加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

1、 .DOC資料. .DOC資料. 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)作者：日期：分類號(hào)：學(xué)校代碼：10757密 級(jí)：學(xué) 號(hào)：10828013212044TARIM UNIVERSITY農(nóng)業(yè)工程碩士學(xué)位論文加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)Research and Design on stiffener film machine研 究 生 姓名： 孟 祥 營(yíng) 指 導(dǎo) 教 師： 王 旭 峰 合 作 指 導(dǎo) 教師： 范 修 文 申請(qǐng)學(xué)位門類級(jí)別： 農(nóng)業(yè)工程碩士 專 業(yè) 名 稱： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程 研 究 方 向： 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究 所 在 學(xué) 院： 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 新疆阿拉爾二一五年六月學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人

2、鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本人研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人及集體，均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)認(rèn)定和使用授權(quán)書本人完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借用。本人授權(quán)塔里木大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編

3、學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日導(dǎo)師簽字： 簽字日期： 年 月 日 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)摘 要加強(qiáng)筋地膜的研制成功成為一種新型塑料地膜，該地膜具有突出的優(yōu)點(diǎn)，如：破壞載荷高、斷裂載荷高、屈服強(qiáng)度高等。加強(qiáng)地膜的研制提高抗風(fēng)沙作用和降低破損能力，不需要增加防風(fēng)隔斷，增大了地膜采光面；殘膜回收期間，該地膜在加強(qiáng)筋的作用下，仍然有很大抗拉強(qiáng)度，可有效地提高殘膜回收效率。為了大批量生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜，設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置，分別進(jìn)行加強(qiáng)筋地膜加工試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出生產(chǎn)效率和地膜變形情況，通過(guò)加強(qiáng)筋地膜研究、加工機(jī)

4、械研制和加工試驗(yàn)，得知加強(qiáng)筋地膜、加工機(jī)械和加工裝置的性能指標(biāo)。本課題主要任是研究加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能的各項(xiàng)指標(biāo)、加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置的性能指標(biāo)。主要針對(duì)加強(qiáng)筋地膜與普通地膜的力學(xué)性能分析試驗(yàn)、設(shè)計(jì)了一系列測(cè)試方案。采用多次重復(fù)試驗(yàn)方法，對(duì)加強(qiáng)筋地膜和普通地膜的力學(xué)性進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的生產(chǎn)率、地膜收縮率，進(jìn)行試驗(yàn)。加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析，有針對(duì)性的對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行逐步改進(jìn)，主要貢獻(xiàn)如下：（1）提出加強(qiáng)筋地膜與普通地膜試驗(yàn)方法對(duì)加強(qiáng)筋地膜和普通地膜分別取十個(gè)樣本，采用型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)樣本進(jìn)行性能進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)比兩

5、種地膜的性能指標(biāo)。（2）設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置，并繪制出加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的工程圖紙一套。（3）進(jìn)行加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試其生產(chǎn)率、地膜的收縮率。對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化，有效的提出提高該機(jī)械生產(chǎn)效率的方法，有效的解決了該機(jī)械生產(chǎn)率的問(wèn)題，提高了該機(jī)械的使用壽命。關(guān)鍵詞： 加強(qiáng)筋地膜； 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械； 加強(qiáng)筋地膜加工裝置； 試驗(yàn)與分析Research and Design on stiffener film machineABSTRACT本文是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能的研究”（項(xiàng)目編號(hào) 11162017）的部分研究成

6、果兵團(tuán)南疆科技專項(xiàng)“加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2012BA062）課題主持人：王旭峰 副教授（塔里木大學(xué)）目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc398365301 第1章 前 言 PAGEREF _Toc398365301 h 1 HYPERLINK l _Toc398365302 1.1 研究目的與意義 PAGEREF _Toc398365302 h 1 HYPERLINK l _Toc398365303 1.2 地膜生產(chǎn)機(jī)械研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc398365303 h 2 HYPERLINK l _Toc398365304

7、 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 PAGEREF _Toc398365304 h 6 HYPERLINK l _Toc398365305 1.4 本課題研究的主要方法和進(jìn)展 PAGEREF _Toc398365305 h 7 HYPERLINK l _Toc398365306 1.5 小結(jié) PAGEREF _Toc398365306 h 8 HYPERLINK l _Toc398365307 第2章 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365307 h 9 HYPERLINK l _Toc398365308 2.1 加強(qiáng)筋地膜的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365308 h

8、 9 HYPERLINK l _Toc398365309 2.2 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365309 h 10 HYPERLINK l _Toc398365310 2.3 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的主要部件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365310 h 12 HYPERLINK l _Toc398365311 2.4 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365311 h 18 HYPERLINK l _Toc398365312 第3章 加強(qiáng)筋地膜加工裝置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365312 h 20 HYPERLINK

9、l _Toc398365313 3.1 加強(qiáng)筋地膜加工裝置的設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc398365313 h 20 HYPERLINK l _Toc398365314 3.2 加強(qiáng)筋地膜加工裝置的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc398365314 h 21 HYPERLINK l _Toc398365315 第4章 加工機(jī)械部件有限元分析 PAGEREF _Toc398365315 h 24 HYPERLINK l _Toc398365316 4.1 有限元法 PAGEREF _Toc398365316 h 24 HYPERLINK l _Toc398365317 4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

10、PAGEREF _Toc398365317 h 25 HYPERLINK l _Toc398365318 4.3 ANSYS在加工機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc398365318 h 27 HYPERLINK l _Toc398365319 第5章 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械生產(chǎn)試驗(yàn) PAGEREF _Toc398365319 h 34 HYPERLINK l _Toc398365320 5.1 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械生產(chǎn)試驗(yàn) PAGEREF _Toc398365320 h 34 HYPERLINK l _Toc398365321 5.2 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果與分析 PAGERE

11、F _Toc398365321 h 35 HYPERLINK l _Toc398365322 5.3 加強(qiáng)筋地膜加工裝置生產(chǎn)試驗(yàn) PAGEREF _Toc398365322 h 38 HYPERLINK l _Toc398365323 第6章 加強(qiáng)筋地膜拉伸試驗(yàn) PAGEREF _Toc398365323 h 41 HYPERLINK l _Toc398365324 6.1 加強(qiáng)筋地膜拉伸試驗(yàn) PAGEREF _Toc398365324 h 41 HYPERLINK l _Toc398365325 6.2 拉伸試驗(yàn)結(jié)果與分析 PAGEREF _Toc398365325 h 43 HYPERLI

12、NK l _Toc398365326 6.3 拉伸試驗(yàn)結(jié)果綜合分析 PAGEREF _Toc398365326 h 45 HYPERLINK l _Toc398365327 第7章 結(jié) 論 PAGEREF _Toc398365327 h 48 HYPERLINK l _Toc398365328 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc398365328 h 49 HYPERLINK l _Toc398365329 致 謝 PAGEREF _Toc398365329 h 51 HYPERLINK l _Toc398365330 作者簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc398365330 h 52第1章 前

13、言1.1 研究目的與意義塑料是由許多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原子通過(guò)化學(xué)鍵連接而成的高分子化合物（由小分子聚合反應(yīng)形成，其分子量達(dá)到），塑料有諸多優(yōu)點(diǎn)，如：聚乙烯材料，由于該材料微觀結(jié)構(gòu)不存在碳碳雙鍵，所以不容易氧化，其生產(chǎn)成可隨時(shí)攜帶的食品袋；聚苯乙烯材料，該材料具有無(wú)色透明的屬性等，透光率為，通常制作一次性飯盒等。聚氯乙烯塑料，由于聚氯乙烯樹(shù)脂的機(jī)械性能較差，在加工過(guò)程中添加穩(wěn)定劑、增塑劑，其目的提高材料的延展性。該材料耐腐蝕、性能穩(wěn)定，故加工成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的塑料地膜。聚丙烯材料，由于該材料的分子特性，對(duì)常見(jiàn)的有機(jī)溶劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以在儀器設(shè)備中常用。而常用的塑料地膜是由聚氯乙烯聚合形成，耐腐蝕的性能提

14、高農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，起到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)聚氯乙烯耐腐蝕的性能為農(nóng)業(yè)產(chǎn)生負(fù)面的影響，大量的殘膜留在農(nóng)田中，特別是新疆大面積推廣地膜，嚴(yán)重影響棉花的質(zhì)量，同時(shí)產(chǎn)生農(nóng)田的白色污染。目前，殘膜污染問(wèn)題已經(jīng)成為制約新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大問(wèn)題，農(nóng)田中的殘膜造成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的“白色污染”。另外，為了配合膜下有壓滴灌、 機(jī)采棉等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的生產(chǎn)地膜方式也在隨之改變。南疆地區(qū)殘膜回收在棉花收獲后進(jìn)行，殘膜量也正在與日俱增，殘膜的污染現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。同時(shí)，隨著機(jī)械采摘棉花的大面積推廣，縮短了棉花的收獲時(shí)間。由于殘膜在收獲過(guò)程中混入棉花，使雜質(zhì)和異性纖維增加，影響棉花質(zhì)量，農(nóng)民普遍采用不揭膜的辦法，

15、直到棉花采摘、冬灌水結(jié)束，棉稈粉碎還田后揭膜。并且南疆沙塵暴災(zāi)害性天氣較多，風(fēng)力一般在級(jí)，風(fēng)伴隨著沙粒將地膜穴孔上的覆土吹去，風(fēng)沙進(jìn)入穴孔，地膜被掀起或撕裂導(dǎo)致破壞，增溫保墑效果就會(huì)降低，嚴(yán)重影響南疆地區(qū)棉花的生產(chǎn)17。為此，我們研究設(shè)計(jì)了一種加強(qiáng)筋地膜，即在原有的普通地膜粘接一種加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋材料采用國(guó)內(nèi)BOPP即雙向拉伸聚丙烯薄膜，它是由聚丙烯聚合物經(jīng)狹長(zhǎng)機(jī)頭后形成較厚的薄膜，然后在一定的溫度和速度下，由專用拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸，分別在橫向和縱向進(jìn)同時(shí)行拉伸，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸すに囍瞥杉訌?qiáng)筋。按照南疆棉花種植模式將加強(qiáng)筋粘接在普通地膜上，通過(guò)對(duì)加強(qiáng)筋地膜的試驗(yàn)，能有效地、完整地進(jìn)行殘膜回收，最大限

16、度降低殘膜的污染。合成塑料地膜的聚乙烯主要分為類，分別為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯。生產(chǎn)過(guò)程中加入穩(wěn)定劑、增塑劑，通過(guò)生產(chǎn)機(jī)組吹塑形成地膜。本課題組以吹塑機(jī)工作原理為基礎(chǔ)，研制一種加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，該機(jī)械根據(jù)南疆棉花種植模式要求，對(duì)加強(qiáng)筋地膜進(jìn)行批量生產(chǎn)，以試現(xiàn)加強(qiáng)筋地膜生產(chǎn)機(jī)械化。近幾十年，制造技術(shù)迅速的發(fā)展，先進(jìn)的制造技術(shù)以傳統(tǒng)的技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，并應(yīng)用于試際生產(chǎn)，許多國(guó)家吸收先進(jìn)的技術(shù)并且堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，不斷更的新數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)，采用新的設(shè)計(jì)方法，如：廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAM）、大型制造企業(yè)以采用無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。工業(yè)技術(shù)的發(fā)展極大的解放了

17、農(nóng)村勞動(dòng)力，因此，本研究對(duì)解決南疆地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益嚴(yán)峻的殘膜污染問(wèn)題具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的現(xiàn)試意義。加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的研制成功，有效的解決加強(qiáng)筋地膜生產(chǎn)問(wèn)題，為完善該機(jī)械的各項(xiàng)性能，進(jìn)一步應(yīng)用該機(jī)械，作為該機(jī)械安全性、可靠性，研究試驗(yàn)指標(biāo)、項(xiàng)目和評(píng)估機(jī)械性能的必不可少。該機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間工作，其零部件的力學(xué)性能要求越來(lái)越高，尤其是彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度。1.2 地膜生產(chǎn)機(jī)械研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外地膜研究現(xiàn)狀地膜覆蓋栽培技術(shù)從上世紀(jì)五十年代起在美國(guó)、日本和歐洲開(kāi)始使用，由于經(jīng)濟(jì)效益顯著，快速的在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。許多大國(guó)對(duì)地膜的需求量很大，迅速的提高了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量，同時(shí)帶動(dòng)了環(huán)保地膜產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。塑料

18、地膜的使用促進(jìn)了農(nóng)作物增產(chǎn)，帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但塑料地膜使農(nóng)田土壤地力下降、環(huán)境污染以及使用成本過(guò)高等問(wèn)題，國(guó)外開(kāi)展了廣泛研究并研制出多種新型地膜。主要包括兩類：一、降解塑料地膜，主要是塑料的微觀結(jié)構(gòu)中添加了光敏分子等可降解的高分子后，形成可降解的塑料地膜。但該地膜的塑料部分只改變了其形狀及提高了其降解性能，不能完全降解，從而未能解決農(nóng)田中的白色污染；二、化工合成降解膜，是以酯基結(jié)構(gòu)為原材料的降解地膜，該材料可被微生物分解，具有清潔環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。酯基結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物主要有聚乙醇酸、聚乙烯醇等，該生物降解膜具有良好的韌性，加工成高附加值的薄膜，但生產(chǎn)成本極高使用其推廣應(yīng)用領(lǐng)域十分有限。美國(guó)、日

19、本等國(guó)還研制了不同類型的殘膜回收機(jī)，年，美國(guó)人R.L.Parish研發(fā)了依靠液壓馬達(dá)的流量控制電機(jī)速度的裝置，使殘膜回收機(jī)卷膜輥軸的線速度與拖拉機(jī)的速度保持同步，從而試現(xiàn)殘膜回收。日本使用高強(qiáng)度地膜，而且地膜覆蓋期短，回收時(shí)地膜比較完整，殘膜回收機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。1.2.2國(guó)內(nèi)地膜研究現(xiàn)狀我國(guó)世紀(jì)年代末引入地膜栽培技術(shù)，該技術(shù)有保墑、提高地溫、滅除雜草、提高作物的抗旱能力、保持土壤結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)作物產(chǎn)量等顯著特點(diǎn)，受到廣大農(nóng)民的歡迎，該技術(shù)是我國(guó)廣泛使用的一項(xiàng)農(nóng)用技術(shù)之一。然而，在地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用區(qū)，南疆春季期間風(fēng)沙災(zāi)害天氣較多，由于目前使用的地膜強(qiáng)度較低，受風(fēng)沙作用破損嚴(yán)重，導(dǎo)致重新覆膜播種，種植成本

20、增加，此外，殘膜不能完全回收，殘留的地膜在土壤中形成屏障，將改變土壤的物理結(jié)構(gòu)，如土壤的水份、肥料和熱循環(huán)，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)形成阻隔層影響棉花的根系生長(zhǎng)和均勻分布，阻礙了棉花對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收。在棉花剛發(fā)芽時(shí)，容易導(dǎo)致?tīng)€芽，甚至使幼苗死亡。對(duì)棉花的生長(zhǎng)和發(fā)育造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致棉花產(chǎn)量直線下降。我國(guó)主要使用聚氯乙烯地膜，該地膜難以降解，自然降解需年，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，連續(xù)幾年進(jìn)行覆膜播種，土壤中的殘膜逐年增加，棉花產(chǎn)量下降?？梢?jiàn)，棉田間的殘膜不及時(shí)進(jìn)行回收，將影響棉花的生長(zhǎng)和發(fā)育，將導(dǎo)致我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化，威脅我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。殘膜污染需從源頭治理，才能有效的提高棉花的產(chǎn)量，試現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)

21、的可持續(xù)發(fā)展。目前已研制的降解種類很多，主要有生物降解薄膜、光降解塑料薄膜等。生物降解膜主要淀粉添加型生物降解膜、全淀粉型生物降解地膜和其他類型降解地膜等。添加型生物降解膜主要由天然高分子與合成高分子組合而成，淀粉、纖維素及合成高分子是生物降解地膜研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，纖維素是資源豐富的天然高分子，其分子結(jié)構(gòu)間有強(qiáng)氫鍵，不溶于一般溶劑，高溫下難以溶解，故需要改變纖維素的性質(zhì)，纖維素在纖維素酶的作用下可分解為葡萄糖；完全生物降解膜是由微生物完全分解的物質(zhì)組成的塑料薄膜，該物質(zhì)主來(lái)源于淀粉、纖維素、殼聚糖等天然材料，此外，聚乙烯醇也可以被水及微生物降解。完全降解膜主要分為三類：完全生物降解膜、化學(xué)和成型生

22、物降解膜、天然高分子型生物降解膜。光降解地膜是由背光照射后進(jìn)行降解的材料，光降解材料有共聚型、添加型。共聚型主要由烯烴單體合成的材料，添加型是由添加光敏劑獲得，制造技術(shù)簡(jiǎn)單方便。光敏劑是使聚合物發(fā)生降解反應(yīng)的物質(zhì)，過(guò)渡金屬的光降解效果依次為。光降解物質(zhì)是由大分子鏈上含有雙鍵的聚合物。光降解調(diào)節(jié)劑是誘導(dǎo)地膜降解的周期，以適應(yīng)不同的地區(qū)的光照環(huán)境。國(guó)外還開(kāi)發(fā)了光/生物降解膜，目前生產(chǎn)光、生降解膜塑料薄膜采用添加技術(shù)，淀粉含量約為，光降解劑為?？山到饽ぴ谠囯H的生產(chǎn)中較高的原料成本和復(fù)雜的合成工藝，使其在試際應(yīng)用中受到限制，由于高成本，辛勤勞動(dòng)的人民沒(méi)有能力購(gòu)買和使用。另外需要控制降解膜的時(shí)間、是否完

23、全降解、降解地膜的力學(xué)性能及降解后的殘膜對(duì)棉田的影響等，這些因素都無(wú)法得到控制。針對(duì)以上的殘膜污染問(wèn)題，本課題組研制成功一種加強(qiáng)筋地膜，該地膜抗拉強(qiáng)度增大，抗風(fēng)沙作用破損能力高，不需要增加防風(fēng)隔斷，增大采光面，殘膜回收期間，該地膜在加強(qiáng)筋的作用下，仍然有很大抗拉強(qiáng)度，人工揭膜一次性以上回收殘膜。根據(jù)棉花種植模式，加強(qiáng)筋要布置在種行兩邊，為大批量生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜，本課題組設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，該機(jī)械符合加強(qiáng)筋布置要求，并進(jìn)行了加強(qiáng)筋地膜加工試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出生產(chǎn)效率和地膜變形情況。1.2.3地膜力學(xué)模型研究進(jìn)展隨著現(xiàn)代石油技術(shù)的發(fā)展，塑料工業(yè)也得到迅速的發(fā)展，地膜栽培技術(shù)在世界上許多國(guó)家

24、得到迅速發(fā)展，早在世紀(jì)年代，日本、美國(guó)等對(duì)地膜進(jìn)行研究并進(jìn)行了試際應(yīng)用，同時(shí)也是栽培技術(shù)最早的國(guó)家。在本國(guó)普及了草莓塑料地膜栽培技術(shù)，并對(duì)黃瓜、西紅柿、甘薯等作物進(jìn)行試驗(yàn)。聚乙烯是塑料地膜主要化學(xué)成分，其分子式有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫下一般的酸堿都無(wú)法腐蝕，并且其分子容易氧化分解，但碳黑有著優(yōu)異的光屏障作用。世紀(jì)年代科研人員提出地膜可降解概念，并且在日本和美國(guó)進(jìn)行研究與探索。降解地膜推廣仍有很大的障礙，如淀粉添加型降解地膜是一種不完全降解的地膜，并且易受環(huán)境因素的影響，給機(jī)械化覆膜播種帶來(lái)較大的困難。目前南疆地區(qū)使用最多的地膜為超薄型（厚度僅為，是普通塑料地膜的三分之一），降低了生產(chǎn)成本。這

25、種地膜的使用增加了殘膜回收難度和環(huán)境污染。針對(duì)殘膜污染問(wèn)題，本課題組研制成功了加強(qiáng)筋地膜，可以有效地進(jìn)行殘膜回收，回收率高，減少環(huán)境污染。1.2.4地膜加工機(jī)械力學(xué)模型研究進(jìn)展最初，由熱固性塑料進(jìn)行加工塑料。對(duì)熱固性塑料進(jìn)行加熱，使其固化成體型結(jié)構(gòu)制品。根據(jù)其加工特點(diǎn)，初期對(duì)塑料進(jìn)行壓制成形、澆灌成形、層壓成形等。目前，熱塑性樹(shù)脂大量發(fā)展，塑料的加工依靠其加熱后的塑性流動(dòng)為發(fā)展方向，其主要成形的方法有擠壓成型、注射成形、延展成形等。目前，國(guó)外的雙向拉伸薄膜，可做寬度，厚度，長(zhǎng)度為的產(chǎn)品，對(duì)雙向拉伸薄膜采用先縱向后橫向的拉伸方法，拉伸速度為。法國(guó)采用擠出吹塑法加工聚苯乙烯、聚乙烯共聚物的雙層復(fù)合

26、薄膜，多層復(fù)合薄膜可做到層，其厚度為，該薄膜的優(yōu)點(diǎn)為透氣性低、抗紫外線老化性能好。Bat tenfold Glouester公司在吹塑技術(shù)方面采用層共擠薄膜機(jī)頭，該機(jī)頭為Opt if low LPTM，其土工膜吹塑機(jī)頭直徑為。近幾年，國(guó)內(nèi)吹塑技術(shù)迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)頂尖技術(shù)公司為廣東金明塑料有限公司，其公司引進(jìn)了德國(guó)的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)層供擠農(nóng)用地膜、其生產(chǎn)機(jī)械的寬度為，在國(guó)內(nèi)已建成數(shù)條生產(chǎn)線。廣東亂力機(jī)械有限公司研發(fā)了精密注射機(jī)的制造技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)擠進(jìn)世界前列，其成果獲得了中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)明專利。年，廣東亂力公司研發(fā)的產(chǎn)品通過(guò)了驗(yàn)證，該產(chǎn)品為精密機(jī)械的頂級(jí)產(chǎn)品，其數(shù)碼光盤注射機(jī)的成功研發(fā)

27、標(biāo)志我國(guó)制造業(yè)跨進(jìn)了世界前列。1.2.5目前研究中存在的問(wèn)題塑料地膜的出現(xiàn)及應(yīng)用從石油工業(yè)開(kāi)始，研究其力學(xué)性能時(shí)間不長(zhǎng)，在不斷的研究過(guò)程中也取得了一定的成果。中國(guó)掌握塑料地膜加工技術(shù)之后，在理論上深入研究地膜的微觀結(jié)構(gòu)與加工工藝，并為農(nóng)業(yè)、工業(yè)的需求設(shè)計(jì)選擇細(xì)觀結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)，仍然需要人們的深入探索。與普通地膜相比加強(qiáng)筋地膜具有拉伸強(qiáng)度高、屈服強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但也有難以克服的缺點(diǎn)。加強(qiáng)筋地膜是由兩種有機(jī)物粘合而成，因此具有較高的力學(xué)性能，這些特點(diǎn)使加強(qiáng)筋地膜具有良好性能，有效的提高殘膜的回收效率。目前加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能測(cè)試方法基本依據(jù)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，也就是依據(jù)普通地膜的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)。由于加強(qiáng)筋

28、地膜材料的特性，測(cè)試地膜的力學(xué)性能時(shí)加強(qiáng)筋和普通地膜分子結(jié)構(gòu)都存在橫向和縱向。測(cè)試加強(qiáng)筋地膜的破壞載荷、拉伸強(qiáng)度、屈服載荷、屈服強(qiáng)度、斷裂載荷、斷裂強(qiáng)度、斷裂變形、斷裂伸長(zhǎng)率等。試驗(yàn)方法都是延續(xù)傳統(tǒng)的方法，樣本的破壞與試際破壞方式差距較大，力學(xué)性能無(wú)法反映，而且只能用于同一材料同一分子式的性能測(cè)試，而不能成為獲得加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能的方法和手段。加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能較高，殘膜回收率高。該地膜由一種材料不同分子式通過(guò)粘合劑粘接。加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械加工地膜時(shí)加強(qiáng)筋存在拉力和粘合劑的作用，使普通地膜和加強(qiáng)筋接觸的邊緣產(chǎn)生撕拉作用，導(dǎo)致加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能下降，在殘膜回收時(shí)加強(qiáng)筋與普通地膜裂開(kāi)，使殘膜無(wú)法

29、完全回收。加強(qiáng)筋的選擇決定加強(qiáng)筋地膜的殘膜回收率，同樣加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械對(duì)加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能存在影響。為批量生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜，本課題組研制了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，該機(jī)械經(jīng)試體仿真模擬和樣機(jī)制造試驗(yàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)系統(tǒng)正常，適宜加強(qiáng)筋地膜加工生產(chǎn)需要。經(jīng)過(guò)加強(qiáng)筋地膜加工試驗(yàn)，該機(jī)械操作簡(jiǎn)單，工作可靠，生產(chǎn)率較高，達(dá)到1126.6m/h；加工后地膜收縮變形小，寬度平均收縮量為10.4mm，收縮率為0.515%，不影響田間覆膜播種。通過(guò)加工試驗(yàn)，對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工成本進(jìn)行計(jì)算，加強(qiáng)筋地膜比普通地膜成本增加2.5元/千克，成本增加20%。對(duì)加強(qiáng)筋地膜和普通地膜進(jìn)行田間試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)成本計(jì)算分析，

30、加強(qiáng)筋地膜比普通地膜降低棉花種植成本56.72元/畝，有很好的經(jīng)濟(jì)效益。但該機(jī)械加工加強(qiáng)筋地膜地時(shí)，頻繁的換加強(qiáng)筋使該機(jī)械的生產(chǎn)率下降，改進(jìn)時(shí)將加強(qiáng)筋與普通地膜的米數(shù)相同，并且從理論上計(jì)算出還機(jī)械最優(yōu)轉(zhuǎn)速，提高該機(jī)械的生產(chǎn)率。1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線1.3.1本論文的主要研究?jī)?nèi)容（1）對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加工裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)研，了解國(guó)內(nèi)外塑料地膜加工機(jī)械的性能和地膜加工機(jī)械的發(fā)展歷程，理解各種加工機(jī)械的工作原理，檢索現(xiàn)有的期刊論文、專利、市場(chǎng)等相關(guān)中英文技術(shù)資料；熟悉塑料地膜的力學(xué)特性，地膜加工機(jī)械的設(shè)計(jì)構(gòu)造，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的測(cè)試指標(biāo)、測(cè)試方法、測(cè)試裝備；加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能采用普通地膜的測(cè)試

31、方法，以試現(xiàn)對(duì)加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)率的測(cè)試，建立相應(yīng)的試驗(yàn)方案。（2）對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加工裝置進(jìn)行繪制，并對(duì)地膜的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械運(yùn)用Pro/E進(jìn)行三維建模，并對(duì)其進(jìn)行仿真，運(yùn)用Ansys對(duì)該機(jī)械進(jìn)行受力分析，運(yùn)用cad對(duì)該機(jī)械出工程圖。使用WDW-10J型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)地膜進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，對(duì)得到的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并運(yùn)用OriginPro8.5.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及曲線輸出。（3）確定較優(yōu)的測(cè)試方案對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、曲線進(jìn)行分析，根據(jù)分析的結(jié)果，提出具有針對(duì)性的測(cè)試方案，驗(yàn)證該方案的可行性，最后得到較優(yōu)的測(cè)

32、試方案。1.3.2技術(shù)路線加強(qiáng)筋地膜機(jī)械設(shè)計(jì)找出制約因素提出改進(jìn)方案確定研究方法課題組成員商議參考國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與方法地膜加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)試地考察地膜加工機(jī)械建立三維試體模型受力和運(yùn)動(dòng)分析參數(shù)優(yōu)化是否滿意仿真結(jié)果的討論與分析，得出結(jié)論生成加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械工程圖紙1.4 本課題研究的主要方法和進(jìn)展本論文的主要方法如下：（1）試驗(yàn)法通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)普通地膜、加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜的破壞載荷、拉伸強(qiáng)度、屈服載荷、屈服強(qiáng)度、斷裂載荷、斷裂強(qiáng)度、斷裂變形、斷裂伸長(zhǎng)率進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的研制并對(duì)該機(jī)械的純加工加強(qiáng)筋地膜生產(chǎn)率(m/h)、包含輔助操作的試際生產(chǎn)率(m/h)、輔助操作減少的生產(chǎn)率/純加工

33、的生產(chǎn)率（%）進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)該機(jī)械生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜時(shí)加強(qiáng)筋地膜變形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。（2）比較分析法通過(guò)普通地膜、加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜的試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，并逐步在方案上進(jìn)行完善。對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)，對(duì)不同的試驗(yàn)，進(jìn)行了多次試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)不同的試驗(yàn)方案進(jìn)行了比較分析。本論文對(duì)加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能試驗(yàn)進(jìn)行了試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與構(gòu)思。由于加強(qiáng)筋地膜是一種新的產(chǎn)品，其試驗(yàn)方法并沒(méi)有具體的國(guó)際規(guī)定，而且所用的設(shè)備自己選定。因此本論文的試驗(yàn)方法參照標(biāo)準(zhǔn)使用型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜、普通地膜樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸速度為5mm/min。測(cè)其樣本的厚度、破壞載荷、

34、屈服載荷、斷裂載荷、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率。對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的生產(chǎn)率、地膜的收縮率、工作的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)。1.5 小結(jié)本章對(duì)塑料地膜發(fā)展現(xiàn)狀、力學(xué)模型研究進(jìn)行了概述；對(duì)地膜加工機(jī)械力學(xué)模型研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。對(duì)加強(qiáng)筋地膜、普通地膜、加強(qiáng)筋的力學(xué)性能測(cè)試研究進(jìn)展進(jìn)行闡述；對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)進(jìn)行闡述。對(duì)加強(qiáng)筋地膜性測(cè)試中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析與總結(jié)；對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)率、地膜收縮率進(jìn)行闡述。明確提出本課題的主要研究?jī)?nèi)容以及采用的研究方法。第2章 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 加強(qiáng)筋地膜的設(shè)計(jì)2.1.1加強(qiáng)筋地膜及加工機(jī)械設(shè)計(jì)的背景新疆春季期間風(fēng)沙災(zāi)害天氣

35、較多，由于目前使用地膜強(qiáng)度較低，受風(fēng)沙作用破損嚴(yán)重，導(dǎo)致重新覆膜播種，種植成本增加，另外殘膜不能完全回收，殘膜污染嚴(yán)重。目前新疆南疆地區(qū)種植棉花都增加防風(fēng)隔斷防止風(fēng)沙破損，這樣勞動(dòng)力增加，地膜采光面減小；殘膜都是人工揭膜和撿拾，勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低，無(wú)法清除耕層殘膜，大量的殘膜污染嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，同時(shí)污染周邊環(huán)境。針對(duì)以上問(wèn)題，本文研制成功一種加強(qiáng)筋地膜，該地膜抗拉強(qiáng)度增大，抗風(fēng)沙作用破損能力提高，不需要增加防風(fēng)隔斷，增大了地膜采光面；殘膜回收期間，該地膜在加強(qiáng)筋的作用下，仍然有很大抗拉強(qiáng)度，人工揭膜一次性97%以上回收殘膜。根據(jù)南疆棉花種植模式，加強(qiáng)筋要布置在種行兩邊，為了大批量生產(chǎn)

36、加強(qiáng)筋地膜，本文設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，該機(jī)械符合加強(qiáng)筋布置要求，并進(jìn)行了加強(qiáng)筋地膜加工試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出生產(chǎn)效率和地膜變形情況，并對(duì)加強(qiáng)筋地膜進(jìn)行田間試驗(yàn)，分析覆膜播種和殘膜回收情況是否滿足當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)需求。2.1.2加強(qiáng)筋地膜設(shè)計(jì)思路本加強(qiáng)筋地膜針對(duì)現(xiàn)有普通地膜進(jìn)行加強(qiáng)，目的一是防止風(fēng)沙對(duì)地膜的破壞，二是方便殘膜回收。加強(qiáng)筋地膜是一種新概念，就是在現(xiàn)有地膜的基礎(chǔ)上，研制一種加強(qiáng)筋，該加強(qiáng)筋為透明塑料膠帶，該膠帶以Bopp雙向拉伸聚乙烯薄膜基材，經(jīng)過(guò)加溫均勻涂抹壓敏膠乳液制得，粘結(jié)力強(qiáng)，貼合速度快，損耗少，厚度為0.012mm，寬度為10mm，利用加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和普通地膜迅速粘結(jié)

37、。該加強(qiáng)筋一方面和地膜有很好粘結(jié)，一方面還要有足夠的強(qiáng)度和延展性。新疆種植生產(chǎn)棉花主要有760mm等行距、(680+80)100mm和(660+100)100mm三種栽培模式，為了適宜棉花種植模式，加強(qiáng)筋布置在種行兩邊，避免種子播在加強(qiáng)筋上，出現(xiàn)漏播情況。圖2-1所示為適宜(660+100)100mm棉花栽培模式的加強(qiáng)筋地膜示意圖。圖2-1加強(qiáng)筋塑料地膜示意圖1.加強(qiáng)筋 2.普通地膜 3.種行圖2-1 加強(qiáng)筋地膜示意圖1加強(qiáng)筋 2普通地膜 3種行2.2 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)思想根據(jù)加強(qiáng)筋與普通地膜粘合方法，設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，為批量生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜，滿足農(nóng)

38、業(yè)生產(chǎn)的需求。如圖2-2 為加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)思想。圖2-2 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)思想2.2.2加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械整體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定該機(jī)械總體結(jié)構(gòu)方案，確定并繪制具體的三維結(jié)構(gòu)圖，以體現(xiàn)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)要求。該機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將抽象的機(jī)械工作原理具體轉(zhuǎn)化該機(jī)械的各個(gè)部件，具體內(nèi)容為在確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀、尺寸、公差時(shí)，還須考慮其加工工藝、強(qiáng)度、剛度各個(gè)零件相互之間關(guān)系問(wèn)題。所以該機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的直接產(chǎn)物雖是技術(shù)圖紙，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不是簡(jiǎn)單的機(jī)械制圖，該機(jī)械綜合技術(shù)的具體化是該機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。圖2-3為加強(qiáng)筋地膜結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)特點(diǎn)，主要

39、由機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、加強(qiáng)筋懸掛裝置、展膜裝置、卷膜裝置等組成。圖2-3加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械整體結(jié)構(gòu)示意圖1.加強(qiáng)筋懸掛裝置 2.普通地膜 3.展膜裝置 4.卷膜裝置2.2.3加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械工作原理加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械工作原理如圖2-4所示。普通地膜通過(guò)輥軸上部，同時(shí)加強(qiáng)筋依據(jù)設(shè)計(jì)位置粘在地膜上表面，此時(shí)加強(qiáng)筋與普通地膜粘結(jié)不牢固，地膜和加強(qiáng)筋通過(guò)展膜裝置的主動(dòng)輥筒和從動(dòng)橡膠輥筒之間，將普通地膜與加強(qiáng)筋充分粘牢，再經(jīng)過(guò)卷膜裝置的主動(dòng)輥筒上部，最后加強(qiáng)筋地膜卷在兩個(gè)主動(dòng)輥筒、上部的移心軸上。當(dāng)?shù)谝痪淼啬ぶ睆竭_(dá)到300mm時(shí)，卸下第一卷?yè)Q上第二卷，如此循環(huán)。圖2-4加強(qiáng)筋地膜機(jī)械的工作過(guò)程1.普通地膜

40、 2.加強(qiáng)筋 3.輥軸 4.從動(dòng)橡膠輥筒 5.主動(dòng)展膜輥筒 6.移心軸 7.卷膜主動(dòng)輥筒 8.卷膜主動(dòng)輥筒 9.機(jī)架國(guó)內(nèi)外地膜生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)性能、生產(chǎn)效率進(jìn)行分析比較，選取部件簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)，該機(jī)械動(dòng)力由三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器，由鏈條將動(dòng)力傳遞給滾筒。手動(dòng)安裝普通地膜、加強(qiáng)筋。該機(jī)械具有體積小、重量輕、傳動(dòng)效率高、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于加強(qiáng)筋地膜的生產(chǎn)。本設(shè)備屬于生產(chǎn)機(jī)械，無(wú)需經(jīng)常移動(dòng)，為使用維修提供方便，加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-1所示。表2-1加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)數(shù)值外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mmmmmm19409501400配套動(dòng)力/kW1.02.0結(jié)構(gòu)質(zhì)量/t1

41、.5滾筒轉(zhuǎn)速m/s0.12.0輸出扭矩Nm500700生產(chǎn)率(m/h)10001500地膜的寬度/mm2200地膜的收縮率0.30.52.3 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的主要部件設(shè)計(jì)2.3.1加強(qiáng)筋懸掛裝置加強(qiáng)筋懸掛裝置如圖2-5所示，由機(jī)架、橫梁、懸掛架等部件組成。懸掛架與橫梁、橫梁與機(jī)架均采用螺栓聯(lián)接。橫梁上沿軸向開(kāi)有懸掛架移動(dòng)槽，可以根據(jù)不同寬度地膜、不同栽培模式調(diào)整懸掛架。南疆地區(qū)棉花栽培模式主要是(660+100)100mm模式，加強(qiáng)筋的位置調(diào)整以橫梁的中心為基準(zhǔn)兩側(cè)對(duì)稱布置，懸掛架和距離橫梁中心400mm，懸掛架和距離中心950mm。圖2-5加強(qiáng)筋懸掛裝置示意圖1.機(jī)架 2.橫梁 3.懸掛

42、架 4.懸掛架 5.懸掛架 6.懸掛架2.3.2展膜裝置展膜裝置如圖2-6所示，由機(jī)架、橡膠輥筒、主動(dòng)輥筒、調(diào)節(jié)裝置組成。主動(dòng)輥筒帶動(dòng)普通地膜工作時(shí)，橡膠輥筒與主動(dòng)輥筒緊密相切，保證主動(dòng)輥筒與地膜接觸，依靠摩擦力帶動(dòng)地膜工作；并使加強(qiáng)筋與普通地膜地膜充分粘牢；同時(shí)由于加強(qiáng)筋粘結(jié)普通地膜時(shí)有撕拉作用，因此地膜寬度方向收縮變形，展膜裝置使加強(qiáng)筋地膜壓展，有效減小收縮變形。圖2-6 展膜裝置示意圖1.機(jī)架 2.橡膠輥筒 3.主動(dòng)輥筒 4.調(diào)節(jié)裝置2.3.3展膜裝置的設(shè)計(jì)原理展膜裝置的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖2-7 所示，主動(dòng)件簡(jiǎn)化為a，二力桿件簡(jiǎn)化為b，支撐件簡(jiǎn)化為c，輥筒簡(jiǎn)化為Y，橡膠輥筒重力為G，

43、彈簧原長(zhǎng)為z，橡膠輥筒對(duì)地膜的壓力為，由該簡(jiǎn)化工作原理示意圖可以得出：圖2-7 展膜裝置工作原理示意圖在設(shè)計(jì)過(guò)程中橡膠輥筒的位置是確定的，其它尺寸可以根據(jù)試際情況得到，從而得到橡膠輥筒對(duì)地膜的壓力，同時(shí)可以根據(jù)需要的壓力來(lái)設(shè)計(jì)其它桿件。2.3.4卷膜裝置卷膜裝置如圖2-8所示，由機(jī)架、輥筒、移心軸、計(jì)米器組成。兩個(gè)輥筒轉(zhuǎn)速可以在之間調(diào)整，移心軸放在兩個(gè)輥筒上部。電機(jī)的動(dòng)力傳遞給兩個(gè)輥筒，使其具有相同的線速度和轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。移心軸在兩個(gè)輥筒間，由于摩擦力的作用使其轉(zhuǎn)動(dòng)并有相同的線速度，加強(qiáng)筋地膜在卷到移心軸上時(shí)移心軸半徑會(huì)越來(lái)越大，這時(shí)移心軸可以隨著卷筒的半徑增大隨時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，始終保持線速度與輥筒

44、相同，有效的防止了由不同步引起的地膜拉斷。圖2-8 卷膜裝置示意圖1.機(jī)架 2 .計(jì)米器 3.移心軸 4.加強(qiáng)筋地膜 5.輥筒2.3.5卷膜裝置工作原理在加工完地膜時(shí)也可根據(jù)大卷的直徑知道這大卷長(zhǎng)度大約是多少。大卷的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，大卷中心圓筒直徑為d，大卷的直徑為D，普通地膜和加強(qiáng)筋的總厚度為h。卷膜裝置的轉(zhuǎn)速是提高該機(jī)械生產(chǎn)率的主要因素，如果無(wú)限制的提高該卷膜裝置的轉(zhuǎn)速，將導(dǎo)致該機(jī)械的穩(wěn)定性下降，故障較多，而且降低該機(jī)械的生產(chǎn)率。故卷膜裝置存在最大的轉(zhuǎn)速，使得該機(jī)械生產(chǎn)率最大。卷膜裝置轉(zhuǎn)速的確定主要有兩個(gè)因素，一是加強(qiáng)筋地膜抗拉能力，二是卷膜裝的移心軸對(duì)兩個(gè)輥軸的壓力產(chǎn)生的摩擦力。離心力的公式：

45、 （1）加強(qiáng)筋地膜單側(cè)的抗拉能力最小拉力F1=26N，故加強(qiáng)筋地膜的總拉力F=156N，移心軸對(duì)輥軸的壓力產(chǎn)生的摩擦是輥軸轉(zhuǎn)速的主要因素之一，摩擦力的大小直接影響移心軸的卷膜的效率，移心軸的半徑R2=15mm，輥軸的半徑R1=79.5mm，質(zhì)量為m1=100kg，兩輥軸間的距離a=180mm，移心軸的質(zhì)量約m2=20kg，摩擦系數(shù)u=0.2。各個(gè)零件間的受力間如圖2-9所示。由公式： 單側(cè)壓力 故由公式1得經(jīng)計(jì)算得知：加強(qiáng)筋地膜的總拉力F=156N 移心軸產(chǎn)生的摩擦力=44.65N， 故卷膜裝置的轉(zhuǎn)速確定以移心軸的壓力確定，其卷膜裝置的最大速度為9.41m/s圖2-9 卷膜輥軸裝置各零件受力分

46、布1 移心軸 2 輥軸移心軸為該機(jī)械的核心部件，該軸將加強(qiáng)筋地膜卷成筒，便于搬運(yùn)及運(yùn)輸。隨著加強(qiáng)筋地膜的增加，移心軸的直徑逐漸增加，對(duì)輥軸的壓力逐漸增大。加強(qiáng)筋地膜由于存在加強(qiáng)筋，使該地膜有加強(qiáng)筋的位置支撐該地膜的重量，為其他為則懸空，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)容易發(fā)生側(cè)滑，使該地膜無(wú)法覆膜播種，影響棉花的生長(zhǎng)。得知該壓力的大小可以有效的解決側(cè)滑問(wèn)題。即： 速度恒定時(shí)公式 （1） （2） （3）式中 移心軸對(duì)輥軸的壓力移心的質(zhì)量單位長(zhǎng)度加強(qiáng)筋地膜的質(zhì)量重力加速度加強(qiáng)筋地膜滾筒直徑分別為普通地膜和加強(qiáng)筋的質(zhì)量、長(zhǎng)度由于移心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)間增加其直徑逐漸增加，隨時(shí)間的推移直徑增加的越來(lái)越緩慢，故時(shí)間直徑的關(guān)系依靠

47、試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行求得，具體數(shù)據(jù)間表2-2所示。表2-2移心軸的直徑與時(shí)間之間的關(guān)系時(shí)間t/min直徑D/mm時(shí)間t/min直徑D/mm130113135:79根據(jù)表1的數(shù)據(jù)運(yùn)用軟件OriginPro 8.5.1進(jìn)行繪圖制作，見(jiàn)圖2-10所示，該圖揭示了移心軸時(shí)間直徑的變化規(guī)律，起始階段移心軸的直徑增加較快，隨著時(shí)間的推移移心軸的直徑趨于固定值。圖2-10移心軸的直徑與時(shí)間變化曲線根據(jù)移心軸的直徑與時(shí)間變化曲線輸入到軟件OriginPro 8.5.1中采用非線性擬合，對(duì)離散點(diǎn)進(jìn)行擬合。并自動(dòng)生成該離散點(diǎn)數(shù)學(xué)公式。即： 公式 （4）根據(jù)公式（2）、（3）、（4）帶入公式（1）得出壓力與時(shí)間的變化公式，

48、根據(jù)該公式可知加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械具體停機(jī)間隔時(shí)間，以保證加強(qiáng)筋地膜的質(zhì)量。即：壓力與時(shí)間的變化關(guān)系 公式 （5）加強(qiáng)筋地膜在運(yùn)輸過(guò)程中側(cè)滑問(wèn)題已嚴(yán)重影響加強(qiáng)筋地膜覆膜播種效率，加強(qiáng)筋地膜側(cè)滑如圖2-11所示，側(cè)滑導(dǎo)致覆膜播種機(jī)播種時(shí)打到加強(qiáng)筋時(shí)無(wú)法播種，嚴(yán)重影響棉花的生產(chǎn)率，同時(shí)使殘膜無(wú)法進(jìn)行回收，增加了環(huán)境的污染。圖2-11 加強(qiáng)筋地膜側(cè)滑示現(xiàn)象公式（5）反應(yīng)了輥軸的壓力與時(shí)間的變化關(guān)系，由于該公式參數(shù)較多，不能直觀的分辨兩者之間的關(guān)系，故采用對(duì)該公式進(jìn)行分析，直觀的顯示壓力與時(shí)間的變化關(guān)系。圖2-12 輥軸壓力與時(shí)間的變化關(guān)系由于加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的生產(chǎn)相對(duì)較低，提高該機(jī)械的轉(zhuǎn)速可以有效的

49、提高加強(qiáng)筋加工機(jī)械的生產(chǎn)率。由于存在最大的靜摩擦，故該機(jī)械工作時(shí)可持續(xù)提高輥軸的轉(zhuǎn)速，以保證該機(jī)械最大的生產(chǎn)效率，同時(shí)保證加強(qiáng)筋地膜的質(zhì)量，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。即：壓力與離心力恒等公式 （6）將公式（2）、（3）、（4）帶入（6）得到在壓力與離心力相等時(shí)輥軸速度與時(shí)間的關(guān)系式，該公式揭示了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械工作時(shí)提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，間接地提高該機(jī)械的生產(chǎn)率。即： 公式 （7）2.4 加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的機(jī)構(gòu)功率設(shè)計(jì)是該機(jī)械順利生產(chǎn)的關(guān)鍵，功率過(guò)大會(huì)導(dǎo)致加強(qiáng)筋地膜的收縮率增大，功率過(guò)小的動(dòng)力會(huì)導(dǎo)致該機(jī)械動(dòng)力不足，影響加強(qiáng)筋地膜的生產(chǎn)效率。選取合理的功率的大小保證了該機(jī)械的動(dòng)力

50、輸出，對(duì)該機(jī)械各個(gè)部件的阻力計(jì)算是選取功率的關(guān)鍵。2.4.1加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械傳動(dòng)方案由于加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的工作環(huán)境較差，故考慮鏈條傳動(dòng)。根據(jù)該機(jī)械工作中所受的阻力大小，采用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出。圖2-14為加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械傳動(dòng)方案，主動(dòng)鏈輪為雙齒輪，同時(shí)為鏈輪、鏈輪、鏈輪進(jìn)行動(dòng)力傳輸，將鏈輪的傳動(dòng)比誤差降到最小，保證鏈輪傳動(dòng)同步進(jìn)行，根據(jù)試際需要鏈輪采用鏈輪外側(cè)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使旋轉(zhuǎn)方向滿足加工生產(chǎn)的需求，由于鏈輪受到的轉(zhuǎn)矩較小，鏈輪包角過(guò)小對(duì)動(dòng)力傳輸無(wú)影響。圖2-14加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械傳動(dòng)方案1鏈輪 2鏈輪3鏈輪 4鏈條 5雙齒輪2.4.2加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械輸入力、輸入功率的計(jì)算該機(jī)械的動(dòng)力傳

51、輸采用三相異步電動(dòng)機(jī)（Y90L-4,1.5KW,1440r/min）帶動(dòng)，中間通過(guò)擺線針輪減速機(jī)（BLD3-71-1.5，傳動(dòng)比I=71）減速后，將動(dòng)力傳給鏈輪，鏈輪的速度一般控制在0.10.5m/s之間，如圖2-15所示。根據(jù)上述設(shè)計(jì)參數(shù)可對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行校核計(jì)算，在電機(jī)額定功率及工頻條件下（額定轉(zhuǎn)速）下，鏈輪轉(zhuǎn)矩N為： 式中 電機(jī)額定功率（1.5KW） 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（1440rpm） 減速器減速比（71） 機(jī)械系統(tǒng)傳遞效率（0. 90）圖2-15動(dòng)力傳輸裝置示意圖主動(dòng)輥軸的抗轉(zhuǎn)矩為，選用三相異步電動(dòng)機(jī)滿足該機(jī)械動(dòng)力輸出，根據(jù)鏈傳動(dòng)的受力分析，鏈號(hào)為，單排抗拉能力，節(jié)距為考慮鏈條最大拉力為緊邊

52、拉力。緊邊拉力公式可求的鏈條拉力最大值。由公式 （圓周力；離心拉力；懸垂拉力） 故鏈條拉力最大值，滿足加工生產(chǎn)的需要。第3章 加強(qiáng)筋地膜加工裝置設(shè)計(jì)3.1 加強(qiáng)筋地膜加工裝置的設(shè)計(jì)思路3.1.1加強(qiáng)筋地膜加工裝置的設(shè)計(jì)背景南疆地區(qū)地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害較多，特別在春季和夏季風(fēng)沙可達(dá)到級(jí)，地膜受風(fēng)沙作用破損嚴(yán)重，導(dǎo)致重新覆膜播種，增加了種植成本。目前地膜設(shè)有防風(fēng)隔斷阻止地膜受風(fēng)沙破損，該方法不但增加了勞動(dòng)力，而且較小了地膜采光的面。而本文研制成功的加強(qiáng)筋地膜可有效提高抗風(fēng)沙能力，為批量生產(chǎn)加強(qiáng)筋地膜，本文研制成功了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械，但該機(jī)械生產(chǎn)率為，無(wú)法滿足該地區(qū)的大量需求，而且該地膜在運(yùn)輸過(guò)程中存在錯(cuò)

53、位的問(wèn)題，可能導(dǎo)致無(wú)法覆膜播種，使嶄新加強(qiáng)筋地膜直接變成殘膜，嚴(yán)重浪費(fèi)了資源。為了解決以上問(wèn)題，本課題組研發(fā)成功了加強(qiáng)筋地膜加工裝置，與現(xiàn)有的棉花覆膜播種機(jī)配套使用，可有效地進(jìn)行覆膜播種。3.1.2加工機(jī)械使用現(xiàn)狀本課題組研制成功加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械主要由五部分構(gòu)成，分別為機(jī)架、懸掛裝置、傳動(dòng)裝置、展膜裝置、卷膜裝置。該機(jī)械存在加工過(guò)程中存在以下問(wèn)題。1）操作繁瑣，消耗人力。加工時(shí)注意更換加強(qiáng)筋、更換地膜，注意機(jī)械故障，必須有兩人以上才能進(jìn)行加工，輔助操作降低了該機(jī)械生產(chǎn)率的40%。2）浪費(fèi)資源。該機(jī)械進(jìn)行加工時(shí)，機(jī)械所消耗的電費(fèi)、人工的費(fèi)用，特別是該機(jī)械的制造成本過(guò)高。加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械存在諸

54、多問(wèn)題，但該機(jī)械也存在優(yōu)點(diǎn)。覆膜播種機(jī)運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)筋地膜由本身拉力使加工裝置運(yùn)行，并且使普通地膜與加強(qiáng)筋進(jìn)行粘合，完成了將普通地膜進(jìn)行加筋。加強(qiáng)筋地膜加工裝置吸取加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，使得加強(qiáng)筋地膜加工裝置生產(chǎn)率高，覆膜播種效率高。加強(qiáng)筋與普通地膜粘合時(shí)，其角度適合，展膜輥軸、加強(qiáng)筋安裝軸和普通地膜的輥軸的距離和角度固定。根據(jù)現(xiàn)有的棉花覆膜播種機(jī)的特點(diǎn)，中間覆膜播種機(jī)的機(jī)架空間較小，而兩邊覆膜播種機(jī)的機(jī)架空間較大，根據(jù)試際需求設(shè)計(jì)了兩種加強(qiáng)筋地膜加工裝置，便于根據(jù)覆膜播種機(jī)選擇不同的加工裝置。3.2 加強(qiáng)筋地膜加工裝置的設(shè)計(jì)3.2.1整機(jī)機(jī)構(gòu)由于加強(qiáng)筋地膜加工裝置吸取了加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械的優(yōu)

55、點(diǎn)，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接安裝在覆膜播種機(jī)上，與覆膜播種機(jī)同時(shí)運(yùn)行。加工裝置與覆膜播種機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。覆膜播種時(shí)，先將加工裝置上的加強(qiáng)筋與普通地膜進(jìn)行粘合，運(yùn)行覆膜播種機(jī)，加強(qiáng)筋在普通地膜輥軸上粘合完成。通過(guò)展膜輥軸鋪設(shè)在種床上，由開(kāi)溝裝置、回土裝置、穴播器完成覆膜播種。經(jīng)過(guò)該裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，與覆膜播種機(jī)完美的結(jié)合，并且加工方便，便于維修。圖3-1 加強(qiáng)筋地膜復(fù)合播種機(jī)示意圖1牽引架 2加工裝置 3滴灌帶 4壓土輪 5覆土滾筒6穴播器 7展膜輥軸 8鎮(zhèn)壓輪3.2.2中間機(jī)架加工裝置設(shè)計(jì)拖拉機(jī)正后面的覆膜播種機(jī)的機(jī)架懸掛裝置要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。而本課題組設(shè)計(jì)成功的直接加筋的裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且

56、性能穩(wěn)定。該裝置如圖3-2所示，主要由安裝軸、擋板和支架組成。整體機(jī)械運(yùn)行時(shí)，該裝置將加強(qiáng)筋直接粘合在普通地膜上，再將加強(qiáng)筋地膜進(jìn)行覆膜，使加強(qiáng)筋地膜存在拉力，該拉力使地膜桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，完成加強(qiáng)筋地膜的加工。圖3-2 直接加筋加工裝置示意圖1鎮(zhèn)壓輪 2加強(qiáng)筋地膜 3支架 4加強(qiáng)筋5擋板 6軸 7軸由于軸和軸安裝在一個(gè)機(jī)架上，所以機(jī)架要有一定的長(zhǎng)度和強(qiáng)度，保證加強(qiáng)筋和普通地膜互相不影響。覆膜播種時(shí)普通地膜的直徑為之間，加強(qiáng)筋地膜的直徑為左右。為了減少更換加強(qiáng)筋的次數(shù)，加強(qiáng)筋的直徑需要增大，因此原來(lái)的支架應(yīng)加長(zhǎng)，保證了該機(jī)械的正常運(yùn)行。由于普通地膜和加強(qiáng)筋垂直放置，加強(qiáng)筋存在拉力，容易使普通地膜撕裂

57、，故在支架前部放置一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸，該軸有效的減少的加強(qiáng)筋的拉力，使該機(jī)械順利的進(jìn)行覆膜播種。3.2.3兩邊機(jī)架加工裝置設(shè)計(jì)由于兩邊的覆膜播種機(jī)的機(jī)架空間較大，故設(shè)計(jì)時(shí)盡量較小加強(qiáng)筋的拉力，在原有的裝置上增設(shè)機(jī)架。如圖3-3所示，該裝置主要由軸、擋板、機(jī)架構(gòu)成。新增的機(jī)架安裝在普通地膜的前部。該裝置工作時(shí)，常規(guī)地膜與加強(qiáng)筋同時(shí)繞過(guò)展膜軸，使加強(qiáng)筋與普通地膜進(jìn)行粘合，以覆土產(chǎn)生的拉力使該裝置運(yùn)行，同時(shí)有效的防止地膜破損、收縮，使加強(qiáng)筋地膜完整的進(jìn)行覆膜。圖3-3 展膜裝置示意圖1鎮(zhèn)壓輪 2加強(qiáng)筋地膜 3加強(qiáng)筋 4擋板 5軸6支架 7展膜軸 8軸新增的支架與原支架距離為，其高度約為，展膜軸的直徑約為

58、。該裝置有效的利用覆膜播種機(jī)的空間，為覆膜播種提供的方便。設(shè)計(jì)時(shí)軸和軸進(jìn)行偏心設(shè)置，可縮小加強(qiáng)筋與普通地膜粘合的時(shí)間，同時(shí)減小加強(qiáng)筋的拉力。3.2.4該裝置的力學(xué)分析展膜裝置的設(shè)計(jì)可有效的提高加強(qiáng)筋與普通地膜的粘合，該裝置的零件之間的角度直接影響加強(qiáng)筋的拉力，如圖3-4所示為各個(gè)零件的受力分布。圖3-4 角度分析示意圖1普通地膜 2加強(qiáng)筋 3展膜輥軸為普通地膜與輥軸的切點(diǎn)；為加強(qiáng)筋與展膜輥軸的切點(diǎn)；為加強(qiáng)筋地膜與輥軸的切點(diǎn)。點(diǎn)的位置直接影響粘合的程度，當(dāng)點(diǎn)與點(diǎn)較近時(shí)，粘合的時(shí)間較短，導(dǎo)致加強(qiáng)筋與普通地膜無(wú)法全部粘合或粘合存在縫隙；當(dāng)點(diǎn)與點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，影響整機(jī)的機(jī)構(gòu)。故適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)點(diǎn)的距離，使加強(qiáng)筋地

59、膜收縮量小，覆膜播種率高。 受力如圖3-5所示。圖3-5 受力關(guān)系示意圖即： 公式中加強(qiáng)筋地膜的拉力 加強(qiáng)筋的拉力 普通地膜的拉力根據(jù)以上公式可以得出，越小時(shí)，加強(qiáng)筋地膜的拉力就越小。但越小時(shí)，導(dǎo)致粘合的時(shí)間過(guò)短，故適當(dāng)?shù)慕嵌葘?duì)生產(chǎn)試驗(yàn)非常重要，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)為和為最為適合。第4章 加工機(jī)械部件有限元分析4.1 有限元法隨著電子計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，有限元法在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，有限元是利用數(shù)值分析的方法，對(duì)所求的模型利用數(shù)學(xué)法進(jìn)行有限次的迭代，得到近似試際條件下的解。有限元分析的應(yīng)用已成為分析模型的高效的、可靠性的手段。本章運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械部件進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變的有限元分析，及對(duì)主

60、要部件進(jìn)行優(yōu)化。4.1.1有限元法的基本思路有限元法是將連續(xù)的模型分割成有限個(gè)單元后進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬分析，分割成的單元僅在頂角處相互連接，稱連接點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)。真試的彈性模型內(nèi)部相互連接，而離散化是組合體內(nèi)部除節(jié)點(diǎn)無(wú)任何連接，節(jié)點(diǎn)之間的連接滿足模型的變形條件，即不存在裂縫，也不存在重疊現(xiàn)象。當(dāng)模型受外力作用時(shí)并產(chǎn)生了彈性變形，那么組成模型內(nèi)部的單元也發(fā)生彈性變形，因此模型內(nèi)部的連接處的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不同大小的位移，這樣的位移稱為節(jié)點(diǎn)位移。在有限元分析中，未知量通常有：節(jié)點(diǎn)位移、應(yīng)力、應(yīng)變等。假設(shè)模型單元根據(jù)塊的近似方法，函數(shù)可以近似表示位移的分布規(guī)律，如力學(xué)模型中的變分原理等，模擬節(jié)點(diǎn)力與位移之間的力學(xué)特征之