割捆机打捆机构分析与动力学优化设计研究

论文摘要

本研究结合高校与企业之间的科研项目,分析了中小型水稻割捆机的基本组成、工作机理、发展概况与趋势。通过割捆机打捆试验,确定了影响打捆成功率的主次因素,优水平组合及割捆机打捆机构受力参数;发现打捆机构对割捆机的打捆性能的优劣影响最为重要。受人手打结动作行为特征的启发,利用仿生学原理,着重对割捆机打捆机构进行分析研究。使用三维建模软件Pro/E,基于整机设计中确定的机构尺寸参数,创建了割捆机打捆机构的三维装配模型。将打捆针部件简化为曲柄摇杆四杆机构,进行了四杆机构的动力学分析,确定了四杆机构的设计关系。通过Mech/Pro接口程序,将机构的三维模型导入到机械系统动力学仿真分析软件ADAMS中,对机构进行了限位约束。根据打捆试验中确定的打捆机构受力参数,在ADAMS环境下对打捆针部件进行了动态仿真,获得了相关的运动学及动力学特征曲线。基于上述特征曲线,对打捆针的运动规律进行了研究分析,以寻求出打捆机构合理的铰链点位置。对打捆针部件进行参数化分析,建立设计变量,以曲柄驱动力矩为优化目标,使其绝对值能够最小。在既定目标下对打捆针部件进行优化,得到打捆针部件的最优设计。本论文以Pro/E与ADAMS联合仿真的虚拟样机技术为手段,对中小型水稻割捆机打捆机构动力特性进行分析研究,是现代化数字检测及设计方法的应用。打捆针部件优化的结果,为整个打捆机构的优化提供了重要依据,为割捆机打捆机构和其它农业机械中的类似机构进行更加深入的数字化研究奠定了坚实的基础,对农业机具优化设计研究具有较强的参考意义。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外水稻割捆机研究现状
• 1.2.2 国内水稻割捆机发展现状
• 1.3 虚拟样机技术
• 1.3.1 基本概念
• 1.3.2 机械系统虚拟样机技术的形成和发展
• 1.3.3 机械系统虚拟样机技术的应用
• 1.3.4 虚拟样机技术软件
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 割捆机基本组成
• 2.1 割捆机机构及其作业性能概述
• 2.2 割捆机工作形式
• 2.3 割捆机主要部件设计及分析
• 2.3.1 切割器
• 2.3.2 扶禾器与分禾器
• 2.3.3 打捆机构设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 打捆机构试验研究
• 3.1 试验设计
• 3.2 试验方案
• 3.3 打捆试验过程
• 3.3.1 试验设施与条件
• 3.3.2 捆绳受力
• 3.3.3 打捆成功率
• 3.3.4 打捆机构参数测定
• 3.4 试验结果分析
• 3.4.1 捆绳及机构受力分析
• 3.4.2 打捆成功率试验分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 打捆机构模型建立与装配
• 4.1 三维几何模型建立
• 4.1.1 零部件模型
• 4.1.2 模型装配
• 4.2 本章小结
• 第五章 打捆机构动力学仿真分析及优化
• 5.1 模型传递
• 5.1.1 施加约束
• 5.2 系统仿真
• 5.2.1 运动学分析
• 5.2.2 动态仿真分析
• 5.3 打捆针部件参数化分析
• 5.3.1 建立设计变量
• 5.3.2 选择优化目标
• 5.3.3 运行机构设计
• 5.4 优化设计
• 5.4.1 修改设计变量
• 5.4.2 优化分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 发表文章
• 导师及作者简介