青菜头切割装置的设计与优化研究

发布时间：2022-07-22 14:22

　　青菜头是我国特色农产品,重庆市青菜头种植面积为130余万亩,约占全国种植面积的一半。由青菜头制作而成的“涪陵榨菜”与法国酸黄瓜、酸甜甘蓝并称世界三大名腌菜,也是中国对外出口的三大名菜之一。青菜头的收获具有极强的季节性,集中在每年的12月下旬至第二年的2月中旬。目前,丘陵山区青菜头收获完全依赖于人工,其收获劳动强度大、效率低,成本高。青菜头收获难题已成为制约榨菜产业发展的最大障碍,基于近年来重庆市青菜头产业链结构发展的迫切需求,本文研制了一款适合我国丘陵山区作业的青菜头切割装置,主要研究内容如下:（1）通过调查分析青菜头的种植农艺和收获要求,结合丘陵山区地形特点,提出一次性作业完成青菜头缩短茎切割及倒铺的作业方式,以解决青菜头机械化收获难的问题。（2）选取重庆地区青菜头主要种植品种“涪杂2号”为研究对象,测量青菜头缩短茎直径、缩短茎离地高度、茎瘤直径、茎瘤纵径、茎瘤质量、地表以下根长等基础几何参数,为切割装置的设计提供参数依据。通过试验测定青菜头缩短茎的最大抗压强度、弹性模量、屈服应力、动摩擦系数、静摩擦系数等基础力学参数,为切割装置的数值模拟提供数据支撑。（3）根据已测青菜头相关几何参... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 国内外青菜头收割机研究现状
        1.1.1 国内青菜头收割机研究现状
        1.1.2 国外类似收割机研究现状
        1.1.3 国内外青菜头收割机的对比分析
    1.2 国内外圆盘式切割器切割理论研究现状
        1.2.1 国内圆盘式切割器切割理论研究现状
        1.2.2 国外圆盘式切割器切割理论研究现状
    1.3 数值模拟技术在切割问题中的发展与应用
第2章 绪论
    2.1 研究背景及意义
    2.2 研究内容
    2.3 技术路线
    2.4 本章小结
第3章 青菜头种植农艺的调查及物理力学特性的测定
    3.1 青菜头种植农艺的调查
    3.2 青菜头收获技术的要求
    3.3 青菜头几何参数的测定
    3.4 青菜头压缩性能试验
        3.4.1 试验材料准备
        3.4.2 试验仪器及方法
        3.4.3 试验结果分析
    3.5 基于高速摄像的摩擦系数测定试验
        3.5.1 静摩擦系数测定试验
        3.5.2 动摩擦系数测定试验
    3.6 密度及含水率测定试验
        3.6.1 密度测定试验
        3.6.2 含水率测定试验
    3.7 本章小结
第4章 青菜头切割装置的设计研究
    4.1 切割方式的确定
    4.2 切割理论的研究
    4.3 圆盘式切割器的选型计算及分析
        4.3.1 圆盘式切割器的选型
        4.3.2 切割器运动参数的计算
        4.3.3 不漏割条件的建立
    4.4 切割装置设计参数的制定
    4.5 切割装置的设计及工作原理
        4.5.1 切割装置的整体结构
        4.5.2 切割装置的工作原理
        4.5.3 电动切割系统的选型设计及计算
        4.5.4 护刀板的设计
        4.5.5 对行机构的设计
        4.5.6 平行四杆连接机构的设计
        4.5.7 配套动力的选型计算
    4.6 本章小结
第5章 基于FEM的圆锯片切割青菜头的仿真分析
    5.1 基于三维扫描的青菜头模型建立
        5.1.1 手持式三维激光扫描仪基本原理
        5.1.2 青菜头的扫描过程
        5.1.3 青菜头模型建立
    5.2 圆锯片及青菜头的本构模型分析
        5.2.1 圆锯片的本构模型及相关参数
        5.2.2 青菜头的本构模型及相关参数
    5.3 圆锯片切割青菜头有限元模型的建立
    5.4 相关参数的设置及关键字
    5.5 圆锯片切割青菜头的数值模拟与分析
        5.5.1 圆锯片切割过程锯切力的分析
        5.5.2 圆锯片切割过程功率的分析
    5.6 基于功率测量平台的数值模拟结果的试验验证
        5.6.1 试验仪器与试验方案
        5.6.2 试验结果与分析
    5.7 本章小结
第6章 基于FEM的圆锯片运动参数的优化研究
    6.1 圆锯片运动参数的单因子试验
        6.1.1 圆锯片锯切转速对锯切力的影响分析
        6.1.2 圆锯片进锯速度对锯切力的影响分析
    6.2 圆锯片运动参数的二元二次回归正交组合试验
        6.2.1 二元二次回归正交组合试验因子水平确定
        6.2.2 二元二次回归正交组合试验因子编码
        6.2.3 二元二次回归正交组合试验方案与分析
    6.3 基于MATLAB的圆锯片运动参数的优化
        6.3.1 建立目标函数
        6.3.2 确定约束条件
        6.3.3 优化结果分析
    6.4 本章小结
第7章 基于高速摄像的台架试验及样机田间试验
    7.1 基于高速摄像的青菜头切割台架试验
        7.1.1 试验材料准备
        7.1.2 试验设备及方案
        7.1.3 优化参数的切割效果验证
        7.1.4 优化参数的功率验证分析
        7.1.5 青菜头破损情况分析
    7.2 青菜头切割装置田间试验
        7.2.1 青菜头切割装置样机的制作
        7.2.2 青菜头切割装置田间试验方案
        7.2.3 青菜头切割装置田间试验结果分析
    7.3 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
致谢
论文发表情况及参与课题一览表


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元沙柳切割过程数值模拟和工作参数优化[J]. 裴承慧,李妥,刘志刚,孙玉康,邹德健.  农机化研究. 2017(10)
[2]基于ANSYS的绿篱修剪机刀具结构拓扑优化[J]. 蒋连琼.  佳木斯职业学院学报. 2017(09)
[3]榨菜收获机的设计研究[J]. 龚境一,叶进,杨仕,刘玲,陈俊杰.  农机化研究. 2018(03)
[4]榨菜收获机拔取输送机构的设计与试验[J]. 王留步,叶进,杨仕,刘玲,陈俊杰.  农机化研究. 2018(04)
[5]青菜头物理力学特性研究[J]. 薛元鹏,陈俊杰,叶进,杨仕,刘玲,柳剑,曾百功.  西南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]梨树枝条切割装置刀片参数优化与试验[J]. 丁素明,薛新宇,蔡晨,崔龙飞,陈晨.  农业工程学报. 2015(S2)
[7]柠条收割机圆盘锯式切割部件运动学仿真[J]. 邱述金,郭玉明,郑德聪.  农业工程. 2015(01)
[8]西南地区微耕机面临的三大新挑战及对策探讨[J]. 陈建,陈川,陈洪.  农机化研究. 2014(10)
[9]柠条收获机圆盘锯式切割系统动力学仿真与参数优化[J]. 邱述金,郭玉明,郑德聪.  农业机械学报. 2014(08)
[10]圆盘式玉米茎秆切割试验台的设计与切割过程分析[J]. 邓玲黎,李耀明,徐立章,秦同娣,庞靖.  农机化研究. 2013(01)

博士论文
[1]柠条联合收获机关键部件仿真研究[D]. 邱述金.山西农业大学 2015
[2]留高茬式玉米收获机切割部件的仿生设计及其切割机理[D]. 李常营.吉林大学 2014
[3]双圆盘式刈割压扁机切割系统研究[D]. 付作立.中国农业大学 2014

硕士论文
[1]巨菌草茎秆力学特性研究与单圆盘切割试验仿真[D]. 梁晓.福建农林大学 2015
[2]芒草茎秆切割性能试验研究[D]. 姚珺.湖南农业大学 2013
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的圆锯片锯切过程仿真研究[D]. 蒋连琼.广西大学 2013
[4]基于有限元法的锯齿式芦竹切割器切割机理研究[D]. 廖宜涛.华中农业大学 2007



本文编号：3664771