基于Solidworks建模及有限元分析的核桃收获机的仿真设计

发布时间：2022-01-01 19:13

　　运用Solidworks建模,设计了一种核桃振动收获机,主要由夹持装置、激振装置及机架组成,通过激振器中偏心块运转产生的激振力作用于核桃树干上,侧枝上核桃被迫振动,产生大于果柄力的拉力,使果柄断裂、果实脱落。用UG对核桃树进行三维建模,导入Workbench进行模态分析,得到核桃树最适激振频率为15.41 Hz,夹持装置夹紧力为3.185 kN。对激振装置中偏心块进行参数设计,通过有限元分析,得偏心块固有频率为1 626.1～5 072.6Hz;对偏心块结构静力进行分析,其形变为0.022 mm,应变为55.12 MPa,偏心块结构稳定,可满足设计要求。 

【文章来源】：湖南农业大学学报(自然科学版). 2020,46(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

核桃收获机的结构

振动采摘时核桃树体受力如图2所示。G1为果实重力沿果柄方向的分力；F1为果实与果柄连接处的法向惯性力；F2为果实与果柄连接处的切向惯性力[8];F3为果柄拉力，即果实与果柄之间的结合力。

分别对核桃树的主干和侧枝设置弹性模量、泊松比及密度。参照文献[10]，确定木质材料的弹性模量为1.330 GPa，泊松比为0.3，密度为936.86kg/m3。对核桃树模型进行网格划分，并对核桃树体模型施加载荷以及约束，设定树体模型的模态分析求解阶数为12。由于12阶中相邻阶的模态振型差别小，因而选取振型变化较大的图形观察其模态的变化，6阶模态振型如图3所示。第1、3、5、7、9、11阶模态振型中固定频率分别为1.57、3.50、5.35、6.76、10.30、15.41 Hz。1阶模态振型中，树体顶端树枝处已经出现了弯曲形变；5阶模态振型中，核桃树侧枝受到振动，明显向下产生形变；11阶模态振型中，核桃树体形变量大，且主干顶端严重弯曲变形。

【参考文献】：
期刊论文
[1]便携式山核桃高空拍打采摘机设计与试验[J]. 曹成茂,詹超,孙燕,李泽泽,吴问天,丁冉.  农业机械学报. 2018(03)
[2]便携式电动核桃采摘机的设计与试验研究[J]. 肖勇,傅延祺,刘通,杨琳琳,孙鹏,宁旺云.  农机化研究. 2018(01)
[3]全自动核桃采摘装置[J]. 刘威,王舜,岳涛涛,张玉龙.  农业技术与装备. 2017(03)
[4]四川核桃种质资源表型多样性研究[J]. 蒲光兰,肖千文,吴开志,孙权,罗永飞,韦丽.  湖南农业大学学报(自然科学版). 2014(02)
[5]振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验[J]. 鲍玉冬,李志鹏,郭艳玲,王海滨.  湖南农业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]偏心式林果采摘振动系统[J]. 刘进宝,韩长杰,郭辉,杨宛章.  农业工程. 2013(01)
[7]偏心式林果振动采收机的研制与试验[J]. 王长勤,许林云,周宏平,崔业民,崔华.  农业工程学报. 2012(16)
[8]几种常用偏心块偏心矩及其激振力的计算分析[J]. 张合军,王军玮.  矿山机械. 1999(06)

硕士论文
[1]核桃树体建模及其果实采摘机设计[D]. 吴道远.福建农林大学 2017
[2]果园核桃机械化采收装置的设计与研究[D]. 高团结.石河子大学 2014



本文编号：3562671