新疆是我国重要的葡萄栽植区域,也是我国重要的葡萄加工区域。新疆独特的光热和水土条件非常适合葡萄生长,病虫害少、产量高且品质优良。葡萄施肥对葡萄栽培和生产非常重要,施肥的效果会直接影响葡萄的产量和质量。目前,我国葡萄深施有机肥作业开沟基本上是人工完成,存在着劳动强度大、成本高、工作条件差、效率低以及质量不高等弊端,造成人力物力的大量浪费,而农村劳动力日益紧缺,葡萄的日常管理劳力短缺矛盾日益突出。因此,机械化开沟迫在眉睫。本文对葡萄园开沟机进行了虚拟设计。利用CAXA和三维分析设计软件Pro/E完成了各组成部件的设计,并进行了组装;对开沟机的关键零部件机架和开沟器立柱等分别进行了力学分析和优化。1.开沟方式的研究前期对新疆葡萄栽植模式进行研究和综合分析、比较各种开沟方法及特点,选择适合新疆果园栽植的最佳开沟方式,即以深松铲为原型设计开沟器。2.总体构造的设计本文所设计的开沟机的整机部分,是由机架、液压传动装置、滑道和开沟器等构成。本开沟机通过拖拉机牵引,机架挂在拖拉机后部,开沟器固定在机架上的滑动装置上,并且可以调节。工作时靠近前端的两个辅助液压缸带动固定锥插进土壤里,使机架固定,与导轨相连的液压缸推动开沟器前进,在拖拉机间歇前进的同时完成开沟作业。3.开沟器立柱的分析利用Pro/Mechanica软件对开沟器立柱所受的应力和应变量进行分析,对比优化前后应力和应变量的分析结果对应力云图分析可知:开沟器立柱所受的最大应力主要集中在中间部位,这是因为开沟器立柱刀刃与立柱上端正面是以直角的形式过渡的,所以应将直角过渡改为圆角过渡,利用Pro/E的行为建模功能进行优化分析。将优化前后的结果进行比较,可以发现:最大应力仍然在上方第三个螺栓孔除,但应力大小由优化前的24.77MPa降低到优化后的15.95MPa;过渡处应力值由17.34MPa降低为11.17MPa;最大变形量仍然在最下端,但变形大小由优化前的0.16mm降低到优化后的0.11mm。所以通过优化应力和位移都有明显的改善。4.液压驱动部件的设计分析本设计选用油缸为开沟器开沟供给动力,这比牵引机提供牵引动力的工作效率要高;前端的两个油缸带动固定锥固定机架,配合开沟器的前进,提高了开沟机的工作稳定性。5.开沟装置研究分析及模拟装配对葡萄园开沟机的机架进行力学分析计算,并对开沟器强度分析研究,主要零部件优化研究;利用CAXA绘制样机二维图纸,经过Pro/E二维绘图进行检查、装配,得到虚拟样机。