基于物理模型的甘蔗螺旋扶起机构虚拟样机研究

根据甘蔗田间生长的实际状况和固有的力学性能,结合有限元技术,建立了甘蔗生长的物理模型。开发了基于物理模型的甘蔗收获机一甘蔗的虚拟作用系统;探讨了扶起机构与甘蔗的作用过程以及其对收获过程的影响,为扶起机构的改进设计提供了虚拟试验依据。     

基于正交实验法拖拉机底盘的优化设计

拖拉机底盘作为承载拖拉机的重要部件之一，是保证拖拉机完成各项田间工作重要基础条件之一。为此，在保证拖拉机最大负载的前提下，减轻拖拉机底盘的质量和强度是拖拉机底盘优化的重要条件。针对以上问题，以拖拉机底盘优化为基础条件，在考虑拖拉机底盘具有足够的弯曲刚度的前提下，可以获得更好的田间工作性能。选取拖拉机底盘最大应力、最大等边应力和挠度作为拖拉机底盘设计的评价指标，通过拖拉机底盘两个不同的截面，即C和I进行拖拉机底盘的建模，通过正交阵列方法得到各个截面的最佳参数。采用数值模型分析腹板厚度、上翼缘厚度和下翼缘厚度等参数的影响，并对不同截面进行应力分析来确定最大挠度和应力。研究结果可为实现拖拉机底盘的优化设计提供技术参考。     

两段式螺旋扶起机构理论的研究

针对我国南方蔗田内甘蔗倒伏严重的问题,用经典动力学的观点,建立了甘蔗两段式螺旋扶起机构虚拟模型.利用该模型和甘蔗作用系统进行力学分析,结合田间试验验证,获得扶起机构对甘蔗的作用以及影响规律.结果表明:当倒伏角小于15°,扶蔗点距离越小,甘蔗根部约束越大,提升力Fz和轴向力Fx越大.该结果为甘蔗扶起机构的改进提供了理论依据.     

圆捆机齿轮箱有限元分析

阐述了圆草捆打捆机的基本结构及工作原理,对其关键部件齿轮箱的壳体进行了力学分析,利用SolidWorks Simulation软件对齿轮箱壳体进行有限元分析,获得了壳体的应力和安全系数分析图。分析结果表明:最大受力点在上安装面的加强筋根部,最大受力为2.54×108 N,受力最大点的安全系数为1.22。齿轮箱壳体安全系数不宜过小,应在3~5范围内选取,因此应加强上侧加强筋,或选用抗拉强度更高的材料。确定了可以进行轻简化设计的壳体部分,既优化了齿轮箱结构又使其满足齿轮传递功率要求。      

小型甘蔗收获机根部切割器结构设计

根据小型甘蔗收获机的特点和最优切割参数设计了具有合理结构型式的刀片.进而设计出根部切割器.运用工程分析软件对刀片和根部切割器进行结构运动学和动静力学分析,验证了其结构可靠性和切割性能.并获得机构的固有频率和可能出现的破坏形式.运用3-D建模软件确定了根部切割器的三维模型图,用于小型甘蔗收获机根部切割器物理样机的开发.     

基于流固耦合的轴流泵叶片应力特性

为计算轴流泵叶片的应力及变形情况,在Workbench平台上,采用Ansys和CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行双向顺序流固耦合联合求解,其中流场计算基于RANS方程,采用RNG k-ε双方程湍流模型,结构计算采用弹性体结构动力学方程.对叶轮叶片在流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算,分析了流固耦合作用对轴流泵扬程和效率的影响.计算结果表明:在流固耦合作用下轴流泵叶片的最大位移发生在叶片进水边轮缘处,叶片出水边及根部位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶片的应力和变形均随轴流泵流量的增大而逐渐减小;与不考虑流固耦合作用相比,考虑流固耦合作用的数值计算得到的轴流泵扬程和效率均有所下降,但下降幅度较小.     

地基差异沉降时管道的纵向力学性状分析

软土地基的不均匀沉降将导致管道纵向力学性状的变化，产生破坏管道的应力响应，从而引发工程事故。针对地基产生差异沉降的实际管道，通过建立较为合理的力学模型，分析其受力特性，计算管道上的最大挠度、转角、弯矩及确定出应力集中的危险受力区域。通过对该结果的研究，绘制相应关系曲线，为解决由于地基不均匀沉降引起的管道渗漏和爆管等问题提供了一定的理论依据。     

排刷式剥叶元件装夹前角的影响机理分析

排刷式剥叶元件是整杆式甘蔗联合收割机的核心元件,剥叶元件的不同装夹前角对剥叶效果和剥叶元件的使用寿命有直接影响。为此,从理论上详细分析了剥叶元件正前角、零前角和负前角装夹时,剥叶元件的受力情况及其对剥叶效果的影响;用大型有限元分析软件ANSYS分析了不同前角装夹的剥叶元件根部的最大应力。实验验证了结果的正确性,为剥叶机构的设计提供了可靠的依据。     

冲压焊接离心泵叶轮有限元计算

为计算叶轮的应力及变形情况,在ANSYS软件中采用流固耦合方法将流场计算得到的分布压力施加到叶轮结构上,对冲压焊接离心泵叶轮进行有限元分析.首先对不同网格密度的叶轮模型进行计算,在此基础上,分别计算了设计工况下叶轮在离心载荷、流场压力载荷及两者共同作用下的等效应力及变形情况,并分析了叶轮最大应力及最大总变形随流量的变化情况.结果表明：离心载荷引起的应力及变形明显小于流场压力载荷引起的应力及变形.叶轮在流场中的应力及变形主要由流场压力载荷引起,但在考虑离心载荷后叶轮的最大应力和变形均略有增大.各种载荷作用下叶轮的等效应力在小流量工况下最大,随流量的增大不断减小.叶轮的最大总变形在小流量工况下最大,随流量的增大先减小后增大,在最高效率工况下出现最小值.     

HN 4GDL-132型甘蔗收割机输送臂仿真及试验验证

为提高甘蔗收获机工作效率,将切断后的甘蔗段通过输送臂实时输送到田间运输车装斗中,输送臂结构的静力学分析至关重要。为此,针对HN4GDL-132型甘蔗收割机样机,利用ANSYS仿真软件对输送臂进行了结构静力学分析和振动模态分析,得到了输送臂小臂、大臂和连接轴的应力、应变云图。其中,小臂承受负载应力最大值为113.11MPa,最大变形量为4.24mm;大臂承受负载应力最大值为225.86MPa,最大变形量为5.30mm;连接轴承受负载应力最大值为232.38MPa,最大变形量为0.09mm,并分别分析了输送臂前4阶模态下的振动特性。采用应变片试验对静力学仿真结果进行验证,两者数值结果相对误差为20%以内,变化趋势一致。研究结果可为输送臂结构的优化设计提供参考。     

光刃刀片切割甘蔗茎秆时根茬破坏力学分析

甘蔗根茬破损会影响到宿根质量,通过建立甘蔗茎秆切割过程中的力学模型,对根茬的破坏进行了力学分析.结果表明：甘蔗茎秆受一刀切割时,根茬破坏的模式有劈裂和弯曲断裂;受两刀或多刀切割时根茬破坏模式有因扭转而产生的纵向裂纹,因弯曲而产生的劈裂和弯曲断裂.推导了根茬在切割过程中受到的剪应力、弯曲应力计算公式,给出了破坏准则.     

小型甘蔗收获机砍蔗力影响因素的试验研究

以研究砍蔗破头率的影响因素为目的,采用试验台模拟砍蔗的方法,对甘蔗收获机切割器的工作参数进行了试验研究;同时,探讨了切割速度、刀盘前倾角、刀片数量、切割角及收割机前进速度对砍蔗力的影响,采用方差分析得到各因素对砍蔗力的影响顺序,采用回归分析得到计算砍蔗力的经验公式,为虚拟数字样机的进一步研究提供了验证数据及仿真参数。     

车辆随机动载作用下路面动态响应研究

为研究车辆随机动载对半刚性沥青路面性能的影响,利用SIMPACK软件建立了重型载货汽车整车行驶动力学模型,提取了各轴车轮轮胎法向作用力。在此基础上建立了半刚性沥青路面三维有限元分析模型,分析了车辆随机动载作用下路面的动态响应。结果表明,随机动载作用下路面应力变化与车辆轴数有关,当三轴车辆车轮依次通过路面某一确定位置时,路面各层应力出现3次突变,最大应力出现在中、后轴车轮通过时;在车辆行驶区域,路面各点的最大拉、压应力均随车辆行驶距离和轮胎法向作用力不同而随机变化,轮迹中心线路面各点的垂直应力、水平应力、横向应力和水平剪应力变化频率与中、后轴轮胎法向作用力的变化频率相似,横向剪应力的变化频率与前轮的轮胎法向作用力变化频率相似,而轮迹边缘路面各点横向剪应力变化频率与中、后轮的轮胎法向作用力变化频率相似。     

甘蔗茎秆切割力的计算

利用弹性理论,采用双梁模型对甘蔗茎秆材料的切割进行了理论建模,并得出了蔗材切割力的理论计算公式。以单向复合材料为甘蔗茎秆的材料模型,分析了影响切割力的因素,建立了甘蔗材料单位切割力的经验公式。通过对甘蔗切割力试验数据的分析,得出本文试验条件下的甘蔗茎秆切割力经验公式,并通过试验对该经验公式进行了验证。     

基于Sentinel-1A双极化时序数据的甘蔗株高反演方法

甘蔗株高为甘蔗品种与土壤、气象、水文等因素的综合反映,是甘蔗长势监测与估产的重要指标。研究以华南地区气候与天气条件为基础,通过对覆盖甘蔗全生长期的23景时间序列Sentinel-1A数据进行预处理、矩阵转换与Cloude-Pottier分解,求得双极化雷达植被指数（Dual-pol radar vegetation index, DPRVI）。分析了该指数与甘蔗长势参数（株高）随甘蔗不同生长期的动态变化规律。采用4种经典的经验回归模型（线性、二次多项式、指数、对数）,以分段函数形式对不同生长期的甘蔗株高进行反演,建立最佳反演模型。实验结果表明,拟合模型在分蘖期前相关性最高,二次多项式模型拟合效果最优,决定系数R²与均方根误差分别达到了0.882与0.118 cm,对反演效果最好的分蘖期之前的二次函数模型进行验证,结果表明决定系数R²达0.839,平均绝对偏差为7.4%,说明DPRVI反演甘蔗株高是有效的。将DPRVI与其他3种经典的反演参数进行对比,结果表明,DPRVI的性能优于其他3种参数。通过分析可得,DPRVI可以较好地反演甘蔗生长前期...     

多点成形压力机的反复成形技术研究

基于对多点成形过程的分析,推导了反复成形过程中基本体对板材的作用力分布,得到了基本体作用力与成形力矩的关系。从理论上分析成形件内部残余应力的分布,解释了反复成形法减小回弹的机理,讨论了反复成形法对成形零件质量的影响。     

滴灌施氮肥对甘蔗产量与品质的影响

以甘蔗品种粤糖00-236为试材,通过2 a的盆栽试验,研究了在滴灌施肥与常规灌溉施肥下施用氮肥对甘蔗产量和品质的影响。结果表明,与常规灌溉施肥方式相比,滴灌施肥处理能显著促进甘蔗生长,增加蔗茎产量,其产量增幅为2007年19.5%～41.5%,2008年20.6%～36.8%;同时,滴灌施肥处理显著促进根系生长,根长和根表面积分别比常规处理增加41.0%～53.2%和41.7%～90.2%;当滴灌施氮肥的施用量达到常规用量的50%时,继续增加氮肥的施用量,甘蔗产量、蔗糖分、蔗汁锤度等都没有显著增加,甚至有下降的趋势。在甘蔗生产中,滴灌施肥技术是一种理想的水肥管理模式,同时,合理的施肥量也是一个必须引起重视的问题。     

甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下破坏高速摄影分析

为了研究整秆式甘蔗联合收获机剥叶过程甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下的破坏机理,研制了甘蔗剥叶试验台,利用高速摄像机拍摄了蔗叶的破坏过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下的主要破坏形式有叶鞘脱落、叶鞘撕裂和叶鞘与茎秆分离。通过建立弹性剥叶元件作用于叶鞘的简化力学模型,结合叶鞘的力学特性分析了蔗叶在弹性剥叶元件作用下的破坏机理。弹性剥叶元件对叶鞘施加的力是破坏叶鞘的主要作用力。叶鞘不同的破坏形式与叶鞘的生长性状和力学特性有关,含水率低于20%干叶鞘的主要破坏形式为叶鞘脱落,含水率为20%~50%的湿叶鞘的主要破坏形式为叶鞘撕裂,含水率大于50%的青叶鞘的主要破坏形式为叶鞘与茎秆分离。     

考虑摩擦时直齿齿轮应力有限元分析

在ANSYS环境下建立轮齿平面有限元模型,进行了应力分析计算。进而作疲劳分析,并与传统方法进行了比较,结果表明,齿间摩擦对齿根应力的影响不可忽略,而且由于剪应力和压应力的存在,造成轮齿根部两侧应力不同。