基于有限元法的微耕机旋耕刀辊切削土壤仿真

旋耕刀辊作为微耕机耕作部件,研究它与土壤相互作用关系,对于提高耕作效率有着重要意义。为此,运用LS-DYNA显式动力学软件,基于有限元方法对微耕机刀辊切削土壤进行了仿真,分析了土壤破碎情况、旋耕刀辊切削力及切削扭矩。结果表明:浅层土壤扰动位移最大、中层土壤次之、深层土壤最小,与实际耕作过程一致;切削过程中旋耕刀的最大切削力为195N,最大扭矩值为21.1N·m,与试验值相吻合,验证了仿真的有效性。研究可为有效揭示土壤耕作机理、优化旋耕刀辊结构及运动参数提供理论依据。     

基于虚拟样机技术的联合收获机切割机构的仿真

对联合收获机的割刀进行了运动分析,在理论分析的基础上利用ADAMS软件建立了联合收获机切割机构的模型,对割刀的运动进行了仿真.仿真分析表明,割刀的位移、速度和加速度均为简谐运动,在行程的中点,割刀的速度最大,加速度最小,割刀的速度与位移之间呈椭圆曲线变化,加速度与位移之间是线性关系.仿真结果与理论分析相一致,符合设计要求,同时也为确定合理的割刀运动参数打下了基础.     

基于ADAMS和Solidworks软件对码垛 机器人运动响应特性分析

本文主要利用三维建模软件Solidworks建立码垛机器人原型样机设计,针对10kg码垛机进行快速响应特性分析,然后联合机械系统动力学软件ADAMS进行运动仿真得到运动仿真数据,实现码垛机器人带动负载的快速响应。     

枣园施肥机开沟器的设计与有限元分析

枣园开沟施肥是一项繁重的体力劳动,为了把果农从繁重的体力劳动中解放出来,设计了一种微型枣园施肥机的开沟器。开沟器采用双圆盘式,设计开沟深度为300mm,宽度为240mm。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对旋耕弯刀切削土壤的过程进行有限元分析,结果表明:在弯刀切削土壤的过程中,随着弯刀与土壤接触面积的不断增大,土壤逐渐被完全破坏并有跟随弯刀运动的趋势;弯刀切削土壤的最大等效应力主要集中在土壤与弯刀内侧的接触处,整个切削过程土壤最大等效应力的波动幅度不大,切削较为平稳。     

基于虚拟软件的收割机割台建模和运动仿真研究

收割机的割台特别是割刀属于复杂的曲面型零件,加工试制难度较大,如果采用反复实验-制造的方法对割台进行设计生产,设计和加工周期较长,成本较高。为了提高割台及割刀的设计生产效率,将CATIA建模和ADAMS动力学仿真软件引入到了割台的设计上,并利用CATIA强大的曲面建模功能建立了收割机割台和割刀的三维模型,将其简化后导入到ADAMS进行了动力学仿真。仿真结果表明:采用软件虚拟建模和仿真的方法可以成功地得到虚拟样机和动力学仿真结果,参考仿真结果可以快速地对割台进行优化设计,提高了设计生产效率。     

基于ADAMS的采摘机器人动力学仿真研究

首先,对ADAMS动力学仿真过程进行了分析和介绍,采用SolidWorks三维机械设计软件建立采摘机器人虚拟样机;然后,建立了采摘机器人动力学方程并进行了动力学分析,并利用ADAMS软件进行了仿真。仿真结果表明:采摘机器人末端执行器在各坐标轴上的速度和加速度都比较稳定光滑,各个时间端没有间断点,表明采摘机器人各个关节在实际的采摘过程中工作稳定,没有明显冲击,机械结构符合要求。     

基于ADAMS秧草收割机往复式割刀机构的运动学仿真

往复式割刀驱动机构,其作用是将源动力的旋转运动转换为割刀所需的直线往复式运动。目前,国内的收割机上采用的往复式割刀机构种类较多,大致上可以归纳为曲柄连杆机构和摆环机构两类。往复式割刀机构是收割机的关键技术之一,介绍了曲柄滑块式往复式割刀机构与工作原理,通过应用主流的三维设计软件UG和CAE分析软件ADAMS对往复式割刀的运动学进行仿真分析,并验证仿真的正确性与理论设计情况一致。     

振动深松铲土壤切削有限元模拟分析——基于ANSYS/LS_DYNA

为了分析振动式深松机在耕作过程中深松铲与土壤之间的相互作用关系,首先研究了国内外采用有限元分析方法研究土壤切削问题的工作进展情况。为揭示振动深松减阻本质,借助ANSYS/LS-DYNA971软件,构建了深松铲和土壤的有限元仿真模型,并选用MAT_FHWA_SOIL和线弹材料分别作为土壤和深松铲的材料模型。将UG中的运动仿真数据作为深松铲载荷数据,通过Excel文件导入,对深松铲切削土壤的工作工程进行模拟,得出了深松铲切削土壤过程功耗的变化和深松铲在工作过程的等效应力(von Mises stress)情况,为深松铲结构参数的优化提供了依据。     

农业机器人切削过程仿真分析——基于计算机辅助设计

利用6自由度机器人切削加工平台,讨论了该机器人与计算机辅助设计工具的数据链结构,研究了其运动控制过程,并对设计结果进行有效优化。通过介绍切削加工控制系统整体结构,构建了机器人运动学模型,并根据计算机辅助设计工具,对机器人后续优化过程的坐标转换、各关节正逆运动学计算以及机器人运动控制程序生成过程进行了深入研究。同时,对系统进行了ADAMS软件仿真,并完成了3D样件的加工。试验结果表明:该系统可以自动生成机器人运动控制程序的加工指令,直接驱动机器人末端执行刀具的运动,实现零部件的加工生产,可行性高。     

工业大麻小型立式割台切割器运动分析与仿真

切割器是割台的关键核心部件,其工作性能直接影响割台的工作效率,设计一种工业大麻往复式切割器,进行切割器的运动学原理和动力学分析,并应用Adams软件直观地分析切割器工作过程中割刀的位移、速度和加速度的变化规律,并得到切割过程中切割力变化规律。仿真结果表明切割器的运动规律与实际基本相符,该机构设计合理。     

葡萄覆土机开土刀切削土壤过程的研究

葡萄覆土机作为实现葡萄越冬覆土机械化的关键设备越来越受到重视。为此,以营口农机化研究所研制的3PF-240型葡萄覆土机为研究对象,对葡萄覆土机开土刀切削土壤过程进行了研究。基于有限元分析软件ABAQUS软件对切削土壤的过程进行了三维动态接触非线性有限元分析,获得了开土刀在作业过程中刀具的情况下切削力的变化曲线。同时,将仿真结果与试验结果进行对比分析,结果表明:仿真分析结果与试验结果基本一致,验证了仿真模型的有效性。     

基于SPH算法的深松铲土壤切削过程仿真及试验研究

为探明深松铲土壤切削过程中切削阻力的变化规律和了解深松铲切削土壤过程情况,基于SPH方法建立了深松铲土壤深松的有限元模型,并对其深松过程进行仿真分析。仿真结果表明:SPH法能够直观地模拟深松铲土壤切削完整过程,最大等效应力为3. 184MPa,主要集中在与深松铲接触土壤上,仿真切削阻力为3.65 k N。通过耕整地移动式田间动态试验台进行田间试验验证,得出切削阻力为3. 542 k N,与仿真结果相比误差仅为3. 05%,验证了基于SPH法进行深松铲切削土壤过程的仿真是可行的。     

往复式切割器速度参数优化设计与分析——基于ADAMS

通过对往复式切割器工作原理的分析,确定了割刀的实际切割距离,利用ADAMS虚拟样机软件对曲柄连杆切割器建立了运动学仿真模型,并对机构的推杆长度和曲柄转速进行了参数化设计。通过ADAMS/PostPro-cessor分析结果表明,曲柄转速对割刀切割运动的影响大,而推杆的尺寸对割刀速度的敏感度小,影响不大,从而在只分析曲柄转速的基础上确定了满足切割条件的、合适的曲柄转速和切割机前进速度。     

击打式松果采摘机器人设计与试验

针对人工采摘松果过程中存在严重安全隐患的问题,设计了一种击打式松果采摘机器人,该机器人系统主要由电机驱动模块、主控模块、视觉模块、夹持模块、采摘模块组成,视觉模块完成松果识别与定位,实时反馈给主控模块,并控制电机驱动模块,配合夹持模块和采摘模块作业实现松果采摘。采用Matlab仿真软件建立松果采摘机器人运动学模型,求解出机械臂工作空间为直径4.5 m的球体;基于冲量原理和Lagrange方程建立碰撞动力学模型,通过动态分析求解出碰撞后各关节保持原有运动规律所需的驱动力矩;运用静力学原理建立关键组件有限元模型,利用ANSYS Workbench对结构进行优化设计,优化后其安全系数最低为1.577 1,支撑关节最大变形4.148 4 mm。仿真结果表明:该机器人结构在运动学、动力学及静力学方面均满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了松果采摘试验,样机初始状态尺寸1 000 mm×1 200 mm×1 100 mm,试验结果验证了机器人结构设计的合理性与实用性。     

基于SPH算法的平面刀土壤切削过程模拟

以我国华北一年两熟区保护性耕作地土壤为原型,利用ANSYS/LS_DYNA对平面刀切削土壤过程进行数值模拟,并通过理论分析和试验,验证SPH算法在模拟平面刀切削土壤过程方面的可行性。结合MAT147土壤材料模型,SPH算法及点-面侵蚀接触,运用ANSYS/LS_DYNA软件对平面刀切削土壤过程进行有限元分析。仿真结果表明,SPH算法能够直观模拟平面刀切削土壤整个过程,最大等效应力为5.851 MPa,主要集中在与平面刀接触的土壤上;平面刀切削全过程表明,土壤所受等效应力波动较小,切削过程比较平稳;稳定切削时切削功耗在10.2 kW附近波动,通过理论和试验验证,仿真切削误差不大于0.05。由此说明SPH算法进行平面刀切削过程的数值模拟是可行的。     

基于ADAMS油菜联合收获机割刀驱动机构的仿真

用ADAMS 软件建立了4-LYZ油菜联合收获机横割刀驱动机构(摆环机构)的运动模型和竖割刀驱动机构(曲柄滑块机构)的虚拟样机模型.通过仿真测量得到横、竖割刀驱动机构在运动时对机架的激振力,仿真结果表明:横割刀往复运动时,作用在摆环箱上的载荷为简谐载荷,Fx的幅值为3 200N,且远远大于Fy;竖割上下运动时作用在割台框架上的激振力呈余弦变化Fy远远大于Fx,且Fy的幅值为2 637N.该仿真结果为割台框架的动力学分析提供了依据.     

固定垄保护性耕作条件下松垄割刀性能对比分析

在固定垄保护性耕作体系下,针对宽垄沟灌条件下水分渗透难的问题,基于土壤力学接触模型,设计了平刀、缺口刀和V形刀3种松垄割刀。利用ANSYS软件对其进行有限元静力学分析,施加载荷数值来自于纯剪切与两面楔模型对3种割刀受力进行分析计算,得出割刀的应力分布图和变形云图。结果显示,3种割刀设计强度均满足要求,变形较小。结合层次分析法与功效系数法,以割刀理论受力、作业油耗、土壤体积含水率增量为评价指标,确定使用V形松垄割刀作业的综合效益最高。     

采摘机器人动力学建模及动作规划仿真研究——基于SolidWorks

为了提高采摘机器人的自动化采摘效率和质量,将机器人动力学建模和仿真模拟方法引入到了采摘机器人的设计过程中,基于SolidWorksv软件建立了采摘机器人机械手的三维模型,并将其导入到ADAMS软件中进行了仿真模拟计算,得到了机械手动作的轨迹,通过对轨迹数据的分析可以实现机械手动作的优化。在机器人动作控制精度的优化上采用了神经网络PID算法,并对优化前后的动作精度进行了对比,结果表明:采用神经网络PID算法可以明显提高动作的精度,对于采摘机器人的优化设计具有重要作用。     

基于虚拟仿真软件的采摘机器人运动分析

为了实现采摘机器人最优设计,建立了采摘机器人的虚拟样机模型,借助D-H矩阵方法建立了机器人运动分析的理论模型,确定了机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系。采用Pro/E软件建立了采摘机器人三维模型,并将模型导入到了ADAMS仿真软件进行了运动学仿真分析。结果表明,采用虚拟仿真软件可以得到转动副角度随时间变化的情况。依据此方法可以求出每个转动副的位移、角速度、角加速度的变化情况,从而分析整个机器人的运动情况,对于采摘机器人的优化设计具有重要的参考价值。     

某装备吊装装置运动学及动力学分析研究

利用虚拟样机技术进行开发是产品现代设计方法之一,其重点是建立开发系统的计算机虚拟样机模型。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),建立和测试了某装备吊装装置的虚拟样机,仿真分析了该机械系统的运动学性能和动力学性能,计算出整个机构运动过程中各构件的各种力和载荷参数,为吊装装置在各种姿态下的有限元分析提供了受力数据。