甘薯收获与秧蔓回收联合作业机的设计与仿真

摘要

我国是甘薯种植面积最大的国家。近些年，甘薯种植户渴望早日实现机械化生产，现有甘薯收获机械主要参考马铃薯收获机械，缺乏针对性。另外秧蔓的处理多采用人工处理，费事费力，虽然出现几款甘薯秧蔓处理机械，功能比较单一。在了解国内外现有甘薯生产机械的基础上，研制一款可同时实现甘薯收获和秧蔓回收的复合机械。主要内容有：
　　（1）总体方案设计。主要由动力及传动系统、履带底盘、秧蔓回收装置、挖掘机构、分离输送机构和集薯、秧箱等组成，利用SolidWorks软件对整机三维建模和虚拟装配。
　　（2）甘薯秧蔓力学特性试验。对甘薯秧蔓茎叶和根部分别进行拉伸和剪切试验，得到甘薯茎叶的拉伸负荷和根部的弹性模量，为后续相应部件的设计和仿真提供理论依据。
　　（3）关键部件的设计。对圆盘切割器、立式滚筒拨禾机构、挖掘铲进行受力分析，保证其工作强度符合要求，另外对分离输送器、夹持输送链进行运动学分析保证其输送甘薯块茎和秧蔓的效果最好。在分析的基础上对各部件进行结构设计和三维建模，其中立式滚筒中凸轮的设计采用MATLAB编程提取轮廓曲线上的数据点的方式，保证了凸轮机构的运行精度。
　　（4）对关键部件的运动学、动力学仿真。根据设计参数运用Adams软件对圆盘切割器进行运动学仿真，得到了刀片的运动轨迹，保证了不漏切秧蔓主秧茎，设计了正交试验，对圆盘切割器的参数进行优化；利用 EDEM离散元仿真分析软件对薯、土分离过程进行仿真，得到最优运动参数，减小了甘薯破损率；利用Adams软件对立式滚筒拨禾机构进行了动力学仿真，得到了拨禾齿的位移、速度、加速度曲线图，验证了机构的设计合理性。
　　（5）对主要受力部件挖掘铲进行静力学仿真。利用 ANSYS对挖掘铲进行了静力仿真保证结构设计的合理性和在作业时安全可靠性。
　　（6）秧蔓回收装置的田间试验。通过试验对甘薯秧蔓除净率、伤薯率、留茬高度、生产率等指标进行考察，验证圆盘切割器和夹持输送链的性能。并通过正交试验得到机器前进速度、刀盘转速、刀盘倾角的最佳参数组合。
　　（7）创新点。设计一款可同时对甘薯块茎收获和秧蔓回收的复合机械，提高了甘薯生成的效率。对拨禾机构进行了创新性设计，解决了秧蔓缠绕拨禾齿的问题。

目录

声明

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 我国甘薯收获及秧蔓处理机研究存在的问题

1.4 研究内容

1.5 研究方法

1.6 技术路线

2 甘薯秧蔓力学特性试验

2.1 甘薯机械化作业模式

2.2 甘薯秧蔓机械特性试验

3 总体方案设计

3.1设计要求

3.2 整机结构

3.3 工作原理

3.4 主要技术参数

4 关键零部件的设计与选型

4.1发动机的计算与选型

4.2变速箱的选型

4.3履带底盘的计算与选型

4.4车架的设计

4.5 甘薯秧蔓回收装置的设计

4.6 甘薯块茎收获机构的设计

5 整机的虚拟装配和关键零部件的仿真分析

5.1 整机虚拟装配

5.2 关键零部件的运动学及动力学仿真分析

5.3分离输送器的离散元仿真分析

5.4 挖掘铲的静力学仿真分析

6 秧蔓回收装置的田间试验

6.1 试验目的

6.2 试验条件

6.3 试验方法

6.4 试验结果与分析

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文及专利情况