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甘蔗叶粉碎还田机关键部件研究

作　者: 付雪高
导　师: 李明
学　校: 海南大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 甩刀刀辊 MATLAB优化 ANSYS 正交试验
分类号: S224.29
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要

甘蔗是我国南方地区重要的经济作物,不仅甘蔗茎杆可制糖和作为能源替代品,而且甘蔗叶富含丰富的微量元素,可改变土壤性质。但目前对蔗叶的综合利用却并不乐观,传统的处理方法是焚烧,白白浪费了资源。本文针对中国热带农业科学院农业机械研究所研制的1GYF-150型甘蔗叶粉碎还田机的关键零部件进行相关分析和影响机具性能的相关因素进行正交试验分析,其主要内容有以下几点：(1)通过介绍当今虚拟样机设计常用的几种软件,综述分析各软件的功能及其优缺点。本文用proe软件绘制了甘蔗叶粉碎还田机主要零部件的三维图。(2)分析了甘蔗叶粉碎还田机的工作原理,综述分析了直刀型、锤爪型、Y型、T型、L型及其改进型等几种甩刀的特点。从甩刀结构参数设计、甩刀速度、刀具排列、甩刀耐磨性、刀辊的平衡性和甩刀运动分析等方面来分析甩刀对甘蔗叶粉碎还田机性能的影响。(3)利用MATLAB软件中的优化工具箱丰富的功能对甘蔗叶粉碎还田机刀辊进行可靠性设计及分析,在保证机具性能不受影响的前提下,刀辊的质量减少了27.1%。(4)分析了螺栓产生松动的原因,通过通用有限元软件ANSYS对螺栓松动过程中受力进行仿真分析,得出甘蔗叶粉碎还田机中的螺栓在机具刚工作一段时间螺栓的受力最大。(5)通过田间试验,对影响甘蔗叶粉碎还田机的主要因素进行正交试验,得出影响捡拾性能主要因素依次为甩刀离地沟间隙、甩刀线速度、机具行驶速度,影响粉碎性能的主要因素依次为甩刀线速度、甩刀离地沟间隙、定刀间距、机具行驶速度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-10
第一章序言  10-17
  1.1 选题依据  10
  1.2 研究的目的和意义  10-14
    1.2.1 甘蔗种植情况  10-11
    1.2.2 甘蔗叶的综合利用途径主要有  11
    1.2.3 甘蔗叶还田技术  11
    1.2.4 甘蔗叶粉碎还田生态效应经济分析  11-14
      1.2.4.1 生态效应分析  11-13
      1.2.4.2 甘蔗叶粉碎还田的经济分析  13-14
  1.3 国内外的研究现状  14-16
    1.3.1 甘蔗叶粉碎还田机的国外发展现状  14
    1.3.2 国内甘蔗叶粉碎还田机现状  14-15
    1.3.3 甘蔗叶粉碎还田机存在的问题和发展趋势  15-16
      1.3.3.1 存在问题  15
      1.3.3.2 甘蔗叶粉碎还田的发展趋势  15-16
  1.4 本章小结  16-17
第二章甘蔗叶粉碎还田机部件虚拟设计  17-20
  2.1 pro/engineer软件介绍  18-19
    2.1.1.1 Pro/engineer常用模块介绍  18
    2.1.1.2 Pro/engineer功能模块介绍  18
    2.1.1.3 Pro/engineer数据管理模块  18-19
  2.2 甘蔗叶粉碎还田机及主要零件虚拟设计图  19
  2.3 本章小结  19-20
第三章甘蔗叶粉碎还田机甩刀及集叶器的研究  20-29
  3.1 甘蔗叶粉碎还田机的工作原理  20
  3.2 甘蔗叶粉碎还田机甩刀形状种类  20-21
    3.2.1 直刀型  21
    3.2.2 锤爪型  21
    3.2.3 Y型甩刀  21
    3.2.4 T型甩刀  21
    3.2.5 L型及其改进型刀  21
    3.2.6 鞭式刀具  21
  3.3 甘蔗叶粉碎还田机甩刀结构参数设计  21-27
    3.3.1 甘蔗叶粉碎还田机甩刀速度  22-23
    3.3.2 刀具数量与排列  23-24
    3.3.3 甘蔗叶粉碎还田机甩刀耐磨性  24
    3.3.4 甘蔗叶粉碎还田机刀辊的平衡研究  24-26
    3.3.5 甩刀工作参数  26-27
    3.3.6 刀片运动轨迹的性能特征分析  27
    3.3.7 甩刀的加速度  27
  3.4 集叶器  27-28
  3.5 本章小结  28-29
第四章甘蔗叶粉碎还田机刀辊的优化设计  29-36
  4.1 MATLAB软件介绍  29-30
    4.1.1 MATLAB产生的历史背景  29
    4.1.2 MATLAB软件的优势  29
    4.1.3 MATLAB软件优化工具箱简介  29-30
      4.1.3.1 优化工具箱的功能  29-30
      4.1.3.2 工具箱结构  30
      4.1.3.3 MATLAB R2008优化工具箱的版本及特色  30
  4.2 甘蔗叶粉碎还田机刀辊的可靠性优化设计  30-35
    4.2.1 刀辊的模糊可靠度函数  31-33
    4.2.2 刀辊模糊可靠性优化设计的数学模型  33-34
    4.2.3 刀辊优化设计的MATLAB程序  34-35
  4.3 本章小结  35-36
第五章甘蔗叶粉碎还田机螺栓的数值模拟分析  36-49
  5.1 数值模拟方法概述  36
  5.2 有限元软件ansys简介  36-38
    5.2.1 有限元法的起源、特点和基本过程  36-37
    5.2.2 ANSYS软件的主要功能介绍  37-38
  5.3 甘蔗叶粉碎还田机螺栓松动机理  38-43
    5.3.1 振动下螺栓的动力模型  38-41
    5.3.2 螺栓中的松动力矩  41
    5.3.3 螺栓松动的原因  41-42
    5.3.4 螺栓自松过程  42-43
  5.4 螺栓松动有限元分析  43-48
    5.4.1 螺栓松动有限元分析求解步骤  43-46
      5.4.1.1 定义工作文件名和工作标题  43
      5.4.1.2. 定义单元类型  43
      5.4.1.3. 定义材料性能参数  43-44
      5.5.1.4. 创建螺栓有限元模型  44
      5.4.1.5. 加载求解  44
      5.4.1.6. 查看求解结果  44-46
    5.4.2 螺栓有限元分析APDL程序  46-48
      5.4.2.1 APDL简介  46
      5.4.2.2 螺栓有限元分析APDL程序  46-48
  5.5 本章小结  48-49
第六章甘蔗叶粉碎还田机影响因素及田间试验研究  49-58
  6.1 影响甘蔗叶粉碎还田机性能指标  49
  6.2 甘蔗叶还田机的工作参数  49
  6.3 甘蔗叶粉碎还田机田间试验  49-56
    6.3.1 试验目的  49-50
    6.3.2 实验仪器和条件  50
    6.3.3 实验方案  50
    6.3.4 单因素影响对比试验与结果分析  50-53
      6.3.4.1 甩刀排列方式对捡拾和粉碎性能的影响  50-51
      6.3.4.2 甩刀类型对捡拾率与粉碎率性能的影响  51
      6.3.4.3 甩刀线速度对捡拾率和粉碎率性能的影响  51-52
      6.3.4.4 甩刀离地间隙对捡拾率和粉碎率性能的影响  52
      6.3.4.5 定刀间距对捡拾率和粉碎率性能的影响  52-53
      6.3.4.6 拖拉机行驶速度对捡拾率和粉碎率性能的影响  53
    6.3.5 多因素试验  53-56
  6.4 改进后机具主要性能指标测定结果  56
  6.5 结论  56-57
  6.6 本章小结  57-58
第七章结论与展望  58-59
  7.1 结论  58
  7.2 展望  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-64
致谢  64

甘蔗叶粉碎还田机关键部件研究

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