SolidWorks软件在农业机械机构创新设计中的应用

SolidWorks软件在机械设计领域具有强大功能。利用Solid Works软件对新型取苗机构进行三维建模、仿真分析,实现了对农业机械新产品进行物理建模、装配,并进一步通过仿真试验比较、验证了模型参数,从而预知新机构的性能,大大提高了设计效率和创新能力。这为农业机械装置的创新设计提供了新的可能性。     

铧式犁犁体曲面研究现状与展望

犁耕作业是一种应用最为广泛的耕地方式,良好的犁体曲面不仅能使土壤达到理想的农艺作业要求,而且可以降低犁耕作业过程中的能量消耗,通过对犁体曲面的几何特征、性能参数、耕作过程和设计方法等方面进行阐述分析,总结基于犁耕作业过程中的土垡运动及受力的各类研究方法,分别从经验设计、几何形成线法、土迹线模拟法、基于犁耕工艺过程的犁体...     

仿生非光滑水田犁壁的设计及田间应用试验

水田犁田间作业时土壤对犁壁的严重粘附,将导致犁耕阻力增加、油耗增大、耕作质量和生产效率降低。经过大量的试验研究,已发现典型土壤动物蜣螂体表的减粘降阻和脱附效应,并据此开发了仿生犁壁。在前期研究基础上,考察仿生非光滑水田犁壁面上几何非光滑结构单元的尺寸和分布对犁耕阻力的影响,进行了设计参数优化,研制出具有减粘降阻性能的仿生非光滑水田犁壁。田间对比测试表明:仿生非光滑水田犁壁与普通光滑水田犁壁相比,降低犁耕阻力15.9%~18.0%,减少油耗11.9%,提高生产率20.5%。该犁壁耕翻的碎垡率高,耕作质量良好,有较好的实际应用前景。     

弹齿滚筒式捡拾装置的参数化设计与仿真

随着我国畜牧业的飞速发展,人们对牧草收获机械提出了更高的要求,特别是在内蒙古地区,牧草收获的数量多少、品质优劣直接决定了广大农民的经济收入,因此对牧草收获机械的研究变得尤为重要。为此,以9 YG-1.8型圆捆机的弹齿滚筒式捡拾装置为例,研究了盘形凸轮的基圆半径、滚筒转速和曲柄长度3个参数对弹齿速度变化的影响,进而分析其对捡拾效果的影响。本研究运用Solid Works进行三维建模,使用VB6.0软件进行编程,实现盘形凸轮的参数化设计;使用Solid Works自带插件COSMOSMotion对弹齿滚筒式捡拾装置进行运动学仿真,对其中主要参数进行分析,最终得出单一参数变化对捡拾效果的影响。在Solid Works下运用VB进行二次开发可为其它机械运动分析提供了一种新的研究思路方法。     

面向赣南山区应用特色的微耕机设计与研究

本文依据赣南山区特殊地貌和土质,提出一种适用于赣南山区耕地用微耕机的设计。本文首先对微耕机的结构特点和工作原理进行分析;进而对微耕机的结构进行设计;再利用Solid Works软件对微耕机零件进行三维建模、整机虚拟装配。Solid Works软件便于参数化修改和调整模型,可大大缩短设计周期,本研究为研制赣南山区用微耕机提供了有效的参考。     

高速低阻防过载犁耕装备设计与试验

针对翻转犁能耗高、易黏附、易遭冲击破坏等问题,研制了高速智能液压翻转犁,优化了整机结构与配置参数。以穿山甲体表的鳞片三角圆弧状结构和蜣螂体表的凸包结构相结合作为仿生原型设计了仿生犁体,并设计了双向犁耕装备的过载保护自动避障机构,平衡状态下对应所需弹簧预紧力9.75 kN,取安全系数1.3,设置初始状态预紧力12.67 kN。建立了犁体耕作过程离散元仿真模型。仿生减黏犁体相对传统犁体土壤减黏性能提升44.15%,减阻7.8%。耕深稳定性变异系数2.86%,土垡破碎率97.1%。研究结果可为高速智能液压翻转犁设计及改进提供参考。     

铧式犁减阻性能研究

优化铧式犁犁体曲面形状,降低耕作阻力,是一项亟待解决的问题。从犁体曲面成型方法可知,导曲线形状是影响铧式犁耕作阻力的一个重要因素。为此,以BTU35犁体为基础,在Solid Works中建立5种不同导曲线犁体,并将模型导入ANSYS进行显示动力学分析,得到其耕作阻力。仿真试验表明:以四次多项式曲线为导曲线形成的犁体耕作阻力较小,在3km/h时降阻3.75%,7km/h时降阻4.56%,平均降阻3.93%。结合不同导曲线曲率半径变化情况与工作阻力之间的关系,可得结论:导曲线曲率半径变化复杂的犁体有较好的减阻性能。     

双翼翻土防漏耕犁犁体的3D+2D设计研究

在ＭＤＴ平台上设计了双翼翻土防漏耕犁犁体。建立了犁体曲面模型、犁体各零件的三维模型以及犁体的三维装配模型,并实现了从三维模型到二维工程图的转换。实践证明,在ＭＤＴ平台上进行犁体的交互式设计是方便可行的。     

高速低阻防过载犁耕装备的设计与试验

针对翻转犁能耗高、易粘附、易遭冲击破坏等问题，研制了一种高速智能液压翻转犁，优化了整机结构与配置参数。以穿山甲体表的鳞片三角圆弧状结构和蜣螂体表的凸包结构相结合作为仿生原型设计了一种仿生犁体，并设计了一种双向犁耕装备的过载保护自动避障机构，得到平衡状态下对应所需的弹簧预紧力为9.75KN，取安全系数为1.3，设置初始状态预紧力为12.67KN。建立了犁体耕作过程离散元仿真模型。仿生减粘犁体相对传统犁体土壤减粘性能提升44.15%，减阻7.8%。耕深稳定性变异系数2.86%，土垡破碎率97.1%。研究结果可为高速智能液压翻转犁设计及改进提供参考。     

碎土型犁体曲面作业过程的仿真分析——基于ANSYS/LS-DYNA

在农机作业中,铧式犁主要是通过犁体曲面完成对土壤的切土和翻垡,达到土壤耕作的目的.犁体曲面的参数对铧式犁的工作性能和动力消耗都有较大的影响.为此,利用数学建模中参数化建模的方法对碎土型犁体曲面进行建模,并对犁体曲面耕翻过程进行动力学仿真分析,得出优化的曲面参数及其各项参数对犁体曲面工作性能(牵引阻力、翻馑性能)的影响,从而达到对铧式犁优化设计的目的.     

液控精量施肥机开沟装置仿真与试验分析

开沟装置是液控精量施肥机的关键装置,其结构设计的合理性影响着施肥机的开沟效果和施肥精度。为此,运用ANSYS和EDEM软件对施肥机开沟装置进行静力学分析、动力学分析和模态分析,结果表明:在开沟犁犁柱下端与犁铲的连接处受到较大应力,但满足强度要求;约束模态振型与对应振频比较,发现在约束模态下能有效提高其强度,降低犁柱和犁铲的变形,为施肥机开沟装置的优化设计和提高施肥精度提供了理论基础。     

基于SolidWorks Flow Simulation的甘蔗收割机排杂装置内部流场模拟

利用SolidWorks建立并简化切段式甘蔗收割机采用的轴流风机排杂装置的三维模型后,通过SolidWorks Flow Simulation软件模拟分析轴流风机排杂装置的内部流场情况。根据实际情况设置仿真边界条件,模拟在不同叶轮转速、轮毂垂入导风罩深度等参数影响下排杂装置的出风口速度场和压力场分布,并比较模拟数据和试验测试结果,为切段式甘蔗收割机的轴流风机排杂装置的设计和优化提供参考。      

圆盘独立驱动型圆盘犁的设计及试验

为了更好地保护土壤结构,对耕作机械结构进行优化,解决国内现有无驱动型圆盘犁入土困难、驱动型圆盘犁对土壤翻动大及耕层破坏严重等问题,设计了一种新型驱动圆盘犁,并详细介绍了其传动方案、碎土方案及圆盘相关参数等。为了新型驱动圆盘犁各零件能够安全工作,且使设计更加合理,通过SolidWorks完成圆盘犁关键零件的三维建模,运用有限元分析对犁腿和机架进行了静力学分析,并对机架进行了5阶模态分析。通过试验对圆盘犁的实际工作状态进行可行性验证,结果表明:圆盘犁整机符合静力学要求,正常的工作环境下,圆盘犁机架的固有频率避开了所有的外界激振频率,不会出现共振,不会出现影响正常工作的较大变形,在实际工作过程中,能够达到理想的工作效果。所设计的圆盘犁每个圆盘独立驱动,且具有一定的偏角和倾角,减少了土壤的侧向移动,更加符合保护性耕作的原则,可为耕整地机械提供一种适宜的选择。     

大豆收获机械切割机构虚拟设计与仿真分析

针对于大豆收获机械的特点,采用Solid Works软件对其切割机构进行虚拟设计,将模型导入ADAMS软件中进行运动学仿真,并采用离散柔性连接件法构建大豆茎秆柔性模型,与切割机构进行联合仿真。仿真结果表明:动刀片的绝对运动为复合运动,在切割方向做往复运动,行程为76mm,最大速度为1.72m/s,证明所设计切割机构的运动状态与物理样机相符,满足设计要求;得到了大豆茎秆在切割机构作用下的一系列运动曲线,为大豆收获机械切割机构进一步的改进和优化设计提供了参考。     

转叶式切土刀助推效果的研究

对犁式开沟机助推装置-转叶式切土刀的运动学及动力学进行了较详细的理论分析，提出了运动参数优化设计，水平推力简化计算方法及最大推力的计算公式。田间试验及检测结果表明：理论计算与实际情况基本吻合；切土刀转速与前进速度匹配合理，则助推效果明显。以此方法设计试制的双犁开沟机，已成功应用于苏南烂湿地区的开沟作业。     

驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机设计与试验

针对传统旋耕式耕整机在稻-油或稻-稻-油水旱轮作的油菜种植模式下进行耕整地作业易存在整机通过性、适应性差,旋耕装置作业碎土率低、刀辊易缠草、秸秆埋覆性能差等问题,设计了一种驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机。提出先主动犁耕后双刃旋耕、两侧开畦沟的工作方式,分析确定了驱动圆盘犁组主要结构参数以及驱动圆盘犁组-开畦沟前犁布局方式;分析确定了一种应用于驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机的双刃型旋耕装置关键结构参数。依据滑切原理确定了具有长刃部和短刃部的双刃型旋耕刀片关键结构参数;根据驱动圆盘犁组结构布局确定了双刃型旋耕装置为双头螺旋线排列方式。利用离散元仿真方法分析了整机的秸秆埋覆性能以及对土壤耕层交换的影响,结果表明整机作业平均秸秆埋覆率为94.69%,且整机作业后土壤耕层混合均匀。在秸秆留茬量不同的两种工况下进行田间性能试验,田间性能试验表明,驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机作业后平均秸秆埋覆率为96.45%,平均碎土率为95.30%,犁组不堵塞,刀辊不易缠草,机组通过性好;田间播种试验表明,整机播种后油菜出苗均匀,整机作业各项指标均满足稻茬地油菜直播种床整备要求。     

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。     

油菜直播机开沟犁体曲面优化与试验

为减小油菜直播机开畦沟系统牵引阻力并分析机组不同作业速度对牵引阻力影响的规律,开展了开畦沟犁体曲面参数与作业速度的试验研究。建立了EDEM离散元土壤仿真模型,以犁体牵引阻力为试验指标分别开展以铧刃起土角、导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角及作业速度为试验因素的试验;构建了犁体曲面优化模型,并开展了犁体曲面的3D打印及试制加工。仿真试验结果表明:在试验范围内,牵引阻力随铧刃起土角增大而减小,分别随导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角增大而增大,随作业速度的增大而急剧增大,作业速度从1.0 m/s增加到2.0 m/s,牵引阻力及功耗分别为前者的1.98倍及3.97倍;仿真优化结果表明:当犁体在一定工作参数条件下,铧刃起土角为15°,导曲线开度为190 mm,直元线起始角为35°,直元线最大角为40°时,犁体牵引阻力最小为241.11 N,比优化前减少11.26%。为考察优化犁体实际田间作业效果,对犁体进行3D打印及试制加工并与原有犁体进行田间对比试验,结果表明优化犁体作业的畦沟沟底大块土垡少,残留土壤质量减少62.87%,沟底干净,T型沟明显。