打捆机捡拾和喂入机构的优化设计与试验研究

摘要

近年来随着农作物产量的不断增高，农作物秸秆出现大量剩余，严重制约了农业的可持续发展和农业供给侧结构性改革。方捆捡拾打捆机具有性能可靠、操作简单和作业效率高等特点，其打出的方捆，便于运输和大规模作业，是解决秸秆过剩问题的有效农机具。目前国内的方捆捡拾打捆机存在结构复杂、成本高、喂入机构轨迹不合理和捡拾率较低等问题。针对这一现状，本文利用理论分析与软件处理，对4Y-2.4A型玉米秸秆打捆机的喂入机构和捡拾粉碎机构进行优化设计与仿真分析，并完成田间试验研究。本文主要内容如下: (1)深入研究国内外已有的喂入机构和捡拾粉碎机构的工作原理和结构组成，根据农业生产的特点和秸秆捆的农艺标准，研究探讨小方捆捡拾打捆机喂入机构和捡拾粉碎机构的运动特性，详述了其设计思想和工作原理。 (2)根据设计要求，设计了适合打捆作业的喂入拨叉和捡拾粉碎刀片。利用三维建模软件SolidWorks建立喂入机构和捡拾粉碎机构的三维实体模型，并利用SolidWorks Motion和Simulation插件对其进行运动仿真和有限元分析。 (3)对喂入机构和捡拾粉碎机构进行田间试验。以秸秆捡拾率为响应指标，选取作业速度、滚筒理论转速和刀片类型为试验因素，设计单因素试验设计方案，利用Design-Expert6.0.1软件对试验数据进行分析与处理。建立影响因素与响应指标之间的二次回归方程，得出诸因素对秸秆捡拾率的影响。 经田间验证试验表明，优化设计的4Y-2.4A型玉米秸秆打捆机喂入机构和捡拾粉碎机构满足打捆农艺要求，是解决秸秆过剩的理想机具。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 方捆打捆机的分类和国内外研究现状

1．2．1 方捆打捆机

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 国内研究现状

1．3 研究的内容和方法

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 研究的主要方法

1．4 技术路线

2 喂入机构的设计与仿真分析

2．1 喂入机构设计要求

2．2 喂入机构的组成

2．3 喂入机构的工作原理

2．4 喂入机构的结构设计与运动分析

2．5 喂入机构的三维建模

2．5．1 SolidWorks软件简介

2．5．2 喂入机构零部件三维建模

2．5．3 喂入机构三维建模

2．6 喂入机构运动仿真分析

2．6．1 SolidWorks机构运动仿真方法

2．6．2 喂入机构运动仿真的参数设置

2．6．3 喂入机构仿真运动与分析

2．7 喂入机构有限元分析

2．7．1 SolidWorks有限元分析方法

2．7．2 喂入拨叉的应力分析

2．7．3 摇杆的应力分析

2．8 本章小结

3 捡拾粉碎机构的设计与仿真分析

3．1 捡拾粉碎机构的组成

3．2 捡拾粉碎机构的工作原理

3．3 捡拾粉碎甩刀的结构设计

3．3．1 甩刀的种类

3．3．2 组合式Y型甩刀刀片几何尺寸设计

3．3．3 组合式Y型甩刀刀片数量的确定

3．3．4 组合式Y型甩刀转速的确定

3．4 捡拾粉碎机构的三维建模

3．4．1 捡拾机架壳体三维建模

3．4．2 传动机构三维建模

3．4．3 粉碎刀轴辊三维建模

3．4．4 捡拾粉碎机构三维建模

3．5 捡拾粉碎机构运动仿真分析

3．5．1 捡拾粉碎机构运动仿真参数的设置

3．5．2 捡拾粉碎机构运动仿真分析

3．6 捡拾粉碎机构有限元分析

3．6．1 捡拾刀轴辊的模态分析

3．6．2 Y型甩刀刀片的有限元分析

3．7 本章小结

4 喂入机构和捡拾粉碎机构工作性能的试验研究

4．1 试验设备与试验方法

4．1．1 试验设备与仪器

4．1．2 试验条件的确定

4．1．3 试验行程的确定

4．1．4 试验标定与测定

4．2 试验因素与响应指标的选取

4．2．1 响应指标的选取与评定

4．2．2 试验因素的选取

4．2．3 因素诸水平的选取

4．3 试验结果与分析

4．3．1 作业速度对秸秆捡拾率的影响

4．3．2 捡拾滚筒转速对秸秆捡拾率的影响

4．3．3 刀片类型对秸秆捡拾率的影响

4．4 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文