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割捆机打捆机构分析与动力学优化设计研究

郜楠  
【摘要】: 本研究结合高校与企业之间的科研项目,分析了中小型水稻割捆机的基本组成、工作机理、发展概况与趋势。通过割捆机打捆试验,确定了影响打捆成功率的主次因素,优水平组合及割捆机打捆机构受力参数;发现打捆机构对割捆机的打捆性能的优劣影响最为重要。受人手打结动作行为特征的启发,利用仿生学原理,着重对割捆机打捆机构进行分析研究。使用三维建模软件Pro/E,基于整机设计中确定的机构尺寸参数,创建了割捆机打捆机构的三维装配模型。 将打捆针部件简化为曲柄摇杆四杆机构,进行了四杆机构的动力学分析,确定了四杆机构的设计关系。通过Mech/Pro接口程序,将机构的三维模型导入到机械系统动力学仿真分析软件ADAMS中,对机构进行了限位约束。根据打捆试验中确定的打捆机构受力参数,在ADAMS环境下对打捆针部件进行了动态仿真,获得了相关的运动学及动力学特征曲线。基于上述特征曲线,对打捆针的运动规律进行了研究分析,以寻求出打捆机构合理的铰链点位置。对打捆针部件进行参数化分析,建立设计变量,以曲柄驱动力矩为优化目标,使其绝对值能够最小。在既定目标下对打捆针部件进行优化,得到打捆针部件的最优设计。 本论文以Pro/E与ADAMS联合仿真的虚拟样机技术为手段,对中小型水稻割捆机打捆机构动力特性进行分析研究,是现代化数字检测及设计方法的应用。打捆针部件优化的结果,为整个打捆机构的优化提供了重要依据,为割捆机打捆机构和其它农业机械中的类似机构进行更加深入的数字化研究奠定了坚实的基础,对农业机具优化设计研究具有较强的参考意义。


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