矮化密植红枣收获机骑跨式自动调平机架的研究

摘要

新疆南疆地区的自然环境有利于红枣生长，种植面积约占全国总种植面积的三分之一，产量占到全国总产量的50％以上。目前，红枣采收主要依靠人工，劳动强度大、效率低，实现机械化收获是红枣产业化发展的必然趋势。现有的红枣收获机作业环境复杂、骑跨式机架重心高，红枣收获机作业时易出现机架倾斜、变形、翻车等问题，对机架的强度和刚度要求较高。
　　本文采用机架结构参数优化和振动优化两个方法对骑跨式机架进行优化设计，保证红枣收获机在不平整地面上作业时机架的强度和刚度要求。在优化设计的基础上，设计了调平系统，为进一步改善骑跨式机架的受力，确保红枣收获机作业时安全、稳定、可靠。主要工作和结论如下：
　　（1）根据树形参数和行距等主要影响因素统计学分析结果和设计要求，确定了骑跨式自动调平机架总体方案。设计了骑跨式机架，利用ANSYS软件对其进行静态分析，获得了机架的弯曲强度（73.28 MPa）和极限弯扭强度（167.54 MPa），小于机架材料的屈服强度（235MPa）；通过对机架的振动分析，发现机架的固有频率在发动机、采收装置、输送装置的激振频率范围之内，机架容易产生共振。
　　（2）根据机架振动分析结果，对机架进行了结构参数优化并建立优化模型，优化后机架质量减小11.17%；谐响应分析表明30 Hz时机架在Y向上发生最大变形，变形量减小了79.85%，40 Hz时机架在X向上发生最大变形，变形量减小了41.85%。对结构参数优化后机架进行了振动优化，分析结果表明振动优化后机架结构满足动态特性。
　　（3）由于收获机作业环境复杂、骑跨式机架重心高，为进一步改善机架的受力，在优化机架的基础上，设计了调平系统（执行单元和检测控制单元）。通过理论分析确定了调平机构的结构参数、液压系统的各元件选型和控制系统硬件选型，并对调平系统进行仿真分析，结果表明调平系统满足设计要求。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标及内容

1.4 研究方法及技术路线

第二章 骑跨式自动调平机架总体方案设计

2.1 作业环境测定

2.2 设计要求

2.3 总体方案设计

2.4 本章小结

第三章 骑跨式机架结构设计与优化

3.1 骑跨式机架结构设计

3.2 骑跨式机架结构静力学分析

3.3 机架结构振动特性分析

3.4 机架结构参数优化

3.5 机架振动优化

3.6 优化后机架振动疲劳分析

3.7 本章小结

第四章 骑跨式机架的调平系统设计及分析

4.1调平系统总体方案设计

4.2执行单元设计

4.3检测控制单元设计

4.4 调平系统仿真分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

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致谢

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