防沙植物種植機結構設計

馬晨博 侯文迪 王海艷

摘要：沙漠化是一個全球化生態問題，我國近幾年已經在努力治理這類問題并且取得一定的成績，但是仍需要進一步加大對荒漠化的治理。本文設計了一種防沙植物種植機，對行走機構、動力裝置、鉆坑機構、防塌免回沙護臂裝置、樹苗傳送裝置等進行了設計。通過計算確定各主要零部件的尺寸，利用SolidWords三維軟件繪制出防沙植物種植機的三維模型，以滿足設計需要。

關鍵詞：防沙種植機;防回沙護臂;螺旋葉片

0前言

荒漠化是當今全世界許多國家都存在的問題。根據現有的數據調查可知，非洲、澳大利亞占比一半以上;北美和中美占五分之一左右;而亞洲占比達到了三分之一。荒漠化地區的土地極其貧瘠，植物樹木很難生存，不能及時防治會造成我國大面積水土流失。但現有的沙漠植樹大部分人力挖洞，效率低下且植物還不容易存活，所以設計開發出一種快速種植防沙植物的種植機就顯得格外重要。

1 設計要求及目標

（1）設計的種植機器采用履帶式行走方式，這種方式可以增大機器在沙漠中行走時的受力面積，防止輪子陷入沙子中。

（2）設計樹苗傳輸裝置，在盡量避免根部傷害的前提下將樹苗輸送并種植。

（3）設計覆土灌溉裝置，在樹苗處于豎直狀態下澆水并進行覆土壓實。

2 防沙植物種植機的方案設計

防沙植物種植機主要在行走和鉆孔裝置進行方案設計。

（1）履帶式行走機構。

履帶式行走機構，所采用的是多個葉片組合的形式，其支承面較大，接地比壓小，一般在0.05MPa左右，所以在比較松軟的土壤上作業挖坑時，機器下陷的深度較小、滾動的阻力很小，并且在大多數的履帶板上都會具有履齒，可以深入土壤內，能夠擁有較強的牽引性能和通過性能。履帶式行走機構較輪式機構所體現的缺點是結構復雜，質量大，價格高。

（2）防回沙裝置的鉆坑機構。

在沙土中進行鉆孔的鉆頭和螺旋葉片應根據沙漠土質的特殊性，在打孔時，考慮到沙子互相之間的粘接性差，設計一款能夠在沙漠種植時，保證沙土不會塌陷的護臂裝置，在用螺旋葉片和鉆頭進行鉆孔時，這款護壁就能夠及時的跟隨葉片進入孔內，防止后期輸送帶輸送樹木時，螺旋葉片抽出導致所打孔壁四周的的沙土回陷，將孔埋沒，種植完后，將護壁抽出，無需回土，利用沙子自身塌陷，自動回土，非常方便，大幅提升種植效率。

3 防沙植物種植機三維建模

（1）行走機構三維模型設。

利用三維建模軟件繪制零部件的草圖，草圖完成后運用拉伸、切除、陣列等方式依次完成履帶底盤裝置的履帶片、大輪軸承、大軸承平、彈墊、履帶體、帶中小輪、底盤架、后輪、履帶葉片連接軸、小輪檔頭、主軸螺帽、小輪軸承、小輪螺母、小輪固定螺栓、小輪固定架等零件的三維建模，并使用重合、同軸心、距離等普通配合以及機械配合完成整個履帶底盤裝置的裝配，履帶底盤裝配如圖1所示。

（2）主體支撐架三維模型設計。

利用SolidWorks繪制零部件的草圖，草圖繪制完成以后點擊并運用特征里面的拉伸、切除、圓角等方式依次完成軸、護臂前端、主架上擋板、鉆頭大小臂等零件的三維建模，后使用重合、同軸心、距離等普通配合完成整個主體支撐的裝配。

（3）鉆頭及螺旋葉片三維模型設計

利用SolidWorks繪制零部件的草圖，完成草圖后點擊并運用特征里面的拉伸、切除、螺旋線、圓角等方式依次完成螺旋葉片和鉆尖零件的三維建模，并使用重合、同軸心等配合完成整個鉆片的裝配體。

（4）護壁裝置的三維模型設計

繪制草圖→拉伸切除→螺旋線→倒角。完成小板、合頁固定絲、護臂、上固定套筒等零件的三維，裝配體中選擇使用重合、同軸心等普通配合以及機械配合完成護壁結構裝配。

（5）防沙植物種植機總體裝配

建立新的裝配體，點擊插入部件后插入履帶底盤、主體支撐、護壁裝置、鉆片裝置、電機、齒輪齒條裝置等子裝配體。利用同軸、重合、距離配合等配合完成防沙植物種植機結構設計的總體裝配，總體裝配圖如圖2所示。

4 結論

在防沙植物種植機的設計中，主要針對該種植機的構架、主要零部件、關鍵機構進行了設計研究。防沙植物種植機具有防塌陷免回沙裝置，運用履帶作為行走機構;對防沙植物種植機整體劃分成不同的功能機構進行分析，主要由行走機構、鉆坑機構、樹苗傳送裝置、扶正、灌溉機構和覆土壓實機構組成;通過計算數據確定尺寸，利用SolidWorks三維軟件完成了防沙植物種植機各個零件的建模并完成裝配。

參考文獻

[1]房強.挖坑機在林業發展中的應用[J].農業科技與裝備，2020（02）：56-58.

[2]潘迎珍.開啟新時代防沙治沙新征程[J].國土綠化，2018（06）：21-24.

[3]趙忠松，盧博友，王天賜.基于ANSYS的懸掛式挖坑機鉆頭靜力學分析[J].農機化研究，2016，32（6）：87-89，113.

[4]王警梁.自動進給挖坑機設計與參數化研究[D].湖北.華中農業大學，2016.

[5]一種適用于多種地形的自動挖坑機[D].湖北省，華中農業大學，2018-01-01.

[6]張克彪，季德生，韓雨哲，陳相竹，丁寧.黃楊樹苗自動化種植機的開發與應用[J].現代制造技術與裝備，2020，56（08）：11-13.

基金項目：2021年校級大學生創新創業訓練重點項目;項目名稱：防沙植物種植機結構設計（202113320291）

作者簡介：馬晨博，漢，男，河北省保定市蓮池區長城北大街115號，2002年2月，本科在讀，機械設計制造及其自動化。