出9QD2430 型草地点线式破土切根机和9QP2830型草地盘齿式破土切根机,中国农业大学张淑敏等研制的多功能点、条式牧草切根机。虽然我国对牧草切根机进行了大量的试验和研究设计,但相对于欧美等发达国家来说,我国在草地畜牧业上的投入相对较少,在技术水平、制造手段和工艺设计等方面还存在很大差距, 我国牧草切根机的设计仍然不够成熟,仍需进一步改进和完善。本文针对我国天然草场严重退化现状,根据山西农业大学工学院研究生杨加庆和院长郭玉明教授的牧草复壮促生破土切根机设计,以机械化切根复壮分蘖促生自我繁育工艺为依据，尝试设计适用于我国草场的切根机。 1.1设计背景我国草原辽阔,总面积达3192亿公顷,占国土面积41.14%。由于风蚀、干旱、高寒等气候条件的影响及老鼠、蝗虫等的啃噬,再加上政府对草场的保护力度不够,长期无养息放牧, 牲畜过度踩踏、啃食等原因导致我国草原大面积退化、沙化和盐碱化情况。通过国内外对退化草场破土切根大量事实证明,对牧草切根可以增强土壤中的有机质含量和全氮含量、提高蓄水能力、增加牧草高度和提高牧草产量。破土切根技术是指在不破坏天然草地植被的情况下,对草原表皮进行破土切缝的一种草地培育措施。此技术大大改良了退化草场, 解决了草畜矛盾,为我国畜牧业的发展打下了良好的基础。1.1.1美洲零耕草原改良几十年来，在美洲草原地带开展的所谓的“绿色革命”，目的在于通过改良草地以及提高饲草产量及质量，从而达到增加畜产品产量的目的。同时力求减少燃料、肥料、种子、人工及机械的费用，努力提高经济效益。这种绿色革命赖以进行的基础则是草原改良和零牧。零耕草原改良就是不进行耕作、不清除原有植被，直接在草原上补播优良牧草以改良退化了的草原。这种草原改良的概念已经出现很多年，但由于未能解决一种适用于草原地区的免耕播种机械以及相应的技术措施而未能真正达到适用阶段，直到约翰迪尔公司研制的1550型强力耕播机问世后，上述问题才得以完满解决。与传统的草原更新方法相比，零耕改良法效率高和成本低的优点，非常突出。零耕作改良是“一步法”作业，一次作业就完成开沟、播种、覆土等作业，可以说是“毕其功于一役”，效率当然很高。而传统的更新法要犁、耙、播多次作业，有事多达七次。作业次数多，工效就低，人工、机械、燃料费用也就必然增高。根据史密斯教授的试验，两种草原改良法每天作业10小时完成的公顷数。零耕法与传统法分别为15.6和2.5公顷，工效对比是100:16。而两者的成本对比却是32:125。1.1.2我国畜牧机械的现状我国是一个畜牧业大国，肉类、水产品和禽蛋产量已连续10多年居世界第一位。目前我国的养殖业中，农村分散饲养的产品量占全国总量的80%以上，规模化饲养一般都分布在大城市郊区。我国地域广，市场分散，不同于发达国家的集约化程度高和市场相对集中的饲养特点，但发展趋势是以适度规模饲养和分散饲养相结合，并将持续相当长的时间。其中城市郊区以规模饲养为主，解决城市居民消费需要；在经济发达的沿海城市。以集约化为主，形成养殖产品的出口基地；在农村，主要以适度规模和散养为主，利用丰富的农村饲料资源解决农民生活水平提高的需要。我国畜牧机械经过“七五”、“八五”科技攻关获得迅速发展，进入“九五”，发展趋于平稳，其发展优势在于能够依据我国国情，从北方牧区的草地畜牧机械开始，逐渐向半农半牧区、农村和城市郊区发展，由盲目学习外国向适合我国国情的节粮型、食草型畜牧业发展，目前已经由简单的人工和半机械发展为多门类、多品种的单台使用和中小型成套综合机械，开发出具有中国特色的、适合我国养殖业特点的畜牧机械产品。1.1.3羊草机械化切根复壮促生繁育工艺 羊草是典型性依靠营养繁殖的牧草，其强烈的根茎繁殖能力和穿透能力，使它能够在多种环境中成为建群种、优势种，甚至纯群种。这一特点使得羊草群群落易发生自反馈机制，自身强大的地下根系，使土壤的通透性变差，进而影响到土壤的物理化学性状和土壤有效肥力的发挥。具体表现为植被总体状况变差，抵御环境变化能力变弱，最终发生逆向演替；土壤出现板结、肥力减弱、盐碱化、沙化。羊草草地复壮就是利用机械化作用手段，在保证技术可靠、社会认可兼顾经济可行的前提下、是受损或退化的羊草群落重新发挥其自繁育功能，抑制其自反馈机制，使草地生态重新获得健康，并发挥其调节生态环境与保障人类生存与生活物质资料的双重功能。充分利用羊草主要依赖带有分蘖点的根茎繁殖实现自我繁育的生物学特性，提出切根，段促进羊草复壮促生；针对土壤板结这一现象，提出破土疏松方式打破土壤亚表层板结，改善羊草扩繁环境。从以上基本农艺要求，使用主动型盘齿式切刀实施机械化破土切根做业，在这种机械化操作模式下进一步探讨和细化了羊草机械化切根自我复壮促生繁育工艺(国家发明专利，公开号：CN 101243750A)。即：工艺要求使用主动型盘齿式切刀切断亚表层羊草横走根茎，在坚实度高的草地土壤板结层上破开一条窄缝，利用多条纵向或网状间隔并可以短时间即可回填的窄缝，在草地亚表层形成虚实结合的疏松土壤环境；工艺要求作业时间为每年36月的羊草返青期之前或者10月份之后的羊草生长衰退期的雨(雪)前进行；工艺要求切根深度为100200mm、切根间距为3050cm、切缝宽度不大于15mm、松土深度大于板结层厚度和羊草根系分布层深度；工艺要求切根时不缠草、不破坏草皮、不出现草根移位错位或被带出土层的现象。进行机械化复壮促生作业后，当年可收获牧草，实现增产。1.1.4松土改良理论退化草原草根与土壤板结严重，其坚实度高，土壤中盘根错节的根系致使土壤透气性减弱，持水能力和孔隙度下降，容重增大，不利于牧草的生长。草原松土可以提高土壤通气性，透水性。板结的草地中植物的根系处在缺氧状态，不能正常呼吸，土壤中的二氧化碳又排不出来，耕松后加强了与大气的气体交换，促进好气性微生物的活动，有利于有机质分解为可吸收的养分。同时耕耘后的土壤透水性增加，有利于根系水分的吸收。松土后，土壤能较多的吸收光能，提高地温，且有利于团粒结构的形成利于牧草的生长。1.1.5破土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响根据中国农业大学工学院对破土切根对退化羊草草地土壤理化特性的影响的试验得出的数据可以看出：破土切根的改良方式对退化羊草草地土壤理化特性产生了影响，虽然在草地仅留下了一条条沟缝，但土壤的板结层被打破，增强了土壤的通透性；羊草横走根茎被切断，使土壤朝着利于植被生长的方向改善。与围封退化草地相比，破土切根的改良方式营造的羊草植被土壤环境均优于后者。其中破土切根对土壤化学性状的影响高于对土壤物理形状的影响，PH值、有机质含量和全氮含量均有显著改善，其中对有机质含量影响最大，全氮含量次之；对土壤容重、孔隙