油菜联合收割机双动刀切割器及行星齿轮驱动机构设计与试验
发布时间：2021-11-17 19:01
油菜是我国食用植物油主要来源。油菜植株较高,茎秆较粗,分支缠绕较严重;油菜籽颗粒微小,且成熟果荚易开裂,使得机械化收获存在损失率高、功耗大等问题。传统油菜收获机采用曲柄连杆式或摆环式单动刀切割器,割刀振动大、对油菜茎杆扰动大,使割台产生了较大的落粒损失。针对这一问题,本文开展了不同驱动机构动力学特性和不同切割方式切割特性的理论研究和台架实验,在此基础上设计了一种往复式双动刀切割器及行星齿轮驱动器,并通过样机割台的振动测试和田间性能试验,表明所设计的往复式双动刀切割器及行星齿轮驱动器具有运行平衡性好、振动小、对油菜茎杆扰动小、割台损失率低的显著特点。本文主要工作及结论如下:1、往复式切割器不同传动机构的工作性能、滑切理论及茎秆夹持条件的理论分析。分析表明传统曲柄连杆式及摆环式割刀驱动机构均存在传动效率低、对刀杆有侧向力、引起的振动大等问题;行星齿轮割刀传动机构具有工作可靠、振动小、刀杆不受侧向力等特点。研究了滑切方式省力机理,为选择低功耗切割方式提供了理论支持;分析了油菜茎秆物理机械性质及其对切割的影响,为选择合适的往复式切割器刀片类型提供了理论依据。2、曲柄连杆式单动刀切割机构、双动刀...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
摆轴5.摆杆6.连杆7.割刀(b)
??诨坊?沟那慷刃：颂峁┝诵碌募际跬揪丁＠罱ㄆ降热耍?008）采用AutodeskInventer对摆环机构做了运动仿真分析，实验验证结果表明运动仿真能较准确地反应摆环机构工作特点，为构建农业机械虚拟实验室提供了参考。李青林等人（2009）利用ADAMS仿真软件对摆环机构进行了仿真研究。结果表明横割刀往复运动时对摆环箱的反作用力为简谐载荷。有研究人员（周伟权等，2016；谢飞等，2015；李杰等，2006）利用SolidWorks软件对摆环机构进行了实体建模，通过ADAMS软件对模型进行了运动仿真。模型和原理图如图1-1所示，运动仿真结果如图1-2所示。通过仿真得出割刀在往复运动方向做简谐运动。夏萍（2007）、吴雪梅等人（2010）利用Matlab软件对摆环机构运动特性进行了研究，对切割图进行了数值模拟，分析了影响切割图的因素及较优的摆环摆角。(a)模型图(b)原理图1.主传动轴2.摆环3.摆叉4.摆轴5.摆杆6.连杆7.割刀图1-1摆环机构模型及原理图Fig.1Pendulumringmechanismmodelandschematicdiagram(a)加速度曲线(b)速度曲线(c)位移曲线图1-2摆环机构驱动下割刀运动规律Fig.1-2Movementlawofcutterdrivenbypendulumringmechanism
中国农业科学院硕士学位论文第一章引言31.2.2曲柄连杆驱动式切割机构曲柄连杆机构驱动的往复式切割器传动结构简单，适用性较强，在稻麦联合收割机上应用较多。但其惯性冲击较大，易造成切割机构部件磨损甚至断裂（冉军辉等，2019）。王健康等人（2011）对曲柄连杆机构做了运动学、动力学相关分析，结果表明连杆机构中各构件的惯性力是引起冲击及磨损的最主要原因，其中摆杆长度对割刀整体惯性力影响显著。杨树川（2011）、陈振玉等人（2012）通过Matlab对曲柄连杆机构驱动式切割器的切割图进行了数值分析。结果表明：动刀片磨损在一定范围内时，对切割器的切割图及工作性能影响较小，切割速比对切割图影响极显著。夏萍等人（2006）研究了曲柄连杆式切割机构切割阻力的影响因素，为切割器的优化设计提供了新思路。严帅（2013）利用傅里叶级数，通过将割刀的周期性激励分解为简谐激励，将动刀工作时的特殊位置作为插值接点求出了傅里叶级数的待定系数，利用叠加原理求出了切割器的稳态响应解，提出了惯性力平衡方式。来旭忠等人（2014）以曲柄连杆式切割机构质量最小为目标建立了数学模型，利用改进PSO算法对驱动机构进行了优化设计，优化后可使机构最小传动角增加约5.49%，整体尺寸减小约23.07%。优化后的机构示意图如图1-3所示。1.曲柄2.连杆3.摇杆4.滑槽5.套筒图1-3改进后的机构Fig.1-3Improvedmechanism任述光等人（2018）对曲柄连杆机构惯性力的产生和平衡问题做了分析，表明惯性力大小和连杆的质心位置及机构偏心距关系显著。王志明等人（2014）对曲柄连杆机构做了减振优化设计，建立的切割器驱动装置力学模型如图1-4所示。通过试验表明，平衡块布置在225°~270°范围内时，减振效果明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]谷物收获机切割机构研究现状与展望[J]. 冉军辉,吴崇友. 中国农机化学报. 2019(02)
[2]油菜联合收割机双向电驱动分行竖割刀设计[J]. 关卓怀,吴崇友,王刚,李海同,沐森林. 农业工程学报. 2019(03)
[3]油菜联合收割机割台研究现状[J]. 伍文杰,吴崇友. 江苏农业科学. 2018(07)
[4]油菜联合收获机结构参数对割台振动的影响[J]. 任述光,焦飞,吴明亮,何顺舟,唐升仲. 农机化研究. 2018(11)
[5]收获方式对油菜收获损失构成特征的影响[J]. 梁苏宁,沐森林,汤庆,张敏,吴崇友. 农机化研究. 2018(03)
[6]基于Kriging模型和遗传算法的齿轮修形减振优化[J]. 杨丽,佟操,陈闯,郭秋萍. 航空动力学报. 2017(06)
[7]天牛仿生大麻收割机切割刀片设计与试验[J]. 田昆鹏,李显旺,沈成,张彬,黄继承,王锦国,周杨. 农业工程学报. 2017(05)
[8]油菜生产现状与问题分析[J]. 吴崇友,王积军,廖庆喜,王再虎,吴文科. 中国农机化学报. 2017(01)
[9]基于ADAMS的摆环机构运动仿真分析[J]. 周伟权,史增录,张绢,赵守瑞,白圣贺. 农业科技与装备. 2016(07)
[10]苎麻茎秆台架切割试验与分析[J]. 沈成,李显旺,张彬,田昆鹏,黄继承,陈巧敏. 农业工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]高速小麦收割机的试验研究[D]. 韩正晟.甘肃农业大学 2006
硕士论文
[1]往复式双动刀甘蔗切割器破头率研究[D]. 左林昌.昆明理工大学 2015
[2]圆盘式油菜切割器的设计与试验[D]. 李仲恺.湖南农业大学 2014
[3]割刀行星齿轮传动机构的优化设计研究[D]. 李陆俊.西北农林科技大学 2011
本文编号：3501492
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
摆轴5.摆杆6.连杆7.割刀(b)
??诨坊?沟那慷刃：颂峁┝诵碌募际跬揪丁＠罱ㄆ降热耍?008）采用AutodeskInventer对摆环机构做了运动仿真分析，实验验证结果表明运动仿真能较准确地反应摆环机构工作特点，为构建农业机械虚拟实验室提供了参考。李青林等人（2009）利用ADAMS仿真软件对摆环机构进行了仿真研究。结果表明横割刀往复运动时对摆环箱的反作用力为简谐载荷。有研究人员（周伟权等，2016；谢飞等，2015；李杰等，2006）利用SolidWorks软件对摆环机构进行了实体建模，通过ADAMS软件对模型进行了运动仿真。模型和原理图如图1-1所示，运动仿真结果如图1-2所示。通过仿真得出割刀在往复运动方向做简谐运动。夏萍（2007）、吴雪梅等人（2010）利用Matlab软件对摆环机构运动特性进行了研究，对切割图进行了数值模拟，分析了影响切割图的因素及较优的摆环摆角。(a)模型图(b)原理图1.主传动轴2.摆环3.摆叉4.摆轴5.摆杆6.连杆7.割刀图1-1摆环机构模型及原理图Fig.1Pendulumringmechanismmodelandschematicdiagram(a)加速度曲线(b)速度曲线(c)位移曲线图1-2摆环机构驱动下割刀运动规律Fig.1-2Movementlawofcutterdrivenbypendulumringmechanism
中国农业科学院硕士学位论文第一章引言31.2.2曲柄连杆驱动式切割机构曲柄连杆机构驱动的往复式切割器传动结构简单，适用性较强，在稻麦联合收割机上应用较多。但其惯性冲击较大，易造成切割机构部件磨损甚至断裂（冉军辉等，2019）。王健康等人（2011）对曲柄连杆机构做了运动学、动力学相关分析，结果表明连杆机构中各构件的惯性力是引起冲击及磨损的最主要原因，其中摆杆长度对割刀整体惯性力影响显著。杨树川（2011）、陈振玉等人（2012）通过Matlab对曲柄连杆机构驱动式切割器的切割图进行了数值分析。结果表明：动刀片磨损在一定范围内时，对切割器的切割图及工作性能影响较小，切割速比对切割图影响极显著。夏萍等人（2006）研究了曲柄连杆式切割机构切割阻力的影响因素，为切割器的优化设计提供了新思路。严帅（2013）利用傅里叶级数，通过将割刀的周期性激励分解为简谐激励，将动刀工作时的特殊位置作为插值接点求出了傅里叶级数的待定系数，利用叠加原理求出了切割器的稳态响应解，提出了惯性力平衡方式。来旭忠等人（2014）以曲柄连杆式切割机构质量最小为目标建立了数学模型，利用改进PSO算法对驱动机构进行了优化设计，优化后可使机构最小传动角增加约5.49%，整体尺寸减小约23.07%。优化后的机构示意图如图1-3所示。1.曲柄2.连杆3.摇杆4.滑槽5.套筒图1-3改进后的机构Fig.1-3Improvedmechanism任述光等人（2018）对曲柄连杆机构惯性力的产生和平衡问题做了分析，表明惯性力大小和连杆的质心位置及机构偏心距关系显著。王志明等人（2014）对曲柄连杆机构做了减振优化设计，建立的切割器驱动装置力学模型如图1-4所示。通过试验表明，平衡块布置在225°~270°范围内时，减振效果明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]谷物收获机切割机构研究现状与展望[J]. 冉军辉,吴崇友. 中国农机化学报. 2019(02)
[2]油菜联合收割机双向电驱动分行竖割刀设计[J]. 关卓怀,吴崇友,王刚,李海同,沐森林. 农业工程学报. 2019(03)
[3]油菜联合收割机割台研究现状[J]. 伍文杰,吴崇友. 江苏农业科学. 2018(07)
[4]油菜联合收获机结构参数对割台振动的影响[J]. 任述光,焦飞,吴明亮,何顺舟,唐升仲. 农机化研究. 2018(11)
[5]收获方式对油菜收获损失构成特征的影响[J]. 梁苏宁,沐森林,汤庆,张敏,吴崇友. 农机化研究. 2018(03)
[6]基于Kriging模型和遗传算法的齿轮修形减振优化[J]. 杨丽,佟操,陈闯,郭秋萍. 航空动力学报. 2017(06)
[7]天牛仿生大麻收割机切割刀片设计与试验[J]. 田昆鹏,李显旺,沈成,张彬,黄继承,王锦国,周杨. 农业工程学报. 2017(05)
[8]油菜生产现状与问题分析[J]. 吴崇友,王积军,廖庆喜,王再虎,吴文科. 中国农机化学报. 2017(01)
[9]基于ADAMS的摆环机构运动仿真分析[J]. 周伟权,史增录,张绢,赵守瑞,白圣贺. 农业科技与装备. 2016(07)
[10]苎麻茎秆台架切割试验与分析[J]. 沈成,李显旺,张彬,田昆鹏,黄继承,陈巧敏. 农业工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]高速小麦收割机的试验研究[D]. 韩正晟.甘肃农业大学 2006
硕士论文
[1]往复式双动刀甘蔗切割器破头率研究[D]. 左林昌.昆明理工大学 2015
[2]圆盘式油菜切割器的设计与试验[D]. 李仲恺.湖南农业大学 2014
[3]割刀行星齿轮传动机构的优化设计研究[D]. 李陆俊.西北农林科技大学 2011
本文编号：3501492
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