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稻麦联合收割机割台数字化设计及仿真研究

作　者: 祁兵
导　师: 杨晓京
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业机械工程
关键词: 联合收割机割台数字化设计虚拟样机
分类号: S225.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前我国农业机械研发普遍采用传统设计模式,研发周期长,开发效率低,产品性能差。为了提高农机设计水平和工作性能,推动先进数字化设计技术在农机领域的应用,本文利用数字化建模、参数化设计、专用CAD二次开发和虚拟样机等技术的发展成果,对现有稻麦联合收割机割台进行了研究,主要工作包括：1、分析了我国农机研发模式的弊端,概括了谷物联合收割机的国内外发展现状,详细介绍了数字化设计技术及理论。2、对割台进行了运动分析,确定各项参数范围及对工作性能的影响,为建模和仿真做准备。其中,指出了以往拨禾轮安装位置求解的不合理,提出可以同时实现稳定推送和垂直插入的“最小前移量”概念,建立新的数学模型并用Matlab求解；对往复式切割器各项参数进行了分析,通过建立刀刃顶点运动方程利用Matlab绘出切割图,分析惯性力并建立力学模型；对输送搅拢进行运动分析,确定了满足性能要求的各项参数范围。3、选定结构参数初值,利用Solidworks软件建立割台三维模型；确定驱动参数、从动参数以及转换公式,基于尺寸驱动法,利用VB语言对Solidworks进行二次开发,建立割台参数化数字样机系统,实现参数输入快速获得相应模型的功能。4、将模型导入虚拟样机软件Adams进行运动学、动力学仿真。得出了轮速比与合理安装位置、作用范围的关系曲线,验证了理论分析的正确性；得出了3个切割速度的变化曲线,优化了曲柄连杆切割机构连杆长度,基于优化结构对配重块质量与横纵惯性力的影响进行了分析；得出了搅拢推运速度与螺距的关系曲线。总之,本文利用先进数字化设计技术对稻麦联合收割机割台进行了详实的研究,得出了关键参数范围及相应关系曲线,实现了先进数字化设计方法在农机设计中的应用,对今后农机产品研发提供了有效的方法和经验。

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摘要 3-4Abstract 4-6目录 6-9第一章绪论 9-17 1.1 研究目的及意义 9-10 1.2 联合收割机概述 10-12 1.2.1 谷物主要收获方法及联合收割机的意义 10-12 1.2.2 联合收割机的分类 12 1.3 谷物联合收割机的国内外研究现状及发展趋势 12-14 1.4 论文主要内容 14-15 1.5 小结 15-17第二章数字化设计及虚拟样机技术 17-29 2.1 现代设计概述 17 2.2 数字化设计技术 17-18 2.2.1 数字化的内涵 17-18 2.2.2 数字化设计的内涵及地位 18 2.3 基于特征的数字化建模技术 18-19 2.3.1 特征造型的定义 19 2.3.2 基于特征的设计 19 2.4 参数化设计 19-21 2.4.1 参数化设计理论方法 20 2.4.2 三维参数化技术 20-21 2.5 虚拟样机技术 21-27 2.5.1 虚拟样机技术的优势 22-23 2.5.2 虚拟样机技术的典型应用 23-24 2.5.3 功能虚拟样机技术 24-25 2.5.4 虚拟样机技术的软件环境 25-26 2.5.5 多刚体动力学方法 26-27 2.6 小结 27-29第三章割台参数确定及运动分析 29-45 3.1 联合收割机总体参数分析 29-31 3.1.1 割副 29-30 3.1.2 作业速度 30 3.1.3 生产率 30-31 3.2 拨禾轮性能参数及运动分析 31-37 3.2.1 拨禾轮运动轨迹 31-32 3.2.2 拨禾轮的运动分析 32-37 3.2.3 拨禾轮的结构参数 37 3.3 往复式切割器性能分析 37-42 3.3.1 切割原理 37-38 3.3.2 切割器主要零部件 38 3.3.3 割刀运动分析 38-41 3.3.4 割刀惯性力分析 41-42 3.4 输送搅拢运动分析 42-44 3.4.1 螺旋推运器运动分析 42-43 3.4.2 伸缩拨指机构 43-44 3.5 小结 44-45第四章割台实体建模及参数化数字样机系统开发 45-61 4.1 割台实体模型的建立 45-50 4.1.1 偏心拨禾轮模型建立 45-46 4.1.2 切割器模型建立 46-47 4.1.3 输送搅拢实体建模 47-48 4.1.4 割台壳体建模 48-49 4.1.5 割台总成装配 49-50 4.2 专用CAD二次开发技术 50-51 4.2.1 COM开发技术 50 4.2.2 Solidworks的API对象简介 50-51 4.2.3 利用VB进行Solidworks二次开发的一般性步骤 51 4.3 割台参数化数字样机系统具体实现 51-59 4.3.1 零件参数化设计系统开发 52-55 4.3.2 总成驱动参数的选取 55-57 4.3.3 系统菜单及窗口开发 57-59 4.4 小结 59-61第五章割台运动学、动力学仿真分析 61-75 5.1 虚拟样机软件软件ADAMS简介 61 5.2 拨禾轮运动学仿真 61-66 5.2.1 样机模型处理 61-63 5.2.2 拨禾轮运动仿真 63-66 5.2.3 仿真验证 66 5.3 往复式切割器仿真及分析 66-72 5.3.1 切割器运动学仿真分析 67-69 5.3.2 切割器惯性力仿真研究 69-72 5.4 输送搅拢的运动仿真 72-73 5.5 小结 73-75第六章论文结论及展望 75-77 6.1 论文结论 75-76 6.2 展望 76-77致谢 77-79参考文献 79-83附录A:割台参数化数字样机系统开发代码 83-89附录B:本人在攻读硕士学位期间发表学术论文及专利 89

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