小型甘蔗收獲機剝?nèi)~與集蔗機構(gòu)虛擬仿真分析及試驗研究.pdf

1、小型甘蔗收獲機的研究對我國盛產(chǎn)甘蔗的南方丘陵地區(qū)具有重要的現(xiàn)實意義，對于加快我國甘蔗收獲的機械化、增強我國制糖業(yè)國際競爭力更是具有戰(zhàn)略性意義。 本文作為國家自然科學(xué)基金資助項目“基于知識的甘蔗收獲機械智能設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究”及廣西制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)重點試驗室2007年項目“多因素耦合的甘蔗收獲機械砍蔗系統(tǒng)、傳動物流系統(tǒng)動力學(xué)、仿真分析與試驗研究”的基礎(chǔ)部分，主要是對小型甘蔗收獲機中重要的組成部分--甘蔗剝?nèi)~機構(gòu)與集蔗機構(gòu)

2、在結(jié)構(gòu)和性能上存在的不足展開分析和研究的。剝?nèi)~機構(gòu)功能評價的兩主要指標(biāo)之一含雜率已取得了國內(nèi)領(lǐng)先水平，而另一指標(biāo)傷蔗水平卻還有待提高，所以如何在保持甚至降低含雜率的基礎(chǔ)上降低傷蔗水平是目前研究剝?nèi)~機構(gòu)急需解決的問題。而集蔗機構(gòu)的箱體結(jié)構(gòu)及其卸載運動的集約化和自動化亦尚未能滿足性能需求。因此，本文針對這些問題，運用虛擬設(shè)計及虛擬樣機技術(shù)，通過對這兩個機構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行虛擬動態(tài)仿真分析和物理樣機試驗研究，探討及拓展改善它們結(jié)構(gòu)性能的方法，為整機

3、的研發(fā)提供有力的支持。 對甘蔗剝?nèi)~機構(gòu)的仿真分析與試驗研究工作具體有： 1．按照理論指導(dǎo)實踐的設(shè)計思想，首先從甘蔗剝?nèi)~的運動學(xué)分析和受力分析入手，從理論上對剝?nèi)~機理進(jìn)行了探索，分別對影響甘蔗剝?nèi)~效果的幾種重要因素進(jìn)行了深入分析。在對剝?nèi)~機理的深入剖析下，運用創(chuàng)造性設(shè)計的組合法，吸收原剝?nèi)~元件純螺旋排列式剝?nèi)~機構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點并改善其缺點，設(shè)計了新的有利于降低傷蔗水平的剝?nèi)~機構(gòu)-剝?nèi)~元件帶一定安裝偏角螺旋排列的剝?nèi)~機構(gòu)。

4、 2．為新改進(jìn)的兩種剝?nèi)~機構(gòu)及原來的兩種剝?nèi)~機構(gòu)，即60°螺旋角0°安裝角、60°螺旋角15°安裝角、75°螺旋角0°安裝角、75°螺旋角15°安裝角四種剝?nèi)~機構(gòu)搭建了三維模型并進(jìn)行對比性的仿真分析。在仿真過程中為增強其擬實性，對剝?nèi)~元件和甘蔗的仿真模型進(jìn)行了柔性化處理。通過對仿真中剝?nèi)~元件的運動、動力特性進(jìn)行分析，初步驗證了新的剝?nèi)~機構(gòu)有利于降低傷蔗水平的理論分析，并獲得大量虛擬剝?nèi)~試驗的動力特性數(shù)據(jù)。 3．建立了這四種剝?nèi)~

5、機構(gòu)的物理試驗平臺，對它們進(jìn)行對比試驗，并通過對所采集的物理試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究它們剝?nèi)~效果及功率損耗情況。該試驗的結(jié)果表明，新設(shè)計的剝?nèi)~元件帶一定安裝偏角螺旋排列的剝?nèi)~機構(gòu)有利于在保持低于1.20％的含雜率的基礎(chǔ)上顯著降低傷蔗水平。此外，對這幾種剝?nèi)~機構(gòu)的功率損耗和及最大喂入量試驗也進(jìn)行了分析，以及對合理化選擇剝?nèi)~機構(gòu)的其他參數(shù)如轉(zhuǎn)速等提出了參考意見。 對甘蔗集蔗機構(gòu)的設(shè)計與仿真分析具體工作有： 1．廣泛收集前期設(shè)計