高速双动小型手扶式叶菜收获机设计与运动分析

设计了一种高速双动小型手扶式叶菜收获机,该机通过偏心轮轴旋转运动来转换成割刀往复直线运动,解决传统旋转式、单动往复式切割装置存在的功耗大、结构不紧凑、功率低、割台振动大等缺点。本文对该机具动力传动机构、割刀机构设计进行简述,通过系统的理论分析和田间试验,对手扶叶菜收割机往复式切割器的主要参数进行试验研究。结果表明,往复式切割器可较好实现切割性能,切割速度可达0.65m/s,作业速度0.4~0.5m/s,割刀高20mm,切割速度比1.7,刀齿间距35mm。该手扶叶菜收获机往复式切割器可实现割茬整齐、无撕裂、漏割、重割和堵刀现象,适于收割三叶菜、菠菜等柔性茎秆蔬菜。     

电动叶菜多功能采收机切割机构设计与仿真优化

针对绿叶菜收获拟采用双动刀往复式切割器进行结构设计,并基于切割图进行切割器性能优化。通过分析切割图中一次切割区、重割区和漏割区对切割性能的影响,确定漏割区面积为0、重割率最小时割刀切割性能达到最优,以此为依据对切割器进行优化设计。针对现有切割图绘制与分析方法不能同时兼顾高精度和易操作的问题,综合运用SolidWorks和Adams软件进行切割图绘制,并使用Image-Pro Plus软件获取图中数据对切割图定量分析与评价。针对现有切割图评价指标不能显著反映刀片尺寸参数和割刀运动参数共同影响切割性能变化问题,提出以漏割距离、重割率为评价指标来反映三区域的变化,并以此为目标值,基于现有刀片尺寸参数优化其切割性能。研究提出采用切割图绘制、分析、评价方法进一步优化切割性能,分析割刀尺寸参数(刀片前宽、刀片高度、刀片节距)和切割器运动参数(切割速比)对漏割距离和重割率的影响,采用Box-Behnken中心组合试验设计理论进行四因素三水平仿真试验。试验结果表明,刀片前宽、刀片高度、刀片节距、切割速比对漏割距离和重割率均有显著影响。参数优化结果：当刀片前宽为5 mm、刀片高度为32 mm、刀片节距为...     

往复式切割器割刀磨损对切割图中区域面积的影响

在联合收割机收获作业中，由于往复式切割器不同程度的磨损，使切割图中重割区、漏割区及一次切割区的面积也在不断地发生变化。为此，利用MATLAB软件，对标准往复式切割器在一定工作条件、割刀未磨损及磨损量分别为5％、10％、15％和20％时，切割图中3个区域的面积进行了计算，并定量地描述了割刀磨损量与切割图中3区域面积的变化规律。     

往复式切割器割刀往复速度对切割面积的影响

本文通过Matlab软件对切割器参数进行数值模拟,绘制了往复式切割器切割图,形成了重割区、漏割区面积--曲柄转速关系曲线图。结果表明:当刀刃高度和机器前进速度不变时,重割区和漏割区的大小与机器曲柄转速(割刀往复速度)有密切关系。当前进速度不变,随着割刀曲柄转速增大,漏割区变小而重割区变大,反之则相反。该结论不仅为割草机械的切割部件开发提供可靠依据,同时减轻设计人员的劳动强度,提高设计效率。     

谷物联合收获机往复式切割器切割过程的研究—基于切割图分析

为了获得谷物联合收获机的理想工作状态,通过切割图分析,对联合收割机往复式切割器切割过程的一次切割区、重割区以及漏割区面积在不同切割情况下的变化特性进行了理论分析,得出了相应的速度匹配参数.在割刀切割速度与机器前进速度配比等方面为谷物联合收获机往复式切割器工作性能和作业效果的改善提供了理论依据和工作参数设计参考.     

收获机械往复式切割器切割图的数值模拟与仿真

通过对往复式切割器工作原理的分析,利用Matlab软件对切割器切割图进行了数值模拟。对影响切割图各区域面积的关键参数进行了仿真计算,得到了提高切割质量、降低功率消耗的较优运动参数和结构参数组合。方差分析结果表明,切割器类型、割刀进距、动刀片刃部高度对空白区和重割区面积影响显著,动刀片宽度、前桥宽度对面积影响不显著。     

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。     

芦蒿有序收获机切割器动力学仿真与试验

切割器作为芦蒿收获机的重要工作部件,其切割性能直接影响作物的收获质量和后续输送效果。采用虚拟样机设计方法,对自走式芦蒿有序收获机中往复式切割器的结构参数和芦蒿茎秆的物理参数进行研究,建立了切割部件的三维实体模型和茎秆的柔性简化模型,并进行刚柔耦合动力学仿真分析。以切割系统的切割速度vg、切割角度α和前进速度vm为影响因素,选取切割器对茎秆切割力F和重割率γ为评价指标,设计了三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析,并进行田间试验验证。结果表明,响应面模型(RSM)优化组合vg=1.6 m/s,α=15°,vm=1.0 m/s时,F、γ明显降低,割茬质量最好,与试验结果相比,切割力误差小于10.9%、重割率误差小于11.3%。分析结果验证了预测模型的有效性和准确性,表明所设计的往复式切割器满足对芦蒿的有序收获要求。     

前驱苜蓿刈割压扁机切割装置设计与分析

针对苜蓿刈割压扁机在作业过程中出现的收获质量低、漏割率高、割茬高度不一致等问题,基于苜蓿收获要求,设计了一种前驱苜蓿刈割压扁机的切割装置。对其核心作业部件完成理论设计并确定相关结构和参数,对割刀进行运动学和动力学分析,并基于ADAMS软件对切割器在复杂路面的工作性能进行仿真。研究结果显示:刀盘转速为1800r/min和割刀数量为8片时,能够确保刈割作业不发生漏割现象;切割扭矩主要取决于刀盘转速和割刀刃长;所设计的切割器在复杂路面作业具备良好的通过性,可以保证割茬高度一致。研究成果可为苜蓿刈割压扁机的设计与优化提供参考。     

基于ADAMS的木薯茎秆切割过程虚拟仿真研究

针对于木薯收获机械的特点,采用SolidWorks软件对其切割装置进行结构设计,将模型导入ADAMS软件中进行运动仿真。仿真结果表明:切割器最大位移为1 190mm,最大切割速度为30.008mm/s,切断一根茎秆需用时0.253s,证明所设计切割装置的运动状态与物理样机相符,满足设计要求,并且得到了木薯茎秆在切割装置作用下的一系列运动曲线;对木薯茎秆进行试验台切割试验,试验结果表明:木薯茎秆切割主要断裂形式为一刀切割、重割和切割后碰裂,其中漏割碰撞断裂的统计频数小于3%;经过初步分析,影响木薯茎秆切割质量的主要因素为切割器的结构参数和工作参数,为木薯收获机械切割装置的研制提供一定的理论依据。     

分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

单人背负式采茶机的设计分析

茶叶源于中国,有着悠久的历史,原为宫廷饮料,后普及民间。随着时代的发展,茶叶已不再是一种单纯的嗜好,而成为人类期望健康的饮品。大规模现代化的茶叶生产需要以茶叶机械化为后盾,而传统手工收茶不仅效率低下,且食品安全也受到影响。为满足大规模制茶的需求,研制了一种单人背负式采茶机,并对采茶机进行性能分析实验。实验结果表明:该采茶机割幅600mm,漏采率小于2%,芽叶完整率大于85%,往复式切割器工作稳定、切割效果良好,满足了茶农对于采摘的需求;采后蓬面整齐,芽叶完整,不影响下次采摘,适用于多种类型的茶园采摘作业。     

鲜食莲籽剥壳机多通道集成式剥壳机构设计与试验

针对鲜食莲籽剥壳加工困难、损失率高的问题,设计了一种多通道集成式剥壳机构。该机构由多通道仿形凹槽轮、外刃齿板、内外刀盘等结构组成,可实现莲籽单粒排出、姿态调整与环切。仿形凹槽可保护莲籽避免因刀具切割、输送挤压而带来的破损。对剥壳机构工作过程进行理论分析和参数计算,确定了影响剥壳性能的主要结构和工作参数。采用EDEM离散元软件仿真分析了齿形结构、刃齿间距、齿间距、剥壳轮转速对莲籽排出、姿态调整的影响;采用ADAMS虚拟样机软件对莲籽在剥壳机构内的运动轨迹进行了仿真。根据理论计算与仿真结果完成了样机试制,并在样机上开展试验验证。以产自湖北省洪湖市的含水率大于64.2%的太空莲36号鲜莲籽为试验对象,以齿形、刃齿距、齿间距为影响因素,以剥壳率为评价指标,开展了三因素拟水平正交试验,结果表明对剥壳率的影响由大到小依次为齿形、齿间距、刃齿距,最优因素水平组合为向心齿、齿间距5 mm、刃齿距82 mm,在此条件下,剥壳率为97%。设计的剥壳机构能够满足乳熟期、蜡熟期莲籽剥壳的实际生产需要。     

梳割气吸一体式贡菊采摘机设计与试验

针对山地贡菊采摘仍以人工采摘为主、采摘效率低、费时费力、尚未实现机械化等问题,设计了一种适应山地采摘的贡菊采摘机。采花梳齿间隙大于胎菊直径,小于朵菊花托直径,利用采摘梳齿与分花齿之间的相对运动,从花托处碰撞拉断,实现采摘。在负风压机的风压差作用下,将花朵运输至集花箱。试验表明,贡菊采摘机能够实现山地贡菊花朵采摘及收集。在花朵含水率为87.20%,采花梳齿间隙为8~9 mm时,该采摘机效果较佳,花朵采收率为87.50%~93.11%,花朵破碎率为0~0.34%,花朵落地率为1.99%~2.39%,花朵杂质率为4.87%~6.48%,花朵漏摘率为3.30%~4.96%。正交试验表明,当梳齿采摘间隙为8 mm,进风口风速为8 m/s,梳齿齿形为50 mm,主动轴转速为30 r/min,贡菊采摘机采摘效果最佳,花朵采收率为94.54%,花朵落地率为2.05%,杂质率为1.48%,花朵破碎率为0.57%,花朵漏摘率为1.36%。     

收获期花生秧蔓切割锯盘设计与试验

为合理设计花生联合收获机切秧装置,在确定以旋转锯切为切秧方式的基础上,分析锯盘刀齿齿顶点和齿根点的运动特性,确定了锯盘的齿高、齿数、齿距等关键参数;通过对秧蔓切割时刀刃的受力分析发现合适的刀齿刃倾角可以减小工作时刀齿所受的阻力;建立了花生秧蔓的几何模型,并借助ANSYS/LS DYNA进行关于盘厚、齿高、刃倾角的三因素...     

推剪式樱桃采摘器设计与试验

新鲜樱桃果实娇嫩,收获期短,并且要求带柄采摘。然而目前主要采用人工采摘方式,劳动强度大、作业危险且效率低,难以满足当前新鲜樱桃产业发展的要求。针对这一问题,仿照理发的原理,研制一款推剪式樱桃辅助采摘器,通过连续快速地推剪樱桃果柄,从而实现樱桃的快速带柄采摘。同时,还分析影响樱桃果柄剪切效果的因素,并通过果柄剪切对比试验,得出在静刀片齿距为3.5 mm,动刀片齿距为3.0 mm,动刀片行程为3.5 mm以及电机转速为7 000 r/min时,采摘器的采摘效果最佳。果园试验表明,使用该装置辅助人工采摘樱桃,平均半小时内采摘樱桃9.7 kg以上,带柄合格率98%以上,损伤率1%以下,实现快速高效带柄采摘樱桃,并且不碰伤樱桃果实及果树,具有较好的参考与应用价值。     

链齿式残膜回收机捡拾机构参数优化及试验

针对链齿式残膜回收机捡拾效率不高、工作性能一般等问题,设计了一台链齿式残膜回收机。首先,介绍了工作原理和结构设计;然后,运用Design-Expert8. 060软件,采用Box-Behnken试验方法,以捡拾转速、入土深度、捡拾齿周向间距、捡拾齿轴向间距为影响因素,以捡拾率为响应值,进行了四因素四水平的响应面试验及回归方差分析,分析各因素对链齿式残膜回收机捡拾装置的捡拾率的影响程度,并对各个因素进行优化。试验结果表明:影响捡拾率程度的大小依次为捡拾转速>捡拾齿轴向间距> C捡拾齿周向间距>入土深度;当捡拾转速91. 41r/min、入土深度143. 48mm、捡拾齿周向间距91. 49mm、捡拾齿轴向间距32. 31mm时,残膜的捡拾率达到91. 02%,相对误差较小。     

往复式割刀切割马铃薯秧数值模拟分析

针对马铃薯收秧机械在国内发展空白和往复式切割器切割马铃薯秧蔓研究较少的问题,对往复式切割器进行三维建模、显式动力学分析,并仿真得到往复式切割器在切割马铃薯秧过程中的变形结果、应力和剪切力变化折线图。结果表明:马铃薯秧的最大变形为148.98mm,最大应力为2.7706MPa,最大剪切力为1.5368 MPa,且往复式切割刀的各项指标均在合理范围之内,能够充分实现马铃薯秧苗的切割。该研究内容可为往复式切割器在马铃薯秧蔓切割问题上的探讨提供参考。     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化。运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析。仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过程中受到的最大应力、产生的最大应变都是最小值,分别为1.658 4×10~5 Pa和8.350 2×10~(-7) m/m。运用Design-Expert软件得到齿数与刃口形状两大因素对最大应力、应变的影响效果的回归方程模型和试验因素响应曲面,确定圆盘切刀的最佳组合形式为24齿双刃圆盘切刀。再对其进行Modal模态分析,得到圆盘切刀的10阶振型,通过固有频率与转速之间的关系,验证圆盘切刀正常切割可降解盘作业时的额定工作转速为33.4 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速为202.7 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速高于实际工作时的转速,发生共振可能性极小,为切割可降解盘的圆盘刀具的优化和设计提供理论依据。通过圆盘切刀的切割试验结果可知24齿双刃圆盘切刀在350 r/min、400 r/min、450 r/min转速条件下的切割合格率分别为88.9%、86.1%和80.6%,可保持良好的切割稳定性。