仿生推土板准线变曲率规律及其减阻性能研究
发布时间：2022-12-07 17:29
工程机械和农业机械的能量损耗和工作效率与工作部件触土曲面有直接关系,而触土部件曲面特性受曲面准线形式的影响。为了优化触土曲面形状,提高曲面的设计水平,降低工程机械和农业机械的工作阻力以及能源消耗,本文对不同准线形式的推土板做了进一步的研究。基于前期研究者对单个仿生爪趾的研究分析,田鼠爪趾内轮廓曲线的复杂变曲率特征是田鼠爪趾具有优良脱阻减附性能的基本原因,这就为推土板几何构型及力学性能的优化提供了仿生研究的基础。本文对田鼠九个爪趾内轮廓曲线进行数据点坐标采集,同时求取九个爪趾内轮廓曲线对应点坐标的均值,然后利用最小二乘法求其四次多项式拟合方程,并求出拟合后爪趾内轮廓曲线曲率和曲率均值的反求方程,基于统计特征值,对其变曲率规律进行分析。利用SolidWorks三维制图软件,分别建立九个爪趾拟合曲线方程和曲率均值反求方程以及曲线均值方程为准线的土板-土壤切削模型。为了增加试验分析对比性,继续建立切削角为50°的圆弧线、摆线、渐开线、抛物线型四种推土板-土壤切削模型。将所建模型依次导入ANSYS/LS-DYNA中进行求解运算。运算结果通过后处理器LS-PREPOST进一步分析输出。结果表明,以...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 触土部件曲面研究现状
1.2.2 触土曲面减阻方法研究现状
1.2.3 触土曲面准线研究现状
1.3 触土部件与土壤系统相互作用的研究方法
1.4 本文研究内容及方法
第2章 基于触土曲面准线曲率反求方程方法
2.1 曲线的函数方程特性
2.1.1 单调性的判定
2.1.2 极值的几何意义
2.2 基于MATLAB求解
2.2.1 MATLAB软件介绍
2.2.2 线性函数拟合
2.2.3 极限求解
2.2.4 积分求解
2.3 由曲率反求触土曲面准线方程理论方法
2.3.1 变量替换法
2.3.2 幂级数展开法
2.3.3 函数极限法
2.4 本章小结
第3章 田鼠爪趾内轮廓曲线的提取分析
3.1 田鼠内轮廓曲线数据点提取
3.2 内轮廓曲线数学模型
3.2.1 数据点拟合理论依据
3.2.2 数据统计特征值
3.2.3 内轮廓曲线及其均值方程
3.3 宏观变曲率分析
3.3.1 变曲率曲线特性
3.3.2 曲率均值反求曲线
3.4 数据特征值分析
3.4.1 极值点位置坐标统计规律
3.4.2 极值点统计规律
3.4.3 曲率趋势线波动规律
3.5 本章小结
第4章 推土板-土壤系统的有限元仿真分析
4.1 三类推土板三维模型设计
4.1.1 推土板设计要求
4.1.2 推土板设计
4.2 有限元分析理论基础
4.2.1 ANSYS/LS-DYNA软件概述
4.2.2 LS-PREPOST后处理器概述
4.3 推土板-土壤仿真有限元分析
4.3.1 推土板-土壤切削系统三维建模
4.3.2 有限元分析流程
4.4 推土板阻力和土壤应力仿真分析结果
4.4.1 推土板工作阻力与均值型对比分析
4.4.2 土壤应力波动与均值型对比分析
4.5 本章小结
第5章 推土板-土壤阻力和应力波动试验
5.1 室内土槽试验
5.1.1 试验装备
5.1.2 试验方案
5.1.3 试验设备调试
5.2 试验结果分析
5.2.1 完整工作阻力与有限元法对比分析
5.2.2 完整工作波动与应力行为对比分析
5.3 本章小结
第6章 结论
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CATIA的犁体曲面建模和数控加工[J]. 彭春雷. 中国高新技术企业. 2017(09)
[2]触土曲面准线曲率特征及其减阻性能分析[J]. 张鹏,郭志军,倪利伟,雷宇凝,余浩,望宏浩. 农机化研究. 2017(02)
[3]推土机超级铲设计分析[J]. 金丹,侯文军,杨和平,鲍奎宇. 建筑机械化. 2015(03)
[4]电渗过程中裂缝形成机理的试验研究[J]. 张昊. 低温建筑技术. 2014(09)
[5]基于UG的犁体曲面建模及其仿真分析[J]. 张绢,魏文轩. 新疆农机化. 2014(04)
[6]推土机W型铲刀的设计研究[J]. 季有昌,侯文军,金丹,刘树军. 中国农机化学报. 2014(04)
[7]耕作土壤的离散元法研究[J]. 姜珊珊,潘世强. 农业与技术. 2014(02)
[8]高速犁体曲面的研究现状与分析[J]. 赵郑斌,方宪法,杨学军,刘立晶. 农机化研究. 2014(02)
[9]土壤耕作部件宏观触土曲面设计研究现状分析[J]. 邢义胜,郭志军. 农机化研究. 2014(01)
[10]基于Pro/E犁体曲面的设计绘制方法[J]. 杨晓彬,张贵,李国龙,屈年全,李晓东. 农业工程. 2011(04)
硕士论文
[1]后掠式弧形深松铲柄的结构优化研究[D]. 陈坤.吉林农业大学 2012
[2]推土板宏观触土曲面微分几何性质与阻力特性研究[D]. 邢义胜.河南科技大学 2013
[3]仿生微电渗减粘脱附探索[D]. 侯磊.吉林大学 2016
本文编号：3712542
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 触土部件曲面研究现状
1.2.2 触土曲面减阻方法研究现状
1.2.3 触土曲面准线研究现状
1.3 触土部件与土壤系统相互作用的研究方法
1.4 本文研究内容及方法
第2章 基于触土曲面准线曲率反求方程方法
2.1 曲线的函数方程特性
2.1.1 单调性的判定
2.1.2 极值的几何意义
2.2 基于MATLAB求解
2.2.1 MATLAB软件介绍
2.2.2 线性函数拟合
2.2.3 极限求解
2.2.4 积分求解
2.3 由曲率反求触土曲面准线方程理论方法
2.3.1 变量替换法
2.3.2 幂级数展开法
2.3.3 函数极限法
2.4 本章小结
第3章 田鼠爪趾内轮廓曲线的提取分析
3.1 田鼠内轮廓曲线数据点提取
3.2 内轮廓曲线数学模型
3.2.1 数据点拟合理论依据
3.2.2 数据统计特征值
3.2.3 内轮廓曲线及其均值方程
3.3 宏观变曲率分析
3.3.1 变曲率曲线特性
3.3.2 曲率均值反求曲线
3.4 数据特征值分析
3.4.1 极值点位置坐标统计规律
3.4.2 极值点统计规律
3.4.3 曲率趋势线波动规律
3.5 本章小结
第4章 推土板-土壤系统的有限元仿真分析
4.1 三类推土板三维模型设计
4.1.1 推土板设计要求
4.1.2 推土板设计
4.2 有限元分析理论基础
4.2.1 ANSYS/LS-DYNA软件概述
4.2.2 LS-PREPOST后处理器概述
4.3 推土板-土壤仿真有限元分析
4.3.1 推土板-土壤切削系统三维建模
4.3.2 有限元分析流程
4.4 推土板阻力和土壤应力仿真分析结果
4.4.1 推土板工作阻力与均值型对比分析
4.4.2 土壤应力波动与均值型对比分析
4.5 本章小结
第5章 推土板-土壤阻力和应力波动试验
5.1 室内土槽试验
5.1.1 试验装备
5.1.2 试验方案
5.1.3 试验设备调试
5.2 试验结果分析
5.2.1 完整工作阻力与有限元法对比分析
5.2.2 完整工作波动与应力行为对比分析
5.3 本章小结
第6章 结论
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CATIA的犁体曲面建模和数控加工[J]. 彭春雷. 中国高新技术企业. 2017(09)
[2]触土曲面准线曲率特征及其减阻性能分析[J]. 张鹏,郭志军,倪利伟,雷宇凝,余浩,望宏浩. 农机化研究. 2017(02)
[3]推土机超级铲设计分析[J]. 金丹,侯文军,杨和平,鲍奎宇. 建筑机械化. 2015(03)
[4]电渗过程中裂缝形成机理的试验研究[J]. 张昊. 低温建筑技术. 2014(09)
[5]基于UG的犁体曲面建模及其仿真分析[J]. 张绢,魏文轩. 新疆农机化. 2014(04)
[6]推土机W型铲刀的设计研究[J]. 季有昌,侯文军,金丹,刘树军. 中国农机化学报. 2014(04)
[7]耕作土壤的离散元法研究[J]. 姜珊珊,潘世强. 农业与技术. 2014(02)
[8]高速犁体曲面的研究现状与分析[J]. 赵郑斌,方宪法,杨学军,刘立晶. 农机化研究. 2014(02)
[9]土壤耕作部件宏观触土曲面设计研究现状分析[J]. 邢义胜,郭志军. 农机化研究. 2014(01)
[10]基于Pro/E犁体曲面的设计绘制方法[J]. 杨晓彬,张贵,李国龙,屈年全,李晓东. 农业工程. 2011(04)
硕士论文
[1]后掠式弧形深松铲柄的结构优化研究[D]. 陈坤.吉林农业大学 2012
[2]推土板宏观触土曲面微分几何性质与阻力特性研究[D]. 邢义胜.河南科技大学 2013
[3]仿生微电渗减粘脱附探索[D]. 侯磊.吉林大学 2016
本文编号：3712542
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3712542.html
