无奇异双向犁翻转机构运动学与动力学分析

发布时间：2023-05-17 19:32

　　耕地是农业生产田间作业中最基本的作业,也是田间机械化作业中消耗能量最大的作业项目。目前常用的翻耕机具主要有铧式犁和圆盘犁等。铧式犁是农业生产中应用最广泛的耕地机械,大多数铧式犁只能单方向翻垡,翻垡后会形成一条闭垄,而双向犁的出现则可以解决无开闭垄的问题。翻转机构作为翻转式双向犁的核心部件,目前还存在可靠性差、工作位置不稳定、存在奇异位形等问题。本文针对上述问题设计出一种新型运动冗余翻转机构,并对其进行运动学和动力学进行分析。翻转机构是翻转式双向犁的核心工作部件,翻转过程中如何避免或越过奇异位置是此类机构设计和应用时必须要解决的问题。在普通型翻转机构的基础上,根据机构学理论,将冗余自由度引入双向犁翻转机构的设计中,得到一种新型2自由度无奇异运动冗余翻转机构。首先,通过建立机构的位置和速度约束方程,得到机构的输入、输出雅可比矩阵,以输入、输出雅可比矩阵的行列式不等于零为判定条件,推导出当犁架实现无奇异往复翻转运动时,机构应满足的几何约束条件。其次,基于力传递矩阵和速度雅可比矩阵,对机构的力传递性能、刚度性能和承载力性能进行分析,总结机构设计参数对各项性能指标的影响规律,得到了机构综合性能优...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 双向犁的发展现状
        1.2.1 国外双向犁的发展现状
        1.2.2 国内双向犁的发展现状
    1.3 双向犁翻转机构发展现状
    1.4 机构奇异位形基本理论
    1.5 冗余机构研究现状
        1.5.1 驱动冗余
        1.5.2 运动冗余
    1.6 本学位论文研究内容
第二章 平面无奇异翻转机构运动学分析与优化
    2.1 引言
    2.2 普通型液压翻转机构
        2.2.1 普通翻转机构的运动分析
        2.2.2 普通型翻转机构受力分析
    2.3 新型翻转式双向犁及其组成原理
    2.4 平面无奇异翻转机构运动学分析
        2.4.1 位置逆解模型
        2.4.2 机构雅可比矩阵
        2.4.3 机构奇异性分析
    2.5 平面无奇异翻转机构的性能评价与优化
        2.5.1 全条件性能指标
        2.5.2 速度性能指标
        2.5.3 刚度性能指标
        2.5.4 承载力性能指标
        2.5.5 力传递矩阵和力传递性能指标
        2.5.6 性能优化
        2.5.7 多目标优化
    2.6 本章小结
第三章 新型无奇异双向犁翻转机构逆动力学分析
    3.1 引言
    3.2 摩擦模型
        3.2.1 Coulomb摩擦模型
        3.2.2 Stribeck摩擦模型
    3.3 动力学方程的建立
        3.3.1 各杆件质心加速度
        3.3.2 驱动支链质心加速度
        3.3.3 旋转角的物理模型
        3.3.4 翻转犁架和协调杆的动力学方程
        3.3.5 驱动支链的动力学方程
    3.4 动力学方程的求解
        3.4.1 不计摩擦时动力学方程的求解
        3.4.2 计及摩擦时动力学方程的求解
    3.5 仿真结果分析
    3.6 本章小结
第四章 无奇异双向犁翻转机构液压系统设计
    4.1 引言
    4.2 液压系统设计要求
    4.3 液压系统选择
    4.4 液压系统控制原理
        4.4.1 液压缸设计关键点分析
        4.4.2 液压缸位移
        4.4.3 液压缸工作原理
    4.5 样机实验
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本学位论文完成的主要工作
    5.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3817855