草方格铺设机的铺设轮设计与试验研究

摘要

本文是在国家“863”计划项目《防风固沙草方格铺设机器人研究》的基础上进行的。 本文主要对草方格铺设机纵向铺设轮进行设计与试验研究，确定草方格铺设机纵向铺设轮的最优设计方案，提供纵向铺设轮工作的牵引力和垂直载荷的有效范围，进而实现纵向铺设机构对于牵引机车的动力匹配，分析并控制铺设轮工作过程中草的折断问题。 在完成过程中，充分考虑了铺设轮的机械设计要求，采用了计算机辅助仿真设计、有限元分析和试验校验的方法。在进行严密理论分析的基础上，建立铺设轮的数学模型，通过经验公式、实验、类比等方法，合理确定模型中各个参数，建立SIMULINK仿真模型，从而确定铺设轮的最优设计方案，进行ANSYS有限元分析，科学设计且周密组织实施铺设轮的样品工作试验，确定了本文的主要目标参数和铺设轮的设计方案，解决了纵向草折断率控制问题，最终完成草方格铺设机器人纵向铺设轮的设计任务。 本文中确定的铺设轮的设计方案，直接影响着纵向草的铺设质量和纵向铺设机构的工作效率，对整机的工作性能有着重要的直接影响，而且为铺设轮的推广使用，提供了准确可靠的理论与试验依据。各动力参数的最终确定，为牵引车的动力选配及纵向控制系统的控制力匹配提供了必要的参考和保证。纵向草折断率的试验分析，为纵向草的铺设质量提供了充分保证。另外，所建立的铺设轮的数学模型与仿真模型，对于在沙质环境中的滚动工作机件有着广泛的理论意义，其他类似滚动工作机件设计可以借鉴参考。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1选题背景

1.1.1我国防风固沙的现状和趋势

1.1.2治沙机械的研究状况

1.1.3国内外机械系统仿真设计的现状与趋势

1.2草方格铺设机及纵向铺设机构的构造与工作原理

1.3课题研究的目的与意义

1.3.1.课题的目的

1.3 2课题的意义

1.4课题研究的主要内容与方法

2铺设轮仿真设计

2.1铺设轮仿真设计方案

2 1.1铺设轮设计方法确定

2.1.2铺设轮仿真设计要求和步骤

2.2数学建模

2.2.1铺设轮受力分析

2.2.2铺设轮运动分析

2.2.3铺设轮的动力学分析

2.2.4数学模型参数的确定

2.2.5数学模型的确定

2.3仿真建模

2.3.1铺设轮仿真设计可行性分析

2.3.2利用Matlab/Simulink建立仿真模型

2.3.3仿真结果分析

2.3.4设计方案及目标参数确定

2.4铺设轮仿真输出

2.4.1铺设轮仿真输出软件选择

2.4.2利用Pro/E仿真输出铺设轮

2.5本章小结

3铺设轮有限元分析

3.1铺设轮有限元分析作用

3.2铺设轮有限元分析步骤

3.3有限元分析软件选择

3 4铺设轮有限元分析过程

3.4.1前处理

3.4.2数值计算

3.4.3后处理

3.4.4有限元分析结果处理

3.5铺设轮有限元分析结论

3.6本章小结

4铺设轮的试验研究

4.1试验方案的确定

4.1.1试验目的、条件及方法

4.1.2试验关键问题及解决

4.1.3试验内容与步骤

4.2试验实施与数据测取

4.2.1铺设轮切入沙子试验

4.2.2铺设轮铺草试验

4.3试验结果分析

4.3.1试验数据处理

4.3.2试验结果对比分析

4.4试验结论

4.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢