弹齿滚筒式捡拾装置参数分析和改进设计研究

摘要

捡拾压捆机是牧草收获机械的一种，弹齿滚筒式捡拾装置是捡拾压捆机的主要工作部件之一，对捡拾装置进行深入研究对我国提高捡拾压捆机的工作性能，实现牧草收获机械化有重要的现实意义。我国对弹齿滚筒式捡拾装置尚没有明确的设计方法，所有捡拾装置的设计均参照国外相应参数仿制，不清楚各结构参数如何匹配才是最优的，才能更好地实现捡拾作业，也不清楚控制弹齿运动的凸轮滑道廓线应设计成何种形状才是最优的，才能使捡拾装置在工作时弹齿的漏捡区域小，速度变化合理，各零件受力小，功率消耗小。论文通过理论分析、计算机仿真模拟以及试验测试对弹齿滚筒式捡拾装置的捡拾过程进行了研究。在此基础上，对弹齿滚筒式捡拾装置的结构参数及工作参数进行了改进设计。
　　（1）对弹齿滚筒式捡拾装置进行了机构分析，确定了弹齿滚筒式捡拾装置的机构性质，反转的摆动从动件盘形凸轮机构；分析了弹齿的运动，并在此基础上建立了弹齿端部的数学模型。
　　（2）确定了影响弹齿滚筒式捡拾装置捡拾效果的影响因素，其主要是特征参数λ的取值和凸轮机构参数。其中λ的大小取决于机器前进速度tV、滚筒回转角速度ω（即转速n）和凸轮机构参数。
　　（3）得出了满足捡拾装置工作要求的凸轮机构运动规律。
　　（4）应用虚拟样机技术，利用机械系统设计软件Pro/Engineer和机械系统分析软件ADAMS建立了捡拾装置的参数化模型；计算机仿真分析了9KJ-1.4A小方捆捡拾压捆机捡拾装置：捡拾装置原凸轮滑道廓线设计和参数匹配使弹齿运动过程中漏捡区面积较大且加速度较大而有突变。在ADAMS环境下用相对轨迹生成实体的方法，对弹齿滚筒式捡拾装置的凸轮滑道廓线进行了改进设计。经过改进设计，找出了捡拾装置结构参数的最佳值和工作参数的最佳匹配关系。滚筒半径R=125mm，曲柄长度l=80mm，弹齿长度l’=178mm，弹齿与曲柄夹角g=1.1rad,滚子半径r=17.5mm，弹齿杆数z=5。机组工作速度=tV5km·h-1，滚筒转速n=64r·min-1，凸轮运动规律：升程和回程均采用正弦加速度运动规律。
　　（5）对改进设计前后的弹齿滚筒式捡拾装置进行了加速度测试分析。采用微型无线加速度传感器测试了弹齿端部的加速度，结果表明：改进设计后的弹齿端部加速度值明显减小，且加速度值无突变，改善了弹齿滚筒式捡拾装置的工作性能，加速度测试分析结果与仿真分析结果一致。
　　（6）对改进设计前后的弹齿滚筒式捡拾装置进行了捡拾损失率和功率消耗测试分析。结果表明：在功率消耗与改进前基本相同的情况下，改进设计后的捡拾装置的捡拾损失率有了较大减小，说明改进设计后的参数更趋于合理。
　　（7）用高速摄像方法分析了捡拾装置捡拾作业过程，分析结果表明：改进设计后的捡拾装置在弹齿放齿、捡拾、升举、推送和收齿等阶段，弹齿的运动规律能够满足使用要求，速度方向变化合理，且在捡拾过程中，弹齿端部没有产生过高的加速度，加速度没有突变现象，较平稳。高速摄像分析结果与仿真分析结果一致。

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插图和附表清单

1 引言

1.1 国内外牧草压捆机发展状况

1.2 国内外捡拾装置研究状况

1.3 选题的背景、目的和意义

1.4 课题主要研究内容

2 弹齿滚筒式捡拾装置的结构和理论分析

2.1 弹齿滚筒式捡拾装置结构分析

2.2 弹齿滚筒式捡拾装置工作理论分析

3 弹齿滚筒式捡拾装置捡拾过程的计算机仿真分析

3.1 弹齿滚筒式捡拾装置虚拟样机仿真分析的基本思想

3.2 弹齿滚筒式捡拾装置模型的建立

3.3 弹齿滚筒式捡拾装置计算机仿真分析

3.4 本章小结

4 弹齿滚筒式捡拾装置试验研究

4.1 引言

4.2 弹齿滚筒式捡拾装置试验台

4.3 弹齿端部加速度测试试验研究

4.4 捡拾损失率和功率消耗情况试验研究

4.5 弹齿滚筒式捡拾装置捡拾过程的高速摄像研究

4.6 本章小结

5 结论与建议

5.1 课题研究的结论

5.2 进一步研究的建议

6 创新点

致谢

参考文献

附录

作 者 简 介