基于多相流的船式拖拉机减阻性能分析

船式拖拉机是深泥脚水田耕整作业的新型拖拉机,其船壳阻力是影响性能的重要因素。为此,通过测量水田土壤流变特性、简化实际的船体结构,考虑空气、水、泥浆3种介质,构建船式拖拉机船体多相流数值仿真模型,研究了工况速度与船体粘性阻力、兴波性能之间的关系及水层的减阻性能,并开展船模实验。结果表明:船底不完全满足动压润滑条件,导致水层减阻效果不明显,在船体底部安装侧挡板的方法可以提高动压润滑的能力,降低船体行驶阻力。     

采用新栽植法营造慈竹林

进行了慈竹一种新的栽植方法———“兜秆平埋”栽植造林试验。结果表明,新的栽植方法可明显提高造林成活率,提高竹株平均发笋数量,而发笋质量与传统的栽植方法没有差异。因而,认为采用新的栽植方法可提高造林成效,在生产上可推行。试验同时表明：母竹的年龄对造林成活率有显著影响,对竹株发笋数量和发笋质量也有一定影响。造林母竹以选择１年生竹为宜,２年生竹次之,３年生竹不宜采用。     

慈竹“蔸秆平埋”栽植试验

进行了慈竹一种新的栽植方法──“蔸秆平埋”栽植与传统栽植方法──“埋蔸露秆”栽植的造林效果对比及不同年龄母竹的造林效果对比试验。结果表明：（l）新的栽植方法可明显提高造林成活率,并能提高一定的竹株平均发笋数量,而两种栽植方法的发笋质量没有差异。因而,认为新的栽植方法可提高造林成效,是一种在生产上可推行的栽植方法。（2）母竹的年龄对造林成活率有显著影响,对发笋数量和质量也有一定影响,但没有显著性差异,造林母竹以选择一年生竹为宜,二年生竹次之,三年生竹不宜采用。     

基于灵敏度分析的船式拖拉机机架结构优化设计

为提高船式拖拉机的动态性能,针对机架与船壳可分离的船式拖拉机,对其机架进行多目标优化设计。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型得到6组非劣解,并基于熵权的模糊物元模型得到最优设计方案。优化前后的对比分析可知,在机架体积只增加2.4%的基础上其第一阶模态频率提高35%,最大静应力减小35%,同时发动机的工作频率远离船式拖拉机机架的固有模态频率。结果表明,优化后的船式拖拉机机架动态性能良好。该研究可为船式拖拉机的设计研究提供参考。     

基于流固耦合的船式拖拉机船壳的结构强度分析

为计算船式拖拉机的船壳在实际工况下的应力及应变,运用流固耦合理论和有限元方法对船壳进行结构强度分析。分别计算船壳在不同载荷下的最大等效应力及变形量,进一步研究船式拖拉机工作速度对船壳最大等效应力和总变形量的影响,并对船壳进行强度校核和刚度评价。结果表明:船壳最大等效应力和变形量受水田支反力影响较大,受流体压力影响较小;船壳的最大等效应力及变形量随着速度的增加而增大,船壳的最大等效应力增大的速率较大。强度校核结果表明:当速度超过7m/s时,船壳在工作时有可能发生破坏;船壳刚度评价都符合标准要求。     

筑埂机旋耕切削部件的优化设计与疲劳寿命研究

针对我国现有筑埂机械存在功耗较大、机具磨损严重、土壤破碎不充分和筑埂不坚实等问题,设计一款新型旋耕切削装置,该装置由旋耕弯刀、抛土弯刀、L型弯刀以及刀轴等部件组成。运用离散元法构建刀具与土壤接触的力学模型,探究不同刀具的结构参数对其工作性能的影响。结果表明旋耕弯刀弯折角为125°,幅宽为60 mm,正切面端面刀高为55 mm,侧切刃包角为27°时,刀具功耗相对较低,而且碎土效果较好;抛土弯刀的弯折角为120°,幅宽为80 mm时,刀具的功耗及碎土效果较好;从材料损耗的角度考虑,L型弯刀幅宽为40 mm时刀具所用的材料最小。最后,对旋耕弯刀的疲劳寿命进行分析,为延长刀具的使用寿命提供理论依据。     

羽片叠压式水田筑埂机的优化设计与分析

为解决目前人工筑埂存在的效率低和筑埂均匀性差等问题,设计一种羽片叠压式水田筑埂机。阐述机具整体设计方案及工作原理,该机采用振动压实和羽片叠压两道工序,使所筑田埂坚实稳定,并对其关键部件镇压筑埂装置和旋耕集土装置进行理论分析与结构设计。为探究镇压筑埂装置和旋耕弯刀的结构参数对筑埂机作业效果的影响,建立筑埂机关键部件—土壤离散元模型,使离散元与有限元耦合,对机具进行强度分析。分别以镇压轮和旋耕弯刀的结构参数为试验因素,田埂坚实度和扭矩为试验指标,进行仿真作业试验。分析结果表明,镇压筑埂装置的弹性羽片与埂底水平方向的夹角为65°,旋耕弯刀的弯折角为120°时,筑埂机作业效果最优,镇压筑埂装置和旋耕弯刀的强度和刚度满足要求。     

基于有限元分动箱齿轮啮合分析

由于分动箱运行环境较为恶劣,船式拖拉机行驶过程中受到外部激励和内部激励,必然会导致整车的振动并产生噪声,影响船式拖拉机工作效率和驾驶舒适性。本文建立分动箱输入级一级齿轮对模型,分析其额定工况下齿轮啮合过程齿接触应力、齿面啮合区法向载荷、齿轮时变啮合刚度。分析结果表明,额定扭矩为2.5e~6 N·mm时,齿轮轮齿单齿啮合区齿面接触应力、法向载荷、齿轮时变啮合刚度比双啮合区大,分析2.2e~6 N·mm,2.35e~6 N·mm,2.5e~6 N·mm三种工况,得到其最大啮合刚度分别为:51.041 N/(mm·μm);54.329 N/(mm·μm);57.634 N/(mm·μm),即随着扭矩的增大,齿轮轮齿综合啮合刚度也增大。为降低齿轮传动过程产生振动与噪声和分动箱系统优化设计提供依据。     

可调节埂型水田筑埂机的研究设计

针对目前人工筑埂存在劳动强度大、效率低、成本高和筑埂质量不理想等问题,设计一种可调节埂型的水田筑埂机。该筑埂机由动力系统、传动系统、集土作业总成、压实成型作业总成和机架等部分组成。阐述其工作原理和关键部件设计方法。利用Solidworks软件建立其关键部件的简化模型,采用离散元和有限元软件,分别对集土装置和镇压成型装置进行力学分析。分析结果表明,集土装置的弧形刀片优化后受到的等效应力小于其许用应力,镇压成型装置的强度和刚度符合要求。     

基于LS-DYNA的铧式犁结构优化设计及性能分析

基于LS-DYNA法建立犁体与土壤的耦合接触有限元模型,讨论不同犁体导曲线、铧刃角、安装角、端点角、耕作速度对耕作过程翻垡效果和犁体应力影响,并进行试验验证。结果表明：椭圆曲面比抛物线曲面耕作时阻力更小、土壤翻垡效果更好,阻力降低5.6%,翻垡距离提升14.8%;对犁体前进速度、铧刃角、安装角、端点角进行单因素分析,发现翻垡距离随着速度增加而增加,而随着铧刃角、安装角、端点角呈现出先增大后减小的趋势。因此,通过选取合适的速度与结构参数可以提升铧式犁的翻垡性能,减低犁体阻力。