6-HUS并联运动平台动力学建模与仿真分析

鉴于串联机构难以实现复杂的空间曲面轨迹运动,提出了一种应用在沿空间曲线及曲面进行作业的6-HUS并联运动平台。对6-HUS并联运动平台进行动力学分析,并采用拉格朗日法建立其动力学模型。结合给定的运动算例,通过Matlab软件编程对所建立的动力学模型进行求解,得到了各个驱动杆的驱动力变化曲线。再采用Adams软件对6-HUS并联运动平台虚拟样机进行动力学仿真,虚拟仿真得到的驱动力曲线与数值仿真结果基本一致,证明在机构模型进行适当简化的基础上,采用拉格朗日法建立的动力学模型是可行的,这为后续的动力学优化与控制系统设计提供了理论依据。      

栽植鸭嘴开合控制机构分析与参数优化

【目的】针对钵苗栽植过程中存在漏苗、挂膜与栽植穴口过大等影响钵苗栽植质量的问题,试验研究了栽植鸭嘴开合控制机构运动特性与栽植鸭嘴的结构特性.【方法】基于MATLAB软件,采用遗传算法,在杆件参数的约束条件下,将高副关节位移优化到最大,保证栽植鸭嘴张角的稳定性.【结果】通过高副关节的运动位移与栽植鸭嘴的结构优化,获得鸭嘴开合控制机构的杆件参数最优值.【结论】通过田间试验统计分析,当移栽机的前进速度为0.5m/s时,钵苗的直立度为87.5°,栽植穴口直径为33mm,漏苗率仅为2%,表明栽植鸭嘴开合控制机构性能参数的优化提高了钵苗栽植质量.     

模块式苗木抚育机辅助作业臂模块动力学分析

应用Solid Works软件及ADAMS仿真软件,对模块式苗木抚育机辅助作业臂模块进行了虚拟样机建立与动力学仿真。结果表明:应用软件建立三维模型以及动力学仿真,验证了抚育机辅助作业臂模块翻转、升降、恢复的动作过程,说明虚拟样机运行良好。借助ADAMS软件,对正载及偏载工况下辅助作业臂模块进行了动力学仿真,分别得到了辅助作业臂模块在不同工况下翻转油缸以及升降油缸受力曲线和关键铰点的受力曲线,辅助作业臂模块受力变化情况吻合辅助作业臂模块实际受力情况。应用虚拟样机技术,对抚育机辅助作业臂进行动力学仿真,有着过程高效、低成本、输出结果直观形象、仿真效果好等特点。     

仿人工挑带式滴灌带回收机研制与虚拟样机仿真

【目的】研究农田滴灌带人工回收劳动强度大、卸载困难、易断带等,设计一种仿人工挑带动作的挑带式滴灌带回收机。【方法】回收机主要由卷带机构、导向机构、挑带机构以及机架等组成。卷带机构由多连杆机构组成,通过移动滑块可实现滴灌带的快速卸载;建立并求解导向机构和挑带机构数学模型;利用动力学仿真软件ADAMS建立滴灌带回收机的虚拟样机模型。【结果】获得导向机构参数:曲柄长155 mm,连杆长439 mm,偏心距长248 mm时,传动效果最佳;获得挑带机构参数:曲柄长141 mm,挑杆长366 mm时,满足挑带高度500 mm的要求;仿真分析发现:随着导向机构和挑带机构转速的增加,滴灌带内张力逐渐增加,最终确定导向机构的转速为0.8 r/s,挑带机构转速0.6 r/s。【结论】仿人工挑带式滴灌带回收机1 h作业面积约1 hm²,可以快速完成滴灌带的卷带、卸载。     

基于LMS Virtual.lab水稻插秧机变速箱的动力学特性仿真

【目的】研究并改善水稻插秧机变速箱动力总成结构.【方法】结合虚拟样机与动态仿真技术,借助UG和LMS Virtual.lab软件,根据水稻插秧机变速器的拓扑结构及运动关系,建立关于变速箱的多体动力学仿真模型.通过对变速箱齿轮轴系及变速箱壳体的局部柔性化处理,分析了关于变速箱刚柔耦合的多体动力学特性;利用BDF算法获取了虚拟样机在各挡位下参与扭矩传递的仿真速度与理论值的拟合情况,齿轮系统啮合力的频谱特性以及各轴在各阶振动频率下的应力应变分布情况.【结果】在箱体结构设计时要注意,在壳体与壳体的连接部位和壳体与轴承的连接部位适当加强结构强度,同时在固定点位置以及壳体非连接部位可以适当降低结构强度以节省材料.【结论】成功实现水稻插秧机变速箱的动力学建模与仿真.     

两种棉花打顶机单体仿形机构的对比分析

【目的】研究直立式和斜拉式2种仿形机构,为3FDD-1800棉花打顶机单体仿形机构的选择提供参考。【方法】运用COSMOSMotion进行运动仿真,求解出2种仿形机构在相同状态下的运动轨迹、受力、位移,对其运动仿真结果进行对比分析。【结果】直立式仿形机构使打顶延迟,受力较大,且不够灵活,工作部件的提升量远大于实际坡度;斜拉式仿形机构受力较小,运动更为灵活,仿形量比接近1∶1,较好地满足了仿形要求,且没有明显的仿形滞后现象。【结论】斜拉式仿形机构比较理想,选择斜拉式仿形机构作为3FDD-1800棉花打顶机的最终仿形机构。     

全膜双垄沟播直插式玉米播种装置双面凸轮的设计

针对全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的核心部件单面凸轮控制的穴播杆水平位移不精确、振动较大等问题,设计采用双面凸轮代替。在沟播机虚拟样机基础上,生成双面凸轮内外接触轨迹曲线,由于生成的双面凸轮轨迹在奇点处过渡急剧,会造成凸轮与顶杆运动过程中冲击过大而无法实现设定的运动,甚至卡死,对轨迹过渡奇点段进行了圆弧过渡优化,对优化前后的凸轮在x、y方向位移曲线进行了对比,相应位移量较小。经沟播机虚拟样机仿真,双面凸轮驱动下的成穴器在入土前不会与地面发生干涉;对双面凸轮进行的冲击力和拉力作用下最大形变和应力进行分析的结果表明,双面凸轮在受到最大冲击力和拉力时最大变形量为0.092 mm,且其最大Von–Mises应力均远低于67 MPa,应能满足直插式玉米全膜覆盖双垄沟播机作业需求。     

全膜双垄沟播直插式玉米播种装置双面凸轮的设计

针对全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的核心部件单面凸轮控制的穴播杆水平位移不精确、振动较大等问题,设计采用双面凸轮代替。在沟播机虚拟样机基础上,生成双面凸轮内外接触轨迹曲线,由于生成的双面凸轮轨迹在奇点处过渡急剧,会造成凸轮与顶杆运动过程中冲击过大而无法实现设定的运动,甚至卡死,对轨迹过渡奇点段进行了圆弧过渡优化,对优化前后的凸轮在x、y方向位移曲线进行了对比,相应位移量较小。经沟播机虚拟样机仿真,双面凸轮驱动下的成穴器在入土前不会与地面发生干涉;对双面凸轮进行的冲击力和拉力作用下最大形变和应力进行分析的结果表明,双面凸轮在受到最大冲击力和拉力时最大变形量为0.092 mm,且其最大Von–Mises应力均远低于67 MPa,应能满足直插式玉米全膜覆盖双垄沟播机作业需求。     

基于MATLAB花生收获机振动筛机构的运动学分析

针对目前花生收获机振动筛机构振动大、清土效果不理想和存在运动死点的问题,采用MATLAB的Simulink软件建立花生收获机振动筛机构仿真模型,分析图形化求解方法,通过设计并运行仿真模型得到振动筛的运动学变化曲线。结果表明,振动筛在x和y方向上的位移、速度、加速度均呈周期性变化,周期为0.3 s,振动幅值分别为23.4 mm和16.7 mm。振动筛机构周期性变化规律可视化的实现,进而选择最适合振动筛机构的尺寸,对优化花生收获机结构和提高收获质量具有重要意义。     

2BQHM-2型花生覆膜穴播机的设计与试验

【目的】较好地实现花生膜上成穴、播种作业.【方法】针对花生覆膜穴播机存在的技术问题,进行2BQHM-2型气吸式花生覆膜穴播机优化设计与制造;对其关键工作部件结构及作业参数进行理论分析,然后利用UG设计分析软件完成组成部件的优化设计;通过虚拟样机技术对该机进行虚拟装配,并对成穴过程进行运动仿真分析,检验各组成部件设计的合理性及使用效果.【结果和结论】典型地区花生垄作覆膜播种田间作业性能试验表明,该机工作性能较为稳定,各部件作业顺畅,各项作业指标均能较好地达到技术要求,其作业效果与虚拟仿真测试结果相符,研究结果为覆膜穴播机的进一步优化设计提供了理论依据及技术参考.     

基于ADAMS的钵苗移栽机械手设计及运动仿真

利用UG三维建模软件建立了钵苗移栽机的实体模型,利用接口软件将模型导入仿真软件ADAMS中,建立虚拟样机模型,对其进行运动学仿真,实现了模型顺序动作的运动过程仿真.经样机试验证明,设计的模型能稳定可靠地沿着设计的轨迹运动,因此该设计方案是正确可行的;同时,也说明了虚拟样机在产品开发中的重要作用,为全自动钵苗移栽机的设计和制造奠定了基础.     

一种摆动式振动筛的结构设计及仿真分析

为了提高垃圾回收的利用率,设计了一种摆动式振动筛;利用三维实体建模软件SolidWorks,建立了振动筛的三维虚拟样机模型;导入机械动力学仿真软件ADAMS中,建立了其虚拟样机模型;在此基础上,对振动筛的筛体进行了运动学仿真分析,得到了筛体的振动位移、速度、加速度及摆角等特性曲线,筛体运动轨迹符合预期要求,从而验证了该设计方法的正确性。实验数据为摆动式振动筛动态性能的评价和优化提供了理论依据。研究为虚拟样机技术在振动筛开发中的应用提供了有效方法。     

二自由度振动筛运动学分析及仿真试验

以二自由度(two degree of freedom,2-DOF)振动筛试验平台为研究对象,对二自由度振动筛试验平台简化模型的运动规律及筛面上物料受力情况进行分析,并对所建立的简化模型的合理性进行验证,得到影响简化模型及物料运动的关键因素。利用ADAMS仿真软件对单自由度振动筛模型和二自由度振动筛模型进行仿真研究,结果表明:单自由度机构筛面倾角有微小的变化,二自由度机构筛面倾角在4°~10°之间变化,两个机构水平位移变化量均为65mm,其位移变化规律基本相同;单自由度垂直方向位移为7.5 mm,二自由度机构垂直方向位移变化在0~60mm之间;二自由度横向加速度大于单自由度,垂直加速度小于单自由度。     

马铃薯收获机摆动筛与块茎运动仿真分析

针对我国现有马铃薯收获机摆动筛设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对摆动筛进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件对收获机摆动筛的虚拟样机进行运动仿真;对摆动筛质心点运动的合成速度、加速度和位移曲线以及块茎质心点所受碰撞压力曲线进行分析。结果表明:当摆动筛摆动频率为5.5 Hz,摆幅为30 mm时,摆动筛质心点的速度v≤500 mm/s,加速度a为2.5 m/s2≤a≤20 m/s2,中、小块茎与筛面的碰撞压力分别为120和250 N,均小于损伤压力,且输送顺畅,伤薯率≤4%,满足设计要求。     

水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验

【目的】基于三自由度水果采摘机械臂,设计一种轮式智能移动平台。【方法】根据农田工作环境,设计了转向机构和防撞梁机构;借助ANSYS对车架在3种工况下的变形情况进行仿真分析;使用Simulink模块对车载电机进行了基于最大转矩电流比矢量控制(MPTA)以及ID=0模式下的仿真;使用VC++语言编写了运动控制程序,开发人机交互界面;在南京市江浦农场进行样机行走试验。【结果】弯扭工况下车架变形量最大为14.1 mm,应力值小于材料屈服极限;基于MPTA控制下的电机约0.8 ms达到稳定;该平台最大爬坡角度约为10°,1.5 m·s~(-1)行进时跟踪路径的横向偏差约为0.22 m。【结论】该移动平台结构合理,强度和刚度较高,运动精度高,符合实际工作要求。     

水稻插秧机分插机构的轨迹规划和运动仿真

根据分插机构的结构特点,对其进行了模型简化,应用速度瞬心法,求解出插秧机插杆末端的位移、速度方程;运用ADAMS软件,建立了水稻插秧机分插机构虚拟样机模型,仿真得出了模型的末端轨迹以及插杆末端的位移和速度,并与应用方程求解出的理论值进行对比,一方面验证了理论计算的的准确性与可靠性,另一方面验证了仿真方法的正确性与可行性,为后续水稻插秧机分插机构的设计和制造提供了理论依据。     

基于SolidWorks的水稻育秧土混拌机混拌筒虚拟样机设计及有限元仿真研究

在混拌机的结构设计中,最繁琐、最困难的任务就是运动机构的设计和零部件的强度校核。传统的方法是通过轨迹图法或根据几何约束条件建立方程组来求解,但是这种设计比较繁琐,而且设计工作不够直观,设计结果不能尽如人意。研究提出利用SolidWorks软件进行自落式混拌机混拌筒虚拟样机的设计及有限元仿真的分析。研究结果表明,利用三维设计技术有利于提高设计质量,缩短开发时间。     

闭链二自由度平面五杆机构运动分析

应用矩阵法建立常用闭链二自由度平面五杆机构基本杆组运动分析数学模型,并据此编制相应的杆组位移、速度和加速度分析模块,开发了平面五杆机构的计算机辅助分析与仿真系统,实现了机构运动参数数值计算、运动线图自动绘制和机构动态仿真等计算机辅助可视化运动分析,所建立的数学模型与开发的程序具有较强的通用性．最后以机械系统动力学分析软件ADANS进行仿真,验证了机构运动分析数学模型及程序的正确性．     

前插式双控差速行星系分插机构的运动特性及参数分析

针对传统高速分插机构均为多组非圆齿轮组成,安装和制造难度较大等问题,提出了一种双控差速行星系分插机构。分析了该分插机构的工作原理并建立其运动分析模型;采用RecurDyn虚拟样机仿真和MATLAB数值仿真等方法,对该理论分析模型和机构各参数与秧针栽插动静轨迹之间的关系进行研究。选取椭圆齿轮偏心率为0.13、插植臂长度135mm、插植臂箱体与y轴的初始夹角50°、插植臂与回转箱体的初始夹角35°和插植臂回转箱体回转半径90mm进行分析,结果表明:插秧株距为180~220mm时该分插机构能满足水稻插秧要求。     

90 cm高度障碍马前肢运动模型的建立与分析

【目的】测定障碍赛马90 cm高度越障轨迹数据,建立各关节越障运动规律,筛选高斯或多项式最优拟合模型,为障碍赛马性能测定体系建设提供理论支持。【方法】使用高速摄像机收集视频材料,运用MATLAB软件中Curve Fitting tool工具包,采用二、三、四、五阶多项式函数模型和二、三、四、五阶高斯函数模型拟合越障轨迹并对比拟合结果。【结果】肩胛越障时运动规律中高斯函数模型的拟合度极显著优于多项式函数模型(P<0.01);前蹄的越障时运动规律中三阶高斯函数模型极显著优于三阶多项式函数模型(P<0.01);前球节的越障时运动规律中四、五阶高斯函数模型的拟合度极显著优于二、三阶高斯函数模型(P<0.01);肩关节,腕关节的越障时运动规律中多项式函数模型的拟合度显著优于高斯函数模型(P<0.05);肘关节的越障时运动规律与四、五阶多项式函数模型的拟合度极显著优于二、三阶多项式函数模型(P<0.01)。【结论】肩胛、前蹄、前球节的越障运动轨迹更接近“倒钟”型,左右对称。肩关节、腕关节、肘关节的越障运动轨迹左右不对称,曲线平滑。