小型马铃薯收获机关键部件的优化与试验研究

发布时间：2020-11-22 08:35

　　新疆光照长、温差大的独特气候,使了小麦、瓜果产生优质质量。受地域性兵团提出的农产品多样化战略影响,新疆本地马铃薯种植面积逐年增加。本课题针对机械收获效果差,中小农户要求,对现有一种小型马铃薯收获机进行优化分析,以满足该区域内的收获要求。本文主要进行了以下几个方面的工作:1.通过实地调查新疆马铃薯的种植模式,垄高、等特点,分析新疆自治区现存收获机械的优缺点,为优化适应新疆本地一种小型马铃薯收获机提供参考。2.对小型马铃薯收获机关键部件的机架,挖掘铲进行设计与优化,确定了其结构参数,应用三维实体建模Soildworks软件对机架和挖掘铲进行三维建模,并结合有限元分析软件ANSYS-Workbench对关键部件进行有限元分析。优化机架结构与材料,使固有频率得到提高,避免了受外界振动载荷的影响发生共振现象,提高了收获机机架的可靠性。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘铲的最大应力值为6.07E+007Pa,最大应变为1mm,证明了工作中有足够的强度。3.通过三维扫描仪(VTOP)与数据点拼接软件完成马铃薯的实体建模,结合Hypermesh和ANSYS/LS-DYNA软件建立马铃薯机械碰撞模型,进行有限元分析与试验研究,得到马铃薯收获机的机械碰撞安全高度为180mm。为马铃薯收获机运动参数的设计提供可靠依据。4.根据本地马铃薯收获模式,动力匹配等要求,确定了分离装置结构参数。通过马铃薯在分离栅杆动力学分析得出抖动轮最大转速为210r/min,升运带的线速度为2.18m/s。运用ADMAS软件进行了抖动分离装置简化模型的运动仿真,仿真结果证明了运动参数的合理性。理论计算最大运动参数作业下马铃薯极限碰撞高度,结果为55mm。此结果远远小于马铃薯机械碰撞安全高度,证明最大运动参数下工作马铃薯不会发生机械损伤现象。5.将优化完成的机器田间试验,对明薯率、伤薯率进行测试,采用极差分析法对试验指标分析与计算,得到运动参数的最优组合。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225.71
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
        1.2.3 新疆自治区马铃薯收获机现状
    1.3 国内小型马铃薯收获机存在的问题
    1.4 研究内容及技术路线
        1.4.1 研究的主要内容
        1.4.2 研究的技术路线
第二章关键部件的设计与优化
    2.1 新疆地区马铃薯种植环境与模式
    2.2 总体结构与工作原理
    2.3 关键部件的分析与优化
        2.3.1 机架的优化
        2.3.2 机架后桥的有限元模态分析
    2.4 挖掘铲的优化
        2.4.1 挖掘铲的类型选择
        2.4.2 挖掘铲参数的设计
    2.5 挖掘铲的静力学有限元分析
        2.5.1 创建挖掘铲模型
        2.5.2 挖掘铲静力学分析
        2.5.3 强度校核
    2.6 本章小结
第三章马铃薯机械碰撞有限元分析与试验研究
    3.1 马铃薯机械碰撞有限元分析
        3.1.1 马铃薯的实体建模
        3.1.2 马铃薯有限元模型的建立
        3.1.3 马铃薯跌落碰撞有限元分析
        3.1.4 碰撞应力模拟
    3.2 马铃薯碰撞试验
        3.2.1 马铃薯取样
        3.2.2 试验方法与结果
    3.3 本章小结
第四章马铃薯收获机运动参数的优化
    4.1 分离装置参数优化
        4.1.1 分离装置的选择
        4.1.2 抖动轮最大转速的确定
        4.1.3 升运带的速度确定
    4.2 抖动分离装置运动仿真分析
        4.2.1 ADMAS中建立模型
        4.2.2 创建约束与运动副
        4.2.3 创建接触
        4.2.4 仿真结果分析
        4.2.5 马铃薯极限碰撞校核
    4.3 本章小结
第五章田间试验
    5.1 试验方法与目的
    5.2 试验水平和因素
    5.3 试验结果分析
    5.4 本章小结
第六章结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
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