打捆机捡拾器优化设计及其地面仿形装置研究

摘要

捡拾器是牵引式秸秆打捆机的关键工作部件之一，作用是连续将农作物秸秆等物料捡拾到集草室，其性能直接关乎捡拾物料效率、物料在集草室中的分布。研究捡拾器的优化设计方法及其地面仿形装置对提升牵引式秸秆打捆机工作性能具有重要的研究意义和工程价值。
　　为了解决当前打捆机捡拾机构存在的正向设计理论较少、缺乏针对捡拾器仿形装置相关研究的问题，分别提出了打捆机捡拾器的理论设计方法和弹簧力平衡式高度自动仿形机构，以此对捡拾器及其地面仿形装置进行设计、建模、仿真与试验优化研究，具体工作总结如下:
　　针对打捆机捡拾机构缺乏明确设计理论的问题，对捡拾器展开运动学和动力学分析。在运动学方面，分别分析弹齿尖端运动静、动轨迹，建立凸轮和弹齿尖端的运动数学模型和滑道轮廓的曲线方程，确定弹齿尖端线速度与机器前进速度之比λ＞1为单根弹齿正常工作的必要条件，以此推导捡拾器能够连续作业的要求。在动力学方面，以物料为对象进行受力分析，确定了捡拾器在捡拾瞬间与升举过程中能够顺利工作的关键参数影响关系。在综合分析捡拾器运动和物料受力特性的基础上总结了捡拾器设计要求和主要参数，为捡拾器设计提供理论指导。
　　运用机构学理论和创新设计方法，对捡拾器进行设计与优化。在SolidWorks下建立捡拾器三维模型，并导入到ADAMS中进行动态仿真。通过分析凸轮的运动和力学特性，验证机构设计的合理性。分别运用仿真和试验方法对捡拾器运动参数进行分析与优化，以此得到捡拾器合适的工作参数。以凸轮运动过程中从动件曲柄摆角、角速度、角加速度全程无突变为优化目标，对捡拾器的核心构件滑道机构进行结构优化，对比分析优化前后模型的运动规律，说明优化结果达到预设目的。在对捡拾器运动和结构参数优化后，获得捡拾器工作参数的合理配置。
　　针对现有打捆机捡拾器不能自主跟随地面起伏的问题，设计了弹簧力平衡式高度自动仿形装置。通过对仿形装置的静力学和运动学分析，将仿形轮在垂直方向受力和仿形误差最小作为仿形性能的评价指标，运用理论和仿真分析方法建立了捡拾器运动参数λ、铰接仿形轮的可调节摆臂长度L和起伏地面的幅值H对仿形性能的影响关系，并获得最优参数。样机的田间测试表明，在起伏均匀的地块，捡拾器弹齿具有合适的离地高度，仿形误差稳定，能够满足捡拾要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外秸秆打捆机发展现状

1．2．2 国内秸秆打捆机研究现状

1．2．3 农业机械中仿形机构的国内外应用

1．3 国内秸秆打捆机捡拾装置的发展趋势

1．4 课题主要研究内容

1．5 技术路线

1．6 本章小结

第二章 打捆机捡拾器运动学和动力学理论分析

2．1 打捆机捡拾器结构和工作原理

2．2 弹齿尖端运动轨迹和运动规律

2．2．1 弹齿尖端静轨迹分析

2．2．2 单根弹齿捡拾物料的动轨迹分析

2．2．3 捡拾器连续捡拾物料的条件分析

2．3 物料的受力特性分析

2．3．1 捡拾瞬间力学分析

2．3．2 升举过程力学分析

2．4 捡拾效率评价指标与捡拾器设计要求

2．5 本章小结

第三章 打捆机捡拾器的优化设计与参数分析

3．1 弹齿滚筒式捡拾器虚拟样机的建立

3．1．1 滑道的设计

3．1．2 弹齿滚筒式捡拾器的三维建模

3．2 弹齿滚筒式捡拾器的动态仿真

3．2．1 虚拟样机技术与ADAMS软件简介

3．2．2 弹齿滚筒式捡拾器的动态仿真

3．3 弹齿滚筒式捡拾器仿真分析

3．3．1 弹齿尖端运动轨迹分析

3．3．2 仿真结果分析

3．4 捡拾器的运动参数分析与优化

3．4．1 仿真分析各参数对捡拾效果的影响

3．4．2 漏捡率测试试验

3．5 滑道机构的优化设计

3．5．1 从动件运动规律的确定

3．5．2 滑道优化后的仿真分析

3．6 优化设计后关键参数总结

3．7 本章小结

第四章 方捆机捡拾器高度自动仿形装置的参数分析与试验

4．1 高度自动仿形装置的结构组成和工作原理

4．2 仿形性能的参数分析

4．2．1 仿形装置的静力学分析

4．2．2 仿形误差分析

4．3 仿形装置仿真分析

4．3．1 仿形装置关键零部件设计

4．3．2 仿形装置建模

4．3．3 结果分析

4．4 仿形装置试验

4．4．1 测试仪器与试验方法

4．4．2 试验结果与分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢

读研期间的科研成果