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履带式小型甘蔗收割机虚拟样机仿真分析及实验研究

作　者: 胡珊珊
导　师: 李尚平
学　校: 广西大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 技术路线运动动力仿真分析柔性化甘蔗虚拟实验平台砍蔗实验结构优化
分类号: S225.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 344次
引　用: 27次
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内容摘要

小型甘蔗联合收割机对于加快我国甘蔗种植机械化、增强我国糖业国际竞争力具有极其重要的作用。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的基础部分,主要运用虚拟设计及协同仿真技术,通过对虚拟甘蔗收割机模型进行三维建模和运动、动力仿真,搭建虚拟实验平台,为甘蔗收获机械智能设计系统提高设计知识和经验数据。其中具体包括以下工作: 首先,通过调查研究甘蔗种植收割情况及国内外甘蔗收割机研究现状,搭建基于协同仿真技术的甘蔗收割机虚拟设计技术路线,详细阐明甘蔗收割机虚拟设计技术方案是遵照“由下而上、由上而下”的路线进行的,并由此深入研究了相关的先进设计、制造技术。其次,研究了柔性化甘蔗的建立方法并选择适于研究甘蔗收割机的方法,并从理论上分析含柔性梁机械系统的有限段方法。进行柔性甘蔗模型与刚性甘蔗模型的仿真分析,研究两种甘蔗模型在甘蔗特性和收割机研究上与实际甘蔗的拟实性问题。再次,在提出基于ADAMS的新的Proe装配模式下,按照虚拟设计技术路线由下至上地进行仿真分析甘蔗收割机关键部件的运动、动力特性,并建立台架虚拟实验平台,以此平台进行台架机构扶架横杆的虚拟实验研究,并通过建立台架机构的ANSYS静力学分析模型优化台架结构,分析优化后结构模型的合理性、功能满足度及机构干涉问题。再者,按照虚拟设计技术路线由下至上方案进行整机物流仿真及运动、动力学仿真,优化各功能部件结构及转速,分析在满足生产率要求下的整机结构性能。最后,在定义砍蔗质量两个指标——切割损失和破头率的基础上,通过砍蔗实验平台进行收割机砍蔗实验,分析三个单因素实验的最优参数组合,并对各个因素下双刀盘和单刀盘的正交实验进行方差分析,得到因素对切割损失的影响大小排序,并分析了单双刀盘结构下对切割损失的影响。

全文目录

第一章绪论  9-18
  §1．1 课题的提出  9-10
    §1．1．1 课题的来源  9
    §1．1．2 课题研究的目的及意义  9-10
  §1．2 甘蔗收割机研发的历史及现状  10-13
    §1．2．1 国外甘蔗收割机研发的历史及现状  10-12
    §1．2．2 国内甘蔗收割机研发的历史及现状  12-13
  §1．3 农业机械采用基于虚拟样机技术的可视化虚拟设计的意义  13-14
  §1．4 ADAMS软件概述  14-16
    §1．4．1 ADAMS各模块及其功能  15
    §1．4．2 ADAMS的特点  15-16
  §1．5 本文主要研究内容  16-18
第二章基于协同仿真的甘蔗收割机虚拟设计技术路线及相关技术研究  18-29
  §2．1 甘蔗收割机虚拟设计技术路线  18-21
    §2．1．1 小型甘蔗收割机“自下而上”部件级虚拟样机设计及仿真分析阶段  18-20
    §2．1．2 基于协同反馈的小型甘蔗收割机“自上而下”仿真分析阶段  20-21
  §2．2 虚拟样机技术概论  21-24
    §2．2．1 虚拟样机技术产生背景  21-22
    §2．2．2 虚拟样机技术内涵  22
    §2．2．3 虚拟样机技术体系结构  22-23
    §2．2．4 虚拟样机技术应用  23-24
  §2．3 协同仿真技术  24-28
    §2．3．1 协同仿真技术概念  25
    §2．3．2 协同仿真模式  25-26
    §2．3．3 基于协同仿真的产品设计  26-28
  §2．4 本章小结  28-29
第三章甘蔗模型的建模与仿真  29-39
  §3．1 虚拟甘蔗模型建模方法概述  29-32
  §3．2 离散梁法机理分析  32-35
  §3．3 离散梁法柔性甘蔗模型的创建方法  35-36
  §3．4 刚性甘蔗与柔性甘蔗模型拟实性分析  36-38
  §3．5 本章小结  38-39
第四章甘蔗收割机关键部件的虚拟样机建模及仿真分析  39-59
  §4．1 甘蔗收割机台架机构的虚拟样机建模及仿真分析  39-55
    §4．1．1 甘蔗收割机台架机构的虚拟样机建模  39-42
    §4．1．2 台架机构运动和动力仿真  42-46
    §4．1．3 扶架横杆安装位置的仿真分析  46-52
    §4．1．4 台架结构的结构优化  52-55
  §4．2 甘蔗收割机断尾装置的虚拟样机建模及仿真分析  55-57
    §4．2．1 断尾装置虚拟样机建模  55-56
    §4．2．2 断尾装置运动与动力仿真分析  56-57
  §4．3 本章小结  57-59
第五章甘蔗收割机虚拟样机建模及仿真分析  59-69
  §5．1 甘蔗收割机虚拟样机建模及仿真分析的评测标准  59
  §5．2 甘蔗收割机虚拟样机建模  59-64
    §5．2．1 甘蔗收割机功能部件结构布置  59-60
    §5．2．2 甘蔗收割机物流模型建模  60-61
    §5．2．3 甘蔗收割机物流仿真分析  61-64
  §5．3 甘蔗收割机运动和动力仿真分析  64-68
    §5．3．1 甘蔗前进速度  64
    §5．3．2 物流仿真中甘蔗受力情况  64-66
    §5．3．3 物流仿真中各功能部件的功率消耗  66-68
  §5．4 本章小结  68-69
第六章基于砍蔗实验平台的实验研究  69-91
  §6．1 实验目的  69
  §6．2 实验装置的设计  69-71
  §6．3 实验方案  71-72
  §6．4 实验数据及结果分析  72-90
    §6．4．1 砍蔗质量的评价指标分析  72-75
    §6．4．2 行走速度和刀盘转速的标定  75-76
    §6．4．3 单因素实验数据及处理  76-79
    §6．4．4 双刀盘正交实验数据及处理  79-84
    §6．4．5 单刀盘正交实验数据及处理  84-87
    §6．4．6 单双刀盘对砍蔗质量的影响  87-90
  §6．5 本章小结  90-91
第七章结论与展望  91-93
参考文献  93-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表学术论文  97

履带式小型甘蔗收割机虚拟样机仿真分析及实验研究

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