铰接转向果园割草机的设计与试验

针对丘陵山地现有果园割草机行走性能差及人员操作便捷性低等问题,设计一种铰接转向果园割草机。采用理论分析与仿真、田间试验相结合的方法,对铰接转向果园割草机进行研究。结果表明：1）铰接转向果园割草机最大行驶速度5.9km/h,割刀转速1 450～3 850rad/min,最小转弯半径466.4mm,爬坡与下坡纵向极限倾覆角度分别为37.47°和60.99°,横向极限倾覆角为48.76°;2）应用Ansys workbench软件分析得到割草机车架在平地直行、平地最大角度转向、直行爬坡与直行下坡四种工况下最大变形量和最大等效应力分别为0.034 4mm和20.06MPa。田间试验结果表明：铰接转向果园割草机的割幅利用率为98.9%,平均碎草率85.9%,割茬高度基本符合设定高度,满足丘陵山地小地块果园作业需求。     

自走式果园割草机切割器的设计与试验

山地丘陵果园障碍物密集、地形复杂,一般的切割器无法实现高效除草作业。本文结合传统果园行距、株距较小等特性,实地调研青岛山地丘陵地带果园地势起伏情况、杂草类型等,设计符合山地作业需求的自走式果园割草机切割器。通过对刀盘进行模态分析以及运动学仿真,验证其结构合理性以及作业可靠性,并在青岛果园对切割器割草性能进行实地试验验证。结果显示实地作业的平均割茬高度为24.15 mm,割幅利用系数为98.96%,漏割损失率为1.54%。试验证明所设计的切割器能提高山地丘陵地形果园除草管理效率,降低除草劳动强度,满足果园除草的作业要求,对助力推动林果生产机械化的进一步提高具有重要意义。     

一种割幅可调割草机调幅机构的设计

针对果园除草尤其是株间除草机械化作业难的问题,设计开发具有割幅可调功能的割草机对于提高果园除草机械化作业具有重要意义.基于果园除草机械化作业特点,确定了基于连杆机构的割幅可调割草机方案;建立了割草机调幅机构的理论模型,并对割草机调幅机构作业参数进行了设计和计算;在此基础上设计开发了割草机调幅机构的优化轨迹,并对机构相关参数进行了理论计算.根据理论计算结果,选择直线形轨道,并进行了仿真分析.仿真结果表明:直线形轨道的效率随着滑杆的移动从48.389％增至85.975％,能满足设计要求.在预定割幅范围的杂草均能被割除,且运动过程中载荷突变值较小,对材料强度要求较低.该调幅机构能够满足工作要求,可为产品开发提供理论依据.     

背负式割草机刀盘轻量化设计与试验

针对背负式割草机刀盘轻量化设计问题,选取市场上常见的2、3、40齿锰钢刀盘进行研究。首先运用3维机械制图软件PTC/Creo对刀盘进行数字模型绘制,其次基于拓扑优化变密度法和杂草刈割试验,在6000 r/min极限转速工况下对刀盘结构进行计算机拓扑优化,并对优化前后刀盘应力进行受力分析,3种刀盘优化后质量依次减轻27.5%、10.24%和12.71%,而极限受力大小依次减小11.3%、0.8%和6.8%,得出刀盘质量减轻百分比大于极限受力减小百分比的结论。优化后刀盘模态频率有所增加,抗振性能增强。最后通过田间割草对比试验验证3种刀盘结构优化后割草性能符合行业要求,并得出重割率与刀盘齿数呈正相关,漏割率与刀盘齿数呈负相关的结论。     

背负式割草机刀盘轻量化设计与试验

针对背负式割草机刀盘轻量化设计问题,选取市场上常见的2、3、40齿锰钢刀盘进行研究。首先运用3维机械制图软件PTC/Creo对刀盘进行数字模型绘制,其次基于拓扑优化变密度法和杂草刈割试验,在6000 r/min极限转速工况下对刀盘结构进行计算机拓扑优化,并对优化前后刀盘应力进行受力分析,3种刀盘优化后质量依次减轻27.5%、10.24%和12.71%,而极限受力大小依次减小11.3%、0.8%和6.8%,得出刀盘质量减轻百分比大于极限受力减小百分比的结论。优化后刀盘模态频率有所增加,抗振性能增强。最后通过田间割草对比试验验证3种刀盘结构优化后割草性能符合行业要求,并得出重割率与刀盘齿数呈正相关,漏割率与刀盘齿数呈负相关的结论。     

残膜捡拾机机架及梳齿的仿真设计与试验

机架和梳齿是残膜捡拾机的主要承载部件,为了研究机架的振动特性,利用有限元分析软件对机架进行模态分析,结果表明,机架的固有频率和外激频率相差较大,可以有效避免共振的发生。为了研究梳齿设计的合理性,利用离散元分析软件进行梳齿应力应变的正交试验,并利用DesignExpert软件进行曲面响应分析,结果表明,梳齿作业时运动速度越大,入土深度越大,入土角度越小,所受的土壤阻力越大。以耦合的方式分析得到梳齿的受力云图和变形量,结果表明,梳齿齿尖处受力最大,变形最大,其最大等效应力为183.4 MPa,最大变形量为20.949 mm,经校核梳齿的设计符合要求。样机捡拾率的田间试验结果高达85%以上,满足捡拾要求。     

果园高位自动调平作业平台设计及仿真

[目的]我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成.设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性.[方法]根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推...     

基于ADAMS的精密播种机补种机构虚拟设计与分析

以2BJD-4大豆精密播种机配套排种器为研究对象,基于ADAMS动态仿真分析软件,建立了补偿系统的虚拟样机模型,找出了适合补种装置的结构形式和影响性能的结构参数,进行了种子运动轨迹动态模拟和最优化仿真,确定了影响补种质量的3大因素,即:弹簧刚度系数K、电磁铁吸力F和型孔斜度θ,并在给定的条件下确定其最优参数值分别为1.5102 N/mm,49.849 N,-26.52°。根据最优虚拟样机模型试制出物理样机模型并进行试验,结果验证了仿真优化结果的正确性和可靠性。     

小型农业作业车辆调平机构的设计与仿真

针对小型农业作业车辆坡道行驶或作业时,驾驶室和工作装置不能自动保持水平等问题,设计了一种手动液压调平机构并阐述其调平机理和液压控制系统,利用虚拟样机技术对调平机构进行仿真得到其主要运行参数.仿真结果与理论计算误差在3％以内,表明该机构可以在较复杂路面条件下实现调平功能,满足调平装置结构设计及功能要求.     

自适应丘陵山地拖拉机虚拟设计及仿真分析

为进一步解决丘陵山地拖拉机易倾翻、通过性差等问题,利用虚拟样机技术对自适应丘陵山地拖拉机底盘模型进行模拟仿真分析,结合丘陵山地田间作业特点,考虑实际作业要求,用SolidWorks软件建立自适应丘陵山地拖拉机底盘三维简化模型,在ADAMS/View环境中模拟实际作业工况进行侧倾稳定性和越障性能分析,并利用ANSYS Workbench软件对车架纵梁及轮边传动箱等关键零部件在整机结构上进行有限元仿真分析。结果表明,自适应丘陵山地拖拉机底盘的最大侧倾稳定角为37.5°,大于标准要求的35°,符合丘陵山地作业要求;单侧越障100 mm障碍时,四轮始终同时着地并且紧贴路面,双轮越障100 mm障碍时,左右车轮同时同步越障,车身保持平稳状态,其具有良好的作业稳定性和障碍通过性。对关键零件进行有限元分析得出,车架纵梁与动力传输位置应力最大为3.002 2 MPa,形变位移量为1.289 6×10^-3mm;轮边传动箱和驱动桥链接处应力最大为30.229 0 MPa,其形变位移量为2.810 4×10^-2mm;关键部位所受应力均小于材料的屈服极限235 MP...     

中小型拖拉机改制自动果园喷药机技术参数设计与应用效果

根据宁夏金沙湾农业综合开发园区经果林项目植保要求,改制了由中小型拖拉机动力输出轴带动的自动喷药机。简述了喷药机的设计原理,详细介绍了其改制技术参数设计,说明了该机在生产实践中的应用效果。     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

联合收获机割台拨禾装置的设计与运动学仿真

以某联合收获机割台的拨禾装置为研究对象,基于Pro/E软件建立其几何模型并导入ADAMS进行合理简化,添加约束、载荷和驱动得到其虚拟样机模型,并在此基础上进行运动学仿真。通过建立不同驱动,对不同工况下的拨禾装置进行仿真分析,获得拨禾装置的作用范围等相关参数。结果表明,只有当拨禾轮的拨禾速比λ1时,运动轨迹才为余摆线,形成闭合扣环从而使弹齿能够向后推送作物茎秆;当拨禾轮的拨禾速比为1.55时,拨禾轮作用程度最接近最佳作用程度,此时可以避免不必要的落粒损失且满足正常工作要求;拨禾轮的最大和最小前移距离都随拨禾速比的增大而增大,禾轮的前移范围为0.00～0.38 m。     

垂直摘锭结构参数优化设计与有限元分析

摘锭是采棉机在作业过程中与棉花和棉株直接接触的承载零件之一,外载荷引起的摘锭变形和折断等失效现象对采棉机采摘率有巨大的影响。对垂直摘锭结构进行理论受力分析,确定钩齿角度和摘锭内孔直径有效变化范围,建立16种参数组合模型,并利用有限元法对其结构进行静态和模态分析。静力学分析结果表明,不同钩齿角度间摘锭结构最大应力和变形量差异不明显,而随着内孔直径的增加,摘锭结构最大应力和变形量明显增大,其中最大应力在5.529 0～7.894 3 MPa之间,主要分布在钩齿齿根部位,变形量为0.008 1～0.009 1 mm,主要出现在摘锭的下半部;模态分析结果表明,摘锭结构的固有频率从第1阶开始均在400 Hz以上,避开了原动轴、滚筒轴以及自身的正常工作频率范围;通过对比分析应力、变形量,确定垂直摘锭内孔直径为16 mm的参数组合(16 mm-60°、16 mm-65°、16 mm-70°、16 mm-75°)较合理。结果可为采棉机关键零部件国产化、提高其工作效率和动力稳定性提供理论依据。     

数控实木门砂光机横向砂光组件的设计与优化

为了解决实木门砂光效率低和质量不理想的问题,笔者设计了数控实木门砂光机。本研究首先对砂光机的整体结构进行设计,阐述砂光机的工作原理。其次,以横向砂光组件砂光过程中产生砂削力及所受载荷为例,建立相对应的数学模型,并进行了分析计算,完成横向砂光组件设计研究。最后,以分析计算的横向砂光组件砂光过程中所受砂削力及负载为基础,对横向砂光组件连接架进行静力学分析,获得相对应的应变云图、应力云图及变形云图,对横向砂光组件的力学性能进行校核并对其结构进行优化;通过模态分析,获得连接架前4阶的固有频率和振型,对横向砂光组件砂光过程中的的振动稳定性能进行检验,证明其结构的准确性。     

玉米-花生间作播种机折叠机架的设计与仿真分析

根据玉米-花生间作播种机设计要求,结合平行四边形平动原理,设计了一种玉米-花生间作播种机用水平折叠机架,用于解决玉米-花生间作播种机幅宽的问题.通过矢量方程法分析该折叠机构的运动特性并根据机架折叠和平放的要求对机架进行液压驱动系统设计.利用Ansys有限元分析软件对设计出的水平折叠机构进行应力和模态分析,结果显示,机架承受的最大应力、产生的最大形变量及最大应变均可满足设计要求,且机架固有频率与外界激励相对比,工作时不会产生共振现象,能有效延长播种机的使用寿命,提高播种机的工作效率.     

新型林木联合采育机前车架的设计与优化

参照CFJ30林木联合采伐机对ZL30型装载机前车架进行改装,设计出适合我国林地工作的采育机前车架,利用SolidWorks建立前车架虚拟样机模型,并开展基于CosmosWorks的有限元分析与结构优化.优化后,在保证结构可靠性的同时,前车架减轻了78 kg,缩少了0.01 m3,有效地降低了制造成本.