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番茄翻秧机的设计研究

作　者: 徐为民
导　师: 曹杰
学　校: 石河子大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 翻秧机分秧拨秧有限元分析虚拟样机 Pro/E ADAMS
分类号: S233.74
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
引　用: 1次
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内容摘要

新疆是中国加工番茄生产的主产区,是番茄产业实施全程机械化的示范区。为实现现有番茄机械化采收田间作业,降低劳动强度,提高生产效率。论文对番茄翻秧机理进行研究,设计番茄翻秧机,以解决目前番茄机械化采收存在的主要问题。论文密切结合新疆番茄的种植模式及生长状况,研究番茄翻秧机的核心工作部件——分秧器、拨秧器的结构和工作原理,分析翻秧的工艺过程。研究翻秧机理,确定各部件的结构尺寸、工作参数及其影响其工作过程的主要因素,分析机构的运动和力,用计算机仿真的方法优化机构的结构参数。得出了对今后进行物理样机研制和产品开发有价值的结构、参数和分析方法。本文主要研究内容包括:(1)对番茄翻秧机机理和虚拟样机技术理论进行深入研究,在此基础上利用Pro/E三维实体设计软件完成番茄翻秧机各零件建模,并进行机构的虚拟装配,形成番茄翻秧机的虚拟装配模型。并对结构展开了力学分析。(2)设计了分秧器结构,分析了翻秧的工作原理。分析了分秧器前倾角和分开角的大小对挑秧、推秧能力的影响。分析了拨秧滚子在工作中的运动情况,及拨秧滚子配重与安装倾角对拨秧滚子受力的影响。用实验的方法分析了番茄从秧藤上脱落所需力的大小。并对拨秧滚子对番茄的碰撞力进行了理论分析。(3)建立了机架的静力学计算模型,确定静态计算内容:分两种工况进行了静力学计算,分析了各工况下的主梁受力结果。对机架的模态响应展开分析,分析了前六阶固有频率和振型。利用优化设计对机架的机构进行了优化处理。(4)使用Pro/E软件与ADAMS软件的专用接口模块Mech/Pro,成功的解决了Pro/E件软与ADAMS软件之间数据传输问题。把在Pro/E中建立的番茄翻秧机虚拟装配模型文件导入到ADAMS软件中,施加约束、作用力和运动激励。使用ADAMS软件对番茄翻秧机虚拟样机进行动态仿真和运动学、动力学分析,得出拨秧滚子运动轨迹图、受力曲线图、分秧器受力曲线图和番茄秧的运动曲线图,并将结果进行分析,为物理样机的设计提供了详尽的参考数据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究目的和意义  10-11
  1.2 国内外的研究现状  11-12
  1.3 虚拟样机技术研究的背景  12-14
    1.3.1 虚拟样机技术研究现状  13
    1.3.2 虚拟样机技术在农业机械上的应用  13-14
  1.4 论文研究方法和研究的内容  14-16
    1.4.1 研究方法  14-15
    1.4.2 研究的内容  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章番茄翻秧机的总体设计与力学分析  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 番茄植株特点和种植模式  17-18
  2.3 番茄翻秧机的总体结构设计  18-19
    2.3.1 番茄翻秧机的组成  18
    2.3.2 主要技术参数  18-19
    2.3.3 番茄翻秧机的结构特点  19
    2.3.4 工作原理  19
  2.4 三维实体的建模与装配  19-22
    2.4.1 Pro/ENGINEER 软件简介  19-20
    2.4.2 结构零件参数化特征建模  20
    2.4.3 机构各零件的建模  20-21
    2.4.4 机构的装配  21
    2.4.5 模型干涉检验  21-22
  2.5 力学分析  22-29
    2.5.1 整机受力分析  22-24
    2.5.2 分秧器与行走轮的受力分析  24-25
    2.5.3 机架受力分析  25-26
    2.5.4 番茄翻秧机的动力学模型  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章关键部件的设计与分析  30-43
  3.1 分秧器的设计与分析  30-33
    3.1.1 分秧器结构分析  30
    3.1.2 分秧器的工作原理  30-31
    3.1.3 分秧器对分秧能力的影响  31-33
  3.2 拨秧器的设计与分析  33-42
    3.2.1 拨秧器的结构及工作原理  33-34
    3.2.2 作图法求拨秧滚子的运动轨迹  34-35
    3.2.3 拨秧滚子的主要参数  35-36
    3.2.4 拨秧滚子配重与安装倾角分析  36-37
    3.2.5 番茄从秧藤脱落受力实验分析  37-41
    3.2.6 拨秧滚子对番茄的碰撞力分析  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章机架的有限元分析  43-58
  4.1 有限元理论分析  43
  4.2 机架概述  43
  4.3 机架结构的静力学分析  43-50
    4.3.1 机架的有限元模型  43-46
    4.3.2 ANSYS 分析结果  46-50
  4.4 机架结构的模态分析  50-55
    4.4.1 模态分析的理论基础  50
    4.4.2 工作频率计算  50-51
    4.4.3 模态分析计算  51-52
    4.4.4 模态分析结果  52-55
  4.5 机架的优化设计  55-57
    4.5.1 优化设计的数学模型  55-56
    4.5.2 优化设计方法的选择与实现  56-57
    4.5.3 机架尺寸优化结果  57
  4.6 本章小结  57-58
第五章虚拟样机试验  58-68
  5.1 虚拟样机技术及ADAMS 简介  58-59
    5.1.1 虚拟样机技术  58
    5.2.2 ADAMS 软件简介  58-59
  5.2 模型建立与传递  59-63
    5.2.1 Mechanism/Pro 接口模块简介  59-60
    5.2.2 传递方法  60-61
    5.2.3 约束与力的定义  61-63
  5.3 拨秧滚子的运动与力学试验  63-64
  5.4 分秧装置的力学试验  64-65
  5.5 番茄秧的运动试验  65-67
  5.6 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 本文结论  68
  6.2 有待进一步研究的工作  68-70
参考文献  70-72
致谢  72-73
作者简历  73-74
  1. 个人介绍  73
  2. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  73
  3. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研工作  73-74
导师评阅表  74

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