基于VPT的玉米根茬收获—整地机的设计与行走性能研究

发布时间：2021-07-06 12:39

　　随着世界经济和社会的高速发展,不可再生能源消耗剧增,生态破坏日益严重,人类社会的可持续发展受到前所未有的挑战,可持续利用的生物质能源的开发及应用正在引起世界各国的高度关注。玉米根茬作为一种可持续利用的生物质能源,进行玉米根茬的收获将能产生一定的经济效益,同时玉米根茬的移除还能为后续的耕整地及种植创造良好的田间作业条件,并具有一定的环境效益。近年来,随着传统农业耕作模式的影响,农业生产也在面临着土壤退化、耕地减少、水土流失、地力下降和作业成本不断提高的严峻形势,当前世界各国普遍在将研究可同时实现高效、节能、节水蓄水、联合作业的农业机械作为解决这一问题的主要方向。本文针对吉林省农业机械化的特点及现行耕作模式存在的弊端,结合联合作业机的研究基础及发展趋势,基于虚拟样机技术（VPT）进行了玉米根茬收获整地机的理论设计和性能研究。本研究在吉林大学设计的4GS-2型玉米根茬收集机的基础上展开,设计了一款玉米根茬收获整地联合作业机,并建立了整机的三维实体模型。结合整机的结构特点,确定了整机行走性能的评价指标:驱动力、通过性和行驶稳定性。通过分析和计算可知:整机所需的牵引力为17.2k N,总功率为4... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 计算机模拟技术在农业工程中的应用
        1.3.1 虚拟样机技术在农业工程中的应用
        1.3.2 有限元技术在农业工程中的应用
    1.4 课题来源与研究目标
    1.5 研究内容
    1.6 拟釆取的研究方法、技术路线
        1.6.1 研究方法
        1.6.2 技术路线
第2章 玉米根茬收获整地机的虚拟样机设计
    2.1 整机的虚拟样机设计
        2.1.1 整机设计思路
        2.1.2 整机结构组成
        2.1.3 机组的挂接方式及工作过程
        2.1.4 整机传动装置
        2.1.5 整机的主要结构参数及性能指标
    2.2 整机关键部件的设计
        2.2.1 机架的结构设计
        2.2.2 折叠悬挂装置的设计
        2.2.3 起垄、镇压装置的选择与设计
        2.2.4 杆条式横向输送卸茬装置的设计
        2.2.5 折叠悬挂装置液压系统设计
    2.3 基于PRO/E的整机虚拟样机建模
    2.4 本章小结
第3章 整机的行走性能分析
    3.1 玉米根茬收获整地机的行走机理
        3.1.1 行驶的驱动与阻力
        3.1.2 影响玉米根茬收获整地机行走性能的因素
        3.1.3 玉米根茬收获整地机行走性能的评价指标
    3.2 整机驱动力及功率验证
        3.2.1 整机牵引力的估算
        3.2.2 整机功率估算
    3.3 机组的通过性计算与评价
        3.3.1 最小离地间隙的测量
        3.3.2 接近角、离去角的测量
        3.3.3 玉米根茬收获整地机横向通过半径的测量
        3.3.4 机组的转弯半径计算与分析
    3.4 机组的行驶稳定性
        3.4.1 机组的纵向稳定性
        3.4.2 机组的横向稳定性
    3.5 本章小结
第4章 基于ANSYS的机架有限元分析
    4.1 机架的有限元建模
        4.1.1 模型导入
        4.1.2 材料与属性
        4.1.3 网格划分
    4.2 机架的有限元静力学分析
        4.2.1 静力分析基础
        4.2.2 机架受载情况分析
        4.2.3 载荷加载
        4.2.4 弯曲工况
        4.2.5 弯扭组合工况
    4.3 机架的有限元模态分析
        4.3.1 模态分析理论基础
        4.3.2 机架的自由模态计算与分析
        4.3.3 机架整体模态评估
    4.4 本章小结
第5章 折叠悬挂装置的建模与仿真分析
    5.1 一级折叠悬挂机构的运动学分析
        5.1.1 曲柄摇块提升机构的运动分析
        5.1.2 一级上、下拉杆四连杆机构运动分析
        5.1.3 折叠悬挂机构悬挂点F的提升速比
        5.1.4 机组纵向瞬心的确定
        5.1.5 悬挂点F的坐标的确定
    5.2 悬挂机构的提升性能
        5.2.1 悬挂机构的提升能力
        5.2.2 提升时间
    5.3 一级折叠悬挂装置数学模型的建立与优化分析
        5.3.1 设计变量的确定
        5.3.2 目标函数的确定
        5.3.3 提升速比的目标函数自变量的取值范围
        5.3.4 约束条件
        5.3.5 优化设计及计算分析
    5.4 悬挂机构的动力学仿真
        5.4.1 一级折叠悬挂机构的建模
        5.4.2 仿真约束的添加
        5.4.3 驱动的添加
        5.4.4 仿真结果与分析
        5.4.5 影响因素敏感度分析
    5.5 本章小结
第6章 机组侧翻模型建模与仿真分析
    6.1 拖拉机-玉米根茬收获整地机机组侧翻数学模型建立
    6.2 准静态侧翻仿真试验
        6.2.1 仿真试验装置的动力学建模
        6.2.2 静态侧翻仿真试验
        6.2.3 轮胎垂向载荷和侧翻评定指标的分析
        6.2.4 侧翻模型的验证
        6.2.5 半悬挂式机组参数对机组侧翻稳定性的影响
        6.2.6 影响因素敏感度分析
    6.3 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录
导师及作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的2BYFGJ-4型播种机机架优化设计[J]. 付乾坤,荐世春,张宁宁,彭强吉.  农机化研究. 2015(08)
[2]基于有限元的玉米联合收获机底盘车架模态分析[J]. 胡东方,王想到.  农机化研究. 2015(06)
[3]某轻型卡车车架有限元模态分析[J]. 高文杰,房雷,曹德本,邢树冬.  机械工程与自动化. 2015(02)
[4]三轮摩托车车架分析及优化[J]. 袁守利,孙魁.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2014(02)
[5]重型车侧翻特性理论分析及防侧翻支架设计[J]. 赵亮,张正龙,韦宏法,赵海.  工程设计学报. 2014(01)
[6]拖拉机侧翻试验的重要性及注意事项[J]. 李天成.  四川农业与农机. 2013(05)
[7]基于ADAMS的虚拟样机技术的发展与应用[J]. 赵玉成,贾树恒,顿文涛,崔如芳,马斌强,李勉,袁超.  农业网络信息. 2013(08)
[8]前置式双圆盘割草机主轴有限元分析——基于ANSYS Workbench[J]. 黄炎,赵满全,黄鹏飞.  农机化研究. 2013(08)
[9]汽车准静态侧翻的仿真分析[J]. 倪菲菲,张良平.  重庆理工大学学报(自然科学). 2013(03)
[10]基于ANSYS的六缸压缩机连杆模态分析及谐响应分析[J]. 刘昌领,罗晓兰.  机械设计与制造. 2013(03)

博士论文
[1]玉米根茬收集装置研制及关键机构机理分析[D]. 曾百功.吉林大学 2013
[2]玉米根茬收获模式及采收机理[D]. 权龙哲.吉林大学 2012

硕士论文
[1]玉米根茬收获机的有限元分析及优化[D]. 叶绍波.吉林大学 2015
[2]玉米根茬捡拾器的仿生设计与模拟分析[D]. 吴婷.吉林大学 2015
[3]4YZP-2型玉米收割机侧倾稳定性的研究[D]. 柳宁.太原理工大学 2014
[4]铰接式工程车辆动态侧翻稳定性研究[D]. 曲俊娜.吉林大学 2013
[5]玉米根茬收获机整机的结构设计与优化[D]. 徐宝库.吉林大学 2012
[6]某商用客车车架有限元分析与结构优化[D]. 王松.武汉科技大学 2012
[7]WC8（E）B铰接式自卸车机架的结构分析及其优化设计[D]. 农斌.太原理工大学 2012
[8]联合整地机平整和镇压部件的设计与试验研究[D]. 张成亮.东北农业大学 2012
[9]大马力轮式拖拉机机组匹配中悬挂机构的参数化模型研究[D]. 房雷.河南科技大学 2012
[10]某重型卡车侧翻性能的试验与仿真研究[D]. 张庭龙.湖南大学 2011



本文编号：3268259