馬晨博 侯文迪 王海艷

摘要：沙漠化是一個全球化生態(tài)問題，我國近幾年已經(jīng)在努力治理這類問題并且取得一定的成績，但是仍需要進(jìn)一步加大對荒漠化的治理。本文設(shè)計了一種防沙植物種植機，對行走機構(gòu)、動力裝置、鉆坑機構(gòu)、防塌免回沙護(hù)臂裝置、樹苗傳送裝置等進(jìn)行了設(shè)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(shè)計需要。

關(guān)鍵詞：防沙種植機;防回沙護(hù)臂;螺旋葉片

0前言

荒漠化是當(dāng)今全世界許多國家都存在的問題。根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)調(diào)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(dá)到了三分之一?；哪貐^(qū)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(xiàn)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(shè)計開發(fā)出一種快速種植防沙植物的種植機就顯得格外重要。

1 設(shè)計要求及目標(biāo)

（1）設(shè)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(shè)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(shè)計覆土灌溉裝置，在樹苗處于豎直狀態(tài)下澆水并進(jìn)行覆土壓實。

2 防沙植物種植機的方案設(shè)計

防沙植物種植機主要在行走和鉆孔裝置進(jìn)行方案設(shè)計。

（1）履帶式行走機構(gòu)。

履帶式行走機構(gòu)，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(yè)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(shù)的履帶板上都會具有履齒，可以深入土壤內(nèi)，能夠擁有較強的牽引性能和通過性能。履帶式行走機構(gòu)較輪式機構(gòu)所體現(xiàn)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，價格高。

（2）防回沙裝置的鉆坑機構(gòu)。

在沙土中進(jìn)行鉆孔的鉆頭和螺旋葉片應(yīng)根據(jù)沙漠土質(zhì)的特殊性，在打孔時，考慮到沙子互相之間的粘接性差，設(shè)計一款能夠在沙漠種植時，保證沙土不會塌陷的護(hù)臂裝置，在用螺旋葉片和鉆頭進(jìn)行鉆孔時，這款護(hù)壁就能夠及時的跟隨葉片進(jìn)入孔內(nèi)，防止后期輸送帶輸送樹木時，螺旋葉片抽出導(dǎo)致所打孔壁四周的的沙土回陷，將孔埋沒，種植完后，將護(hù)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(gòu)三維模型設(shè)。

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(shè)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(hù)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(shè)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(hù)壁裝置的三維模型設(shè)計

繪制草圖→拉伸切除→螺旋線→倒角。完成小板、合頁固定絲、護(hù)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(hù)壁結(jié)構(gòu)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(hù)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(jié)構(gòu)設(shè)計的總體裝配，總體裝配圖如圖2所示。

4 結(jié)論

在防沙植物種植機的設(shè)計中，主要針對該種植機的構(gòu)架、主要零部件、關(guān)鍵機構(gòu)進(jìn)行了設(shè)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(gòu);對防沙植物種植機整體劃分成不同的功能機構(gòu)進(jìn)行分析，主要由行走機構(gòu)、鉆坑機構(gòu)、樹苗傳送裝置、扶正、灌溉機構(gòu)和覆土壓實機構(gòu)組成;通過計算數(shù)據(jù)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。

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基金項目：2021年校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練重點項目;項目名稱：防沙植物種植機結(jié)構(gòu)設(shè)計（202113320291）

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