《制造技術(shù)及發(fā)展》課程論文

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)《制造技術(shù)及發(fā)展》課程論文論文題目：拖拉機(jī)技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)姓名：路立博學(xué)號(hào)：1119106110專業(yè)班級(jí)：設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程11-4班學(xué) 院：園藝學(xué)院課程主講老師：丁攀拖拉機(jī)技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)路立博（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，鄭州市450000）摘要：本文描述了中國(guó)拖拉機(jī)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其未來(lái)發(fā)展。重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能化技術(shù)的應(yīng)用水平和研究現(xiàn)狀以及拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械化 拖拉機(jī)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能控制1、引言農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，這是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的水平和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的高低，決定了農(nóng)業(yè)為其他部門提供剩余產(chǎn)品和勞動(dòng)力的數(shù)量，進(jìn)而制約著這些部門的發(fā)展規(guī)模和速度。只有農(nóng)業(yè)發(fā)展了，國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門才能得以進(jìn)一步的發(fā)展。⑴而農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的中心環(huán)節(jié)，以拖拉機(jī)等為代表的大小型農(nóng)業(yè)器械凝聚著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成果，并配合農(nóng)業(yè)生物等農(nóng)業(yè)技術(shù)，成為發(fā)揮增產(chǎn)作用的基本手段和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕繁重體力勞動(dòng)的必要條件和根本途徑，從而帶來(lái)生產(chǎn)力的質(zhì)的飛躍。2、拖拉機(jī)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀2.1拖拉機(jī)的發(fā)展歷史1949年，全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備總動(dòng)力只有8101萬(wàn)千瓦，農(nóng)用拖拉機(jī)只有117臺(tái)，一些大型農(nóng)業(yè)機(jī)械如聯(lián)合收割機(jī)、農(nóng)用載重汽車基本上是空白。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械擁有量增長(zhǎng)了上千倍，有的品種甚至數(shù)萬(wàn)倍⑴。截至2003年底,全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力達(dá)到6億kW以上，農(nóng)機(jī)原值達(dá)3362億美元⑵。農(nóng)用拖拉機(jī)保有量達(dá)1494萬(wàn)臺(tái)，拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具2292萬(wàn)部⑴。我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化過(guò)程體現(xiàn)了與中國(guó)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化背景相適應(yīng)的有別于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械化的特點(diǎn)，這就是農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的不平衡性。由于我國(guó)地理?xiàng)l件與氣候條件的差異，存在著土地相對(duì)稀缺與農(nóng)村勞動(dòng)力過(guò)剩，且農(nóng)村人均投入水平較低、存在著地域間的差別等因素決定了中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的過(guò)程在全國(guó)不同區(qū)域、不同生產(chǎn)條件、不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件下，將體現(xiàn)出不同區(qū)域的發(fā)展特點(diǎn)。我國(guó)一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)區(qū)域，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平較高，農(nóng)民收入增長(zhǎng)較快，農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的購(gòu)買數(shù)量較多，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展速度相對(duì)較快；而相對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)來(lái)說(shuō)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展速度慢，農(nóng)機(jī)擁有量少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平低，農(nóng)民收入增長(zhǎng)緩慢。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)東部地區(qū)耕地占全國(guó)耕地總面積的32.1%,而農(nóng)機(jī)動(dòng)力擁有量占全國(guó)農(nóng)機(jī)總動(dòng)力的50.2%;西部地區(qū)耕地占23.7%，農(nóng)機(jī)動(dòng)力卻只有15.3%,相對(duì)動(dòng)力擁有量為2.4:1[3]O經(jīng)過(guò)大型機(jī)械進(jìn)駐農(nóng)業(yè)以后，特別是大中小型農(nóng)用拖拉機(jī)的應(yīng)用，農(nóng)田作業(yè)機(jī)械化水平顯著提高，機(jī)械耕地、播種、收獲水平分別達(dá)到46.8%26.7%19%2004年小麥機(jī)收比1995年提高了47%：o2.2拖拉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國(guó)農(nóng)用拖拉機(jī)一般分為小型拖拉機(jī)，中型拖拉機(jī)和大型拖拉機(jī)三種。通常將功率小于18.4kW的拖拉機(jī)稱為小型拖拉機(jī)，主要包括帶傳動(dòng)小四輪拖拉機(jī)與手扶拖拉機(jī)。這 2類產(chǎn)品屬于低技術(shù)水平、量大面廣的普及型產(chǎn)品，多年來(lái)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展不快，同質(zhì)化程度高。其技術(shù)特征是采用單缸臥式柴油機(jī)裝在一個(gè)機(jī)架上，由V型帶把功力傳到離合器，然后輸入橫置式變速箱。通常中型拖拉機(jī)是指18.4-51.5kW的拖拉機(jī)。主要包括原有中拖的基本型和擴(kuò)展系列產(chǎn)品，全新開(kāi)發(fā)的中型拖拉機(jī)系列產(chǎn)品和小四輪拖拉機(jī)功率向上延伸形成的中小功率系列產(chǎn)品。通常大型拖拉機(jī)是指51.5kW以上的拖拉機(jī)。目前在大拖領(lǐng)域，主要有福田重工、迪爾天拖、中國(guó)一拖、上海紐荷蘭和清江-拖等幾家骨干企業(yè)，但是還沒(méi)有任何一家形成產(chǎn)品市場(chǎng)的絕對(duì)壟斷。3、拖拉機(jī)的未來(lái)發(fā)展隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化領(lǐng)域不斷拓展，農(nóng)機(jī)作業(yè)向市場(chǎng)化、社會(huì)化服務(wù)發(fā)展，拖拉機(jī)向著作業(yè)機(jī)組智能化發(fā)展。拖拉機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中占有重要位置，在以后的發(fā)展中將朝著更加普及化、更加智能化方向發(fā)展。其中拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能化占有最重3.1國(guó)內(nèi)外智能化技術(shù)在拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組上的應(yīng)用拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的智能化研究開(kāi)始于拖拉機(jī)機(jī)電一體化控制技術(shù)的研究和應(yīng)用。1978年德國(guó)奔馳公司率先在其生產(chǎn)的農(nóng)用拖拉機(jī)上成功使用了電液控制的三點(diǎn)懸掛裝置⑷，此后著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)和信息決策系統(tǒng)的發(fā)展，拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能化研究得到逐步發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：1）對(duì)拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組功能模塊的單獨(dú)控制。這一階段的研究主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)一傳動(dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)工況的監(jiān)測(cè)和農(nóng)具懸掛系統(tǒng)的自動(dòng)控制方面57］，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了各類駕駛員信息指導(dǎo)儀或監(jiān)控儀表B9］，可為駕駛員提供普通拖拉機(jī)儀表所不能提供的信息［10.11］0這類監(jiān)控儀表通過(guò)傳感器測(cè)取發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度位置和轉(zhuǎn)速等信息，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算和處理，將有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和油耗等信息顯示在駕駛室的儀表盤上，指導(dǎo)駕駛員選擇最佳變速擋位，使柴油機(jī)工作在最佳負(fù)荷工況。目前，國(guó)外一些大公司己將這類駕駛員操作信息指導(dǎo)儀作為拖拉機(jī)綜合儀表應(yīng)用在大功率拖拉機(jī)上口2］。近年來(lái)，有級(jí)變速自動(dòng)換擋的應(yīng)用研究也得到了發(fā)Agrotron拖拉機(jī)上就安裝了由德國(guó)ZF公司生產(chǎn)的此類變速箱，駕駛員啟動(dòng)換擋控制裝置后，由微機(jī)來(lái)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)隨后的擋位控制。Lamborghini公司在1995年生產(chǎn)的Premium系列6377kW拖拉機(jī)上所安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與自動(dòng)換擋系統(tǒng)聯(lián)合匹配，取得了很好的效果。在國(guó)內(nèi)，吉林工業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和重慶大學(xué)等也進(jìn)行了機(jī)械式變速箱自動(dòng)換擋的電控研究，但還沒(méi)有形成實(shí)用化產(chǎn)品。農(nóng)具懸掛系統(tǒng)是拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的一個(gè)重要子系統(tǒng)，對(duì)它的電液控制水平?jīng)Q定了機(jī)組作業(yè)自動(dòng)化的水平，因此，各國(guó)學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。目前，已實(shí)現(xiàn)了對(duì)懸掛農(nóng)具的高度控制、力一位綜合控制、牽引力-滑轉(zhuǎn)率和力-位-滑轉(zhuǎn)率參數(shù)的綜合控制。但農(nóng)具懸掛系統(tǒng)在作業(yè)中是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線性慣性系統(tǒng)，對(duì)它進(jìn)行的綜合電子控制一直未能取得滿意的效果，主要原因是控制方法和傳感器性能的穩(wěn)定性不能適應(yīng)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。20世紀(jì)80年代中后期和90年代初，吉林工業(yè)大學(xué)、江蘇理工大學(xué)、洛陽(yáng)工學(xué)院和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等也深入開(kāi)展了這方面的研究，但都沒(méi)有達(dá)到實(shí)用化階段。2）對(duì)拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的綜合控制。在對(duì)子系統(tǒng)單獨(dú)控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了拖拉機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合自動(dòng)控制的研究，形成了完整的控制體系口3］,提出了基于串行通信現(xiàn)場(chǎng)總線的CAN(ControllerAreaNetwork) 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，使拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的匹配達(dá)到最優(yōu)。這類控制系統(tǒng)由傳感器采集拖拉機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)的工作參數(shù)和信息，通過(guò)總線(拖拉機(jī)總線和機(jī)具總線)網(wǎng)絡(luò)把這些數(shù)據(jù)傳到車內(nèi)微處理器或微機(jī)中，根據(jù)預(yù)先編制的控制策略和邏輯判斷程序進(jìn)行處理，產(chǎn)生整車總體控制信號(hào)，然后通過(guò)總線網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)分配傳送到相應(yīng)的子控制系統(tǒng)中，由這些子系統(tǒng)中的執(zhí)行元件完成控制操作。這樣不僅使拖拉機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性和工作效能上達(dá)到最優(yōu)，而且使駕駛員的操作大大簡(jiǎn)化，降低了駕駛員的工作強(qiáng)度，使拖拉機(jī)的工作效能在很大程度上擺脫了對(duì)駕駛員的依賴，而主要取決于控制系統(tǒng)的特性，以及所選的控制策略和邏輯。目前，國(guó)外這方面的研究較多，還處于試驗(yàn)研究的探索階段，實(shí)用化產(chǎn)品較少。在國(guó)內(nèi)，吉林工業(yè)大學(xué)較早開(kāi)展了機(jī)組匹配的理論研究：14：;中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)目前也正在進(jìn)行拖拉機(jī)智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究，提出以發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率、驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率、拖拉機(jī)牽引阻力作為控制參數(shù)，根據(jù)拖拉機(jī)的實(shí)際作業(yè)工況，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、擋位、驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率和懸掛作業(yè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)合自動(dòng)控制，使拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組各個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)和優(yōu)化匹配，在保證作業(yè)質(zhì)量的前提下具有最優(yōu)的生產(chǎn)率和燃油經(jīng)濟(jì)性。3)拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的信息化和自動(dòng)化。近幾年來(lái)，拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組計(jì)算機(jī)信息化控制技術(shù)的應(yīng)用研究主要在以下2個(gè)方面。一是在機(jī)組綜合控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)用全球衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息技術(shù)進(jìn)行了拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組信息控制的研究。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)學(xué)者提出了精細(xì)農(nóng)業(yè)的概"念，掀起了農(nóng)業(yè)信息化生產(chǎn)方式的研究熱潮。在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，以裝有計(jì)算機(jī)、全球定位系統(tǒng)GPS地理信息系統(tǒng)GIS等先進(jìn)設(shè)備，配置不同作業(yè)機(jī)具的拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組作為變量執(zhí)行設(shè)備(VariableApp1icationEquipment)，實(shí)現(xiàn)信息的接收、處理和作業(yè)控制。其基本原理是z通過(guò)GP確定作業(yè)機(jī)組在田間的瞬時(shí)位置，通過(guò)傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集田間數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)輸入GIS,結(jié)合事先儲(chǔ)存在GIS中的數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)及其他決策支持系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行加工、處理，作出適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)決策，再通過(guò)計(jì)算機(jī)控制器控制變量執(zhí)行設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)對(duì)象的變量投入或機(jī)組操作的調(diào)整［15］。3.2拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1)應(yīng)用先進(jìn)的控制理論，進(jìn)一步完善原有的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜工況的適應(yīng)能力和邏輯判斷能力。隨著研究工作的不斷深入，先進(jìn)的控制理論如自適應(yīng)控制理論、人工智能控制理論逐漸被引入拖拉機(jī)控制系統(tǒng)中，使拖拉機(jī)控制系統(tǒng)具備一定的信息處理能力和邏輯判斷能力，這將大大提高拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力，使其能夠在復(fù)雜多變的工作條件下自造應(yīng)地選擇最佳的工作方式，最大限度地提高拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的工作效能。2） 利用機(jī)電一體化這一綜合控制技術(shù)，使對(duì)拖拉機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，從單獨(dú)、分割的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為對(duì)整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的聯(lián)合、協(xié)調(diào)控制，并與駕駛員信息傳遞系統(tǒng)一起構(gòu)成拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，從而使整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)處于最佳匹配狀態(tài)。3） 隨著精細(xì)農(nóng)業(yè)研究的深入，拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組將朝著信息化、智能化方向發(fā)展。各種智能化的作業(yè)機(jī)組在耕地、播種、施肥、灌溉、中耕、植保和收獲等各種農(nóng)藝作業(yè)中，將扮演不可替代的重要角色。的利用先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)、自動(dòng)眼蹤引導(dǎo)控制技術(shù)和信息處理決策系統(tǒng)，進(jìn)行拖拉機(jī)田間作業(yè)時(shí)的無(wú)人駕駛自動(dòng)化研究。參考文獻(xiàn)：宋宜清?我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù).2007.2.25 28.石卉.我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].農(nóng)機(jī)化論壇.810.牛淑卿?我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究.2006.7.25 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