《《制造技术及发展》课程论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《制造技术及发展》课程论文（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南农业大学制造技术及发展课程论文论文题目：拖拉机技术发展历史、现状及趋势姓名：路立博学 号：1119106110专业班级：设施农业科学与工程11-4班学院：园艺学院课程主讲老师：丁攀拖拉机技术发展历史、现状及趋势路立博（河南农业大学，郑州市450000）摘要：本文描述了中国拖拉机的发展历史、现状及其未来发展。重点 介绍了国内外拖拉机作业机组智能化技术的应用水平和研究现状 以及拖 拉机作业机组智能化技术的发展趋势。关键词：农业机械化拖拉机现状发展趋势拖拉机作业机组智能控制1、引言农业是国民经济的基础，这是不 以 人们意志为转移的客观经济规律。农业生 产力发展的水平和农业劳动生产率的高 低，决定
2、了农业为其他部门提供剩余产品 和劳动力的数量，进而制约着这些部门的 发展规模和速度。只有农业发展了，国 民经济其他部门才能得以进一步的发展。 而农业机械 化是农业现代化的中心环 节，以拖拉机等为代表的大小型农业器 械凝聚着现代科学技术的最新成果，并配 合农业生物等农业技术，成为发挥增产作 用的基本手段和提高劳动生产率、减轻繁 重体力劳动的必要条件和根本途径，从而带 来生产力的质的飞跃。2、拖拉机的发展历史和 现状2.1拖拉机的发展历史1949年，全国农业机械化装备总动 力只有8101万千瓦，农用拖拉机只有117 台，一些大型农业机械如联合收割机、农 用载重汽车基本上是空白。经过半个多世 纪的发
3、展，农业机械拥有量增长了上千 倍，有的品种甚至数万倍。截至2003 年底,全国农业机械总动力达到6亿kW 以上，农机原值达3362亿美元。农用拖 拉机保有量达1494万台，拖拉机配套农机 具2292万部。我国农业机械化过程体现了与中 国农村社会经济、文化背景相适应的有别于经济发达国家农业机械化的特点， 这就是农业机械化水平的不平衡性。由于 我国地理条件与气候条件的差异，存在着 土地相对稀缺与农村劳动力过剩，且农村 人均投入水平较低、存在着地域间的差别 等因素决定了中国农业机械化的过程在全 国不同区域、不同生产条件、不同经济发 展水平等条件下，将体现出不同区域的发 展特点。我国一些经济较发达区域
4、，农业 生产水平较高，农民收入增长较快，农民 对农业机械的购买数量较多，农业机械化 发展速度相对较快；而相 对于我国经济欠 发达的地区来说，农业机械化的发展速度 慢，农机拥有量少，农业生产水平低，农 民收入增长缓慢。据统计资料显示，我国 东部地区耕地占全国耕地总面积的 32.1%,而 农机动力拥有量占全国农机总动 力的50.2%;西部地区耕地占23.7%，农机动力却只有15.3%,相对动力拥有量为2.4:1 3O经过大型机械进驻农业以后，特别是 大中小型农用拖拉机的应用，农田作业机 械化水平显著提高，机械耕地、播种、收 获水平分别达到46.8 % 26.7 % 19% 2004年小麦机收比19
5、95年提高了47%： o2. 2拖拉机的发展现状目前，我国农用拖拉机一般分为小 型拖拉机，中型拖拉机和大型拖拉 机三 种。通常将功率小于18.4kW的拖拉机称 为小型拖拉机，主要包括带传动小四轮拖 拉机与手扶拖拉机。这2类产品属于低技术水平、量大面广的普及 型产品，多年来产品技术发展不快，同质 化程度高。其技术特征是采用单缸卧式柴 油机装在一个机架上，由V型带把功力传 到离合器，然后输入横置式变速箱。通常 中型拖拉机是指18.4-51.5kW的拖拉 机。主要包括原有中拖的基本型和扩展系 列产品，全新开发的中型拖拉机系列产品 和小 四轮拖拉机功率向上延伸形成的中小 功率系列产品。通常大型拖拉机是
6、指5 1.5kW以上的拖拉机。目前在大拖领域， 主要有福田重工、迪尔天拖、中国一拖、 上海纽荷兰和清江-拖等几家骨干企业，但 是还没有任何一家形成产品市场的绝对垄 断。3、拖拉机的未来发展随着农业机械化的发展，农业机械化 领域不断拓展，农机作业向市场化、社会 化服务发展，拖拉机向着作业机组智能化 发展。拖拉机在农业机械化中占有重要位 置，在以后的发展中将朝着更加普及化、 更加智能化方向发展。其中拖拉机作业机组智能化占有 最重3. 1国内外智能化技术在拖 拉机作业机组上的应用拖拉机作业机组的智能化研究开始于 拖拉机机电一体化控制技术的研究和应 用。1978年德国奔驰公司率先在其生产 的农用拖拉机
7、上成功使用了电液控制的三 点悬挂装置，此后着电子技术、传感器 技术、微机控制技术和信息决策系统的发 展，拖拉机作业机组智能化研究得到逐步 发展，大致经历了以下几个阶段：1）对拖拉机作业机组功能模块的单独 控制。这一阶段的研究主要集中在发动机 一传动系运转工况的监测和农具悬挂系统 的自动控制方面57，开发和应用了各类 驾驶员信息指导仪或监控仪表B9，可为 驾驶员提供普通拖拉机仪表所不能提供的 信息10.110这类监控仪表通过传感器测取 发动机油门开度位置和转速等信息，通过 单片机计算和处理，将有关发动机负荷和 油耗等信息显示在驾驶室的仪表盘上，指 导驾驶员选择最佳变速挡位，使柴油机工 作在最佳负
8、荷工况。目前，国外一些大公 司己将这类驾驶员操作信息指导仪作为拖 拉机综合仪表应用在大功率拖拉机上口2。近年来，有级变速自 动换挡的应用研究也得到了发Agrotron拖拉机上就安装了由德国ZF公 司生产的此类变速箱，驾驶员启动换挡控 制装置后，由微机来协调实现随后的挡位 控制。Lamborghini公司 在1995年生产 的Premium系列63 77kW拖拉机上所 安装的发动机调节系统与自动换挡系统联 合匹配，取得了很好的效果。在国内，吉 林工业大学、中国农业大学和重庆大学等 也进行了机械式变速箱自动换挡的电控研 究，但还没有形成实用化产品。农具悬挂 系统是拖拉机作业机组的一个重要子系 统，
9、对它的电液控制水平决定了机组作业 自动化的水平，因此，各国学者在这方面 进行了大量的试验研究。目前，已实现了对悬挂农具的高度控制、 力一位综合控制、牵引力-滑转率和力-位- 滑转率参数的综合控制。但农具悬挂系统 在作业中是一个动态的非线性惯性系统， 对它进行的综合电子控制一直未能取得满 意的效果，主要原因是控制方法和传感器 性能的稳定性不能适应复杂的作业环境。 20世纪80年代中后期和90年代初，吉 林工业大学、江苏理工大学、洛阳工学院 和中国农业大学等也深入开展了这方面的 研究，但都没有达到实用化阶段。2）对拖拉机作业机组的综合控制。在对子系统单独控制的基础上，进 行了拖拉机各个子系统联合自
10、动控制的研究，形成了完整的控制体系口3,提出了基 于串行通信现场总线的CAN(Co ntroller Area Network)网络控制系统，使拖拉机作业机组的匹配达到最 优。这类控制系统由传感器采集拖拉机各个 子系统的工作参数和信息，通过总线(拖拉 机总线和机具总线)网络把这些数据传到车 内微处理器或微机中，根据预先编制的控制 策略和逻辑判断程序进行处理，产生整车总 体控制信号，然后通过总线网络将信号分配 传送到相应的子控制系统中，由这些子系统 中的执行元件完成控制操作。这样不仅使拖 拉机在燃油经济性和工作效能上达到最优， 而且使驾驶员的操作大大简化，降低了驾驶 员的工作强度，使拖拉机的工作
11、效能在很 大程度上摆脱了对驾驶员的依赖，而主要取 决于控制系统的特性，以及所选的控制策略 和逻辑。目前，国外这方面的研究较多，还处 于试验研究的探索阶段，实用化产品较 少。在国内，吉林工业大学较早开展了机 组匹配的理论研究：14：;中国农业大学目前 也正在进行拖拉机智能化控制系统的应用 研究，提出以发动机负荷率、驱动轮滑转 率、拖拉机牵引阻力作为控制参数，根据 拖拉机的实际作业工况，实现发动机、挡 位、驱动轮滑转率和悬挂作业机构的联合 自动控制，使拖拉机作业机组各个子系统 协调和优化匹配，在保证作业质量的前提 下具有最优的生产率和燃油经济性。3)拖拉机作业机组的信息化和自动化。近几年来，拖拉机
12、作业机组计算机信 息化控制技术的应用研究主要在以下2个 方面。一是在机组综合控制的基础上，应 用全球卫星定位技术和地理信息技术进行 了拖拉机作业机组信息控制的研究。20世 纪90年代初，美国学者提出了精细农业 的概念，掀 起了农业信息化生产方式的 研究热 潮。在精细农业中，以装有计算 机、全球定位系统GPS地理信息系统 GIS等先进设备，配置不同作业机具的拖 拉机作业机组作为变量执行设备 (VariableApp1icati on Equipme nt) ， 实现信息的接收、处理和作业控制。其基 本原理是z通过GP确定作业机 组在田间 的瞬时位置，通过传感器和监测系统实时 采集田间数据，将这些
13、数据输入GIS,结 合事先储存在GIS中的数据、专家系统及 其他决策支持系统对信息进行加工、处 理，作出适当的作业决策，再通过计算机 控制器控制变量执行设备，实现对作业对 象的变量投入或机组操作的调整15。3.2拖拉机作业机组智能化技 术的发展趋势1)应用先进的控制理论，进一步完 善原有的控制系统，提高系统对复杂工况 的适应能力和逻辑判断能力。随着研究工 作的不断深入，先进的控 制理论如自适应 控制理论、人工智能控制理论逐渐被引入 拖拉机控制系统中，使拖拉机控制系统具 备一定的信息处理能力和逻辑判断能力， 这将大大提高拖拉机作业机组对外界环境 的适应能力，使其能够在复杂多变的工作 条件下自造应
14、地选择最佳的工作方式，最 大限度地提高拖拉机作业机组的工作效 能。2）利用机电一体化这一综合控制技 术，使对拖拉机各个子系统的监测和控 制，从单独、分割的状态转换为对整个机 组系统的联合、协调控制，并与驾驶员信 息传递系统一起构成拖拉机作业机组的智 能化、网络化控制系统，从而使整个机组 系统处于最佳匹配状态。3）随着精细农业研究的深入，拖拉 机作业机组将朝着信息化、智能化方向发 展。各种智能化的作业机组在耕地、播 种、施肥、灌溉、中耕、植保和收获等各 种农艺作业中，将扮演不可替代的重要角 色。的利用先进的测控技术、自动眼踪引 导控制技术和信息处理决策系统，进行拖 拉机田间作业时的无人驾驶自动化
15、研究。 参考文献：1 宋宜清我国农业机械化现状及发展趋势J.农业与技术.2007.2.2528.2 石卉.我国农业机械化发展现状与对 策J.农 机化论坛.8 10.3 牛淑卿我国农业机械化发展的研究J.农机化研究.2006. 7.2527.4 Hobbs J , Hesse H.Electr oni c/hydraulic Hitch Con trol for Agricultural Tractors. Society of AutomotiveEn gl neers , 1980,801018.5 Chancellor W J , Thai N C 著.拖拉机变速箱传动比和发动机转速的自动控制. 刘安民译.国外拖拉机，1985 (10) ：15196 贺祖年.国内拖拉机节油指示仪研究综述.拖拉机，1988(3) :45507 Tin ker D B. I ntegrati on of tractorengine , transmissionand implementdepth con trols (Part1 ,Tra nsmissi on s). J Agric Engng Res , 1993(54):1278 .伍先安，鄂卓茂.拖拉机柴油机节油监控装置.北京农业工程大学学报， 1995(1):14 179 .王熙，任宪忠，梁远，等.美国JD4450MFWD拉机单
