大豆播种机覆土器仿生优化设计及其分析

发布时间：2017-12-25 17:11

  本文关键词：大豆播种机覆土器仿生优化设计及其分析　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：精密播种机由施肥、开沟、排种、覆土、镇压等多个工作部件组成,一次完成开种槽、施种肥、播种、覆土、镇压等多项作业。覆土器作为重要工作部件,主要功能是将种沟内的种子覆盖严密并达到覆土量适宜且均匀的目的。随着大豆栽培技术的发展,东北冷凉区的大豆种植模式以垄上双行栽培技术被逐渐推广。为了适应垄上双行种植技术,需要研制与其相配套的大豆播种机部件。本文以土壤动物仿生学为参考依据,以完善精密播种机覆土部件的研究,补足双行覆土装置领域的空缺为目标,根据不同的覆土性能要求,对覆土装置机理提出创新构想,结合配套大豆精密播种机的设计需要,通过对现有覆土器的覆土缺陷分析,提出了破碎式及挤压式覆土概念。以东方蝼蛄趾爪作为仿生源,为设计提供参考依据,研究了东方蝼蛄前足的主要结构组成,并对东方蝼蛄趾爪的结构尺寸和作用进行了提取分析。依据东方蝼蛄趾爪结构参数及相关理论经验公式,设计了破碎式仿生覆土装置。根据挤压式覆土理念及种沟特点,设计了三圆盘式覆土器,其特有外扩式圆盘曲率能够达到良好的覆土效果,实现了新型挤压式覆土器创新。依据非光滑形态相关理论,对丽步甲虫背部凸起结构进行提取,利用丽步甲虫背部凸起轮廓曲线及分布规律,设计了仿生非光滑覆土圆盘,应用仿生学优化了挤压式覆土装置。利用Ansys及Ls-Dyna软件对所设计部件进行仿真优化分析,通过对破碎式仿生覆土装置进行仿真分析,较为真实直观地模拟了覆土装置破碎土壤过程。通过对破碎式覆土盘等效应力分析,得出等效应力为133.7kPa,大于干硬土块的抗剪强度,保证了对干硬土块的破碎作用。通过对挤压式仿生覆土装置进行仿真分析,模拟了其土槽合拢过程,其土壤运动趋势和预想效果一致。通过对仿生挤压圆盘与普通挤压圆盘应力分布分析,从应力角度解释了非光滑表面结构降粘减阻机理,通过对不同尺寸椭圆包凸起结构仿真分析,选出了最优凸包尺寸非光滑结构。对两种覆土器进行了田间试验研究,新型破碎式仿生覆土器完成了覆土功能要求,并具有较强的碎土性以及更湿润的覆盖土壤,对种子触地后位置影响较小。齿形覆土盘,具有碾轧碎土的功效,避免了大土块存在导致土壤空穴的产生。新型挤压式仿生覆土器与现有的双圆盘式覆土器相比较,解决了现有覆土器覆土过程中对土壤扰动大,使种子偏离原有位置的覆土缺陷,保证了覆土后种子与湿土充分接触的生长环境,补足了双行覆土装置领域的空缺。运用典型生物非光滑形态学优化覆土装置,达到了降粘减阻目的,降低了播种过程中的生产成本。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.2

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本文编号：1333705