穗茎兼收型玉米收获机的关键部件研究

论文摘要

玉米是我国的三大粮食作物之一,也是发展畜牧业的优质饲料和饲草。随着我国农业结构的调整和畜牧业的发展,穗茎兼收型玉米收获机成为近期国内发展的热点。穗茎兼收型玉米收获机不仅可以收获玉米果穗,还能收获玉米茎秆,解决玉米茎杆回收利用、发展畜牧业的需求,避免焚烧茎秆造成的污染。首先,论文通过理论分析确定了穗茎兼收型玉米收获机总体方案,果穗收集部分采用摘穗板、拉茎辊和剥皮机的组合；茎秆收集部分采用转子铣刀式切断茎秆、单排多辊输送茎秆、平板直刀切碎和抛送茎秆的结构收集系统。为适应不同区域、不同种植模式的需要,设计上下层独立调节割台,实现果穗与茎杆收获。其次,重点对茎秆收集部分进行了详细设计,通过分析和计算,以振动小、受力均匀、能切断茎秆等基本要求,确定了转子铣刀的结构、布局、工作参数。四个直径大小不同且带有不同齿形的喂入辊将茎杆调直输送到其后的茎杆切碎装置,经过切碎器切碎并抛洒还田或收集。再次,对滚筒切碎器的切碎抛送原理进行了理论分析,设计了合理的结构参数,其工作性能指标满足要求。最后,建立茎杆双梁模型对转子铣刀切割力进行粗略计算,并运用ANSYS/LS-DYNA对转子铣刀进行模态分析,避免共振现象的发生。建立转子铣刀茎秆切割有限元模型进行功耗仿真试验,找出影响转子铣刀切割茎秆功耗高低的主要因素及各因素间最优组合,并得到茎杆等效应力图、切割阻力以及功耗大小。采用理论研究、虚拟建模、仿真分析相结合的方法,对各个部件结构参数进行设计以及性能测试。对物理样机进行了田间试验,结果表明,穗茎兼收型玉米收获机具有良好的作业性能,各项性能指标符合设计标准,为下一步的技术完善和推广奠定基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外玉米收获机的发展现状
• 1.2.1 国外玉米收获机的发展现状
• 1.2.2 国内玉米收获机的发展现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 穗茎兼收型玉米收获机结构设计
• 2.1 穗茎兼收型玉米收获机整体设计方案
• 2.1.1 穗茎兼收联合作业的工作原理及工艺流程
• 2.1.2 穗茎兼收型玉米收获机的结构配置
• 2.2 摘穗装置介绍及方案确定
• 2.2.1 纵卧辊式摘穗装置
• 2.2.2 摘穗板—拉茎辊组合式摘穗装置
• 2.2.3 摘穗方案确定
• 2.3 茎杆切断装置设计
• 2.4 茎杆输送装置设计
• 2.5 茎杆切碎装置设计
• 2.6 果穗分流装置设计
• 2.7 双层割台独立升降设计
• 2.8 方案虚拟设计及主要特点
• 2.9 本章小结
• 第三章 茎秆收获装置理论分析与参数优化
• 3.1 茎杆切断理论及三维实体设计
• 3.1.1 茎杆切断理论分析
• 3.2 茎杆喂入装置理论分析
• 3.2.1 茎杆喂入过桥设计
• 3.2.2 喂入辊齿形与速度分析
• 3.3 茎杆切碎装置理论分析
• 3.3.1 滚筒式碎器基本结构分析
• 3.3.2 滚筒式碎器技术参数分析
• 3.3.3 动刀受力分析
• 3.3.4 动刀盘设计
• 3.3.5 平板刀动刀刃口线形成
• 3.3.6 切碎器外壳及抛送筒设计
• 3.4 凸轮式超越离合器的选用
• 3.5 本章小结
• 第四章 转子铣刀茎杆切割过程仿真研究
• 4.1 ANSYS/LS-DYNA软件介绍
• 4.2 转子铣刀模态分析
• 4.3 转子铣刀茎杆切割过程仿真的实现
• 4.3.1 仿真模型的简化
• 4.3.2 仿真步骤
• 4.3.3 仿真结果与分析
• 4.3.4 注意问题
• 4.4 本章小结
• 第五章 物理样机田间试验研究
• 5.1 田间试验目的及依据
• 5.2 试验条件
• 5.3 试验内容
• 5.4 试验结果汇总表
• 5.5 试验结论
• 第六章 结论与下一步建议
• 6.1 结论
• 6.2 不足与下一步建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表的论文与专利