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4M-2型马铃薯联合收获机优化设计与仿真

2020-11-30阅读(138)

4M-2型马铃薯联合收获机优化设计与仿真

论文摘要

中国是发展马铃薯种植最快的国家之一,目前全国马铃薯种植面积达到500万hm2,是全世界马铃薯种植面积最大的国家,种植范围遍及全国。我国大部分地区马铃薯收获主要靠人畜力,小面积收获常采用铁锨或锄头挖掘,较大面积收获采用畜力挖掘犁。近年来,马铃薯挖掘机的研制与推广有了较大发展,但大多属于条铺式,即将薯块翻出地面后人工捡拾,生产效率低,劳动强度仍较大,且总体机械化水平很低,严重制约着马铃薯产业的进一步发展。为此,为了适应全球化、国际化的竞争,为了满足敏捷响应市场的需要,采用一种全新的设计方法（虚拟样机技术）设计适应中国国情的4M-2型马铃薯联合收获机,该机可将薯块收获后通过侧向倾斜式输送机构输送到集署箱,达到边收获边收集的目的。与传统的产品开发过程相比较,运用虚拟样机技术在制造物理样机之前,就可以进行样机的测试,及时找出和发现潜在的问题,缩短产品开发周期的40%—70%,简化产品的设计开发过程,降低开发成本,获得最优化和创新的设计产品,提高企业面向客户、敏捷响应市场的能力,还可以大幅度地提高设计质量。本文阐述了如何运用ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of MechanicalSystems）软件对4M-2型马铃薯联合收获机的输送系统主要部件和机构进行建模;如何将Solidworks、ANSYS的文件格式转换成ADAMS文件格式;并对输送系统主要部件和机构进行了仿真分析和动态研究,确定了输送系统有关重要参数:挖掘铲的总宽度为120cm,并确定挖掘铲工作总阻力不会超过6500N;抖动分离输送装置的抖动频率为42.1Hz,安装角为17°,抖动器的长轴为69mm,短轴为55mm,其抖动频率为8.89Hz;该马铃薯收获机前进时的作业速度优化为3km/h≤vm≤4.83km/h;横向输送器工作面由直径6mm的杆条组成,其斜面倾角为12°;茎秆分离器圆形带的直径为12mm,带根数为9根,在仿真中发现,此结构的主要优点是能够很好地分离茎秆和薯块,;倾斜式输送器的挡板高度是100mm,与带面成60°夹角。同时对薯块的运动情况、动态性能进行了系统的研究,结果表明:仿真参数符合输送系统的运动特性,所以是可行和可靠的。

论文目录

  • 摘要
  • SUMMARY
  • 引言
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 国内外马铃薯收获机概况及发展现状
  • 1.1.1 国外马铃薯收获机的发展现状
  • 1.1.2 国内马铃薯收获机的发展现状
  • 1.2 本课题研究的意义、内容及方法
  • 1.2.1 研究意义
  • 1.2.2 研究内容
  • 1.2.3 研究方法
  • 第二章 整机结构及工作原理
  • 2.1 整机结构及工作原理
  • 第三章 挖掘部件的设计
  • 3.1 挖掘铲的设计要求
  • 3.2 挖掘铲的设计
  • 3.2.1 铲体总宽度B
  • 3.2.2 铲刃夹角θ
  • 3.2.3 铲面倾角α
  • 3.2.4 铲体总长度L
  • 第四章 抖动分离输送装置与马铃薯的仿真分析
  • 4.1 抖动分离输送装置的分析与参数确定
  • 4.1.1 抖动分离输送装置的结构
  • 4.1.2 杆条间隙的确定
  • 4.2 分离输送器线速度、主动轴转速及升运链工作长度确定
  • 4.2.1 分离输送器线速度
  • 1'>4.2.2 主动轴转速n1
  • 4.2.3 升运链总长度L
  • 4.2.4 主、从动链轮的分度圆直径d1和d2
  • 4.3 单根带参数的确定
  • 4.3.1 带最小厚度（mm）
  • 4.3.2 抖动分离器功率校核
  • 2）'>4.3.3 带的最小截面积（mm2）
  • 4.3.4 带宽（mm）
  • 4.4 抖动分离输送装置的工作过程
  • 4.5 抖动分离输送装置与马铃薯仿真分析
  • 4.5.1 抖动器设计要求
  • 4.5.2 零件模型建立与装配干涉检验
  • 4.5.3 仿真模型的建立
  • 4.5.4 约束类型及载荷添加
  • 4.6 仿真结果及参数优化
  • 4.6.1 仿真
  • 4.6.2 参数优化
  • 4.7 分离输送器带的有限元分析
  • 4.7.1 ADAMS中带杆式分离输送器模型的建立
  • 4.7.2 MNF文件的建立
  • 4.8 带应力的有限元分析
  • 4.8.1 由拉力产生的拉应力
  • 4.8.2 由带的弯曲产生的弯曲应力
  • 4.8.3 由离心力作用产生的离心应力
  • 4.9 结果分析
  • 第五章 茎秆分离器、横向输送器的设计及仿真分析
  • 5.1 茎秆分离器的现状
  • 5.2 茎秆分离器的设计要求
  • 5.3 茎秆分离器的设计
  • d'>5.3.1 带速Vd
  • 5.3.2 带传动中的作用力
  • 5.3.2.1 传动带疲劳强度的影响因素
  • b'>5.3.3 带直径db
  • 5.3.4 带根数的确定
  • 5.4 横向输送器的设计
  • 5.5 普通带传动的张紧装置
  • 5.6 茎秆分离器的仿真建模过程
  • 5.7 横向输送器的仿真
  • 5.8 结果分析
  • 第六章 倾斜式输送器的设计及仿真分析
  • 6.1 侧向倾斜式提升输送器结构形式
  • 6.2 倾斜式输送器的设计计算
  • 6.2.1 主要参数的确定
  • 6.3 ADAMS中输送带模型的建立和仿真分析
  • 6.4 ADAMS中倾斜输送带的仿真分析
  • 6.5 薯块在输送带上的仿真分析
  • 6.6 小结
  • 6.7 结构优化
  • 第七章 结论与建议
  • 7.1 结论
  • 7.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简介
  • 导师简介

    • 相关论文文献

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