挖拔式木薯收获机关键部件的研究

发布时间：2017-05-18 13:00

  本文关键词：挖拔式木薯收获机关键部件的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木薯是全球第五大经济作物,在世界各地均有广泛种植,尤其是热带和亚热带地区。木薯收获适宜期短,人工收获所需劳力多、强度大,劳动环境差,对于砂壤土和粘性土都会造成伤薯和块根损失,甚至无法收获。木薯收获实现机械化能推动木薯产业可持续快速发展。 本文以挖拔式木薯收获机为研究对象,针对现有挖拔式木薯收获机试验后在挖掘和夹持输送等方面存在的问题,通过创新技法的运用、速度模型和力学模型的建立与分析、有限元分析等研究,对挖掘铲和夹持输送机构等挖拔式木薯收获机关键部件进行研究,建立了木薯收获机的三维模型。主要研究内容如下： (1)以提高碎土、漏土能力,减小入土阻力,降低伤薯断薯率,减轻重量等为原则,研究设计一种适合挖掘木薯块根的新型挖掘铲,研究设计提升挖掘铲入土性能的方法,根据仿生学原理设计挖掘铲的结构,确定主要结构参数。分析挖掘铲和土薯的受力,计算得出挖掘铲在前进过程中受到的牵引总阻力。 (2)建立夹持输送机构夹持单株木薯茎秆拔起输送速度模型,分析速度关系式,各关键运动学参数以及相互之间的关系、拔起方向和取值大小,建立连续两株木薯夹持拔起速度模型,分析不发生碰撞干涉的条件。分析各运动学关键参数的关系式,得出夹持输送机构倾角的取值范围和夹持速度比满足的条件,确定四个关键参数的最佳取值范围。 (3)以提高夹持力,满足夹持力最大要求,牢固夹持木薯茎秆等为原则,研究设计夹持输送机构,确定夹紧木薯茎秆方式,设计夹紧结构,并将其与原夹紧方式进行对比分析。设计夹持输送机构各组成部分,通过分析计算,确定主要结构及其参数。 (4)根据木薯块根拔起时的速度分解图,建立夹持输送机构拔起输送木薯块根的力学模型,得出拔起力和夹持力的计算式。分析土壤对块根的作用力,计算得出夹持输送机构拔起木薯块根所需的拔起力和夹持力,以及夹持输送时夹持输送机构夹持木薯茎秆所需的夹持力。根据拔起薯块时的夹持力,对拉簧进行设计计算。 (5)通过ABAQUS软件对挖掘铲进行有限元强度分析,通过SolidWorks软件设计挖拔式木薯收获机三维实体模型。 (6)对木薯收获机在挖掘和夹持输送等方面进行进一步田间作业试验及分析,优化各部件的参数设计。根据木薯收获机作业效果,试验测定挖薯率、损薯率、拔薯率和整机生产率等各项性能指标,对试验结果进行分析。试验结果证明：木薯收获机能够较好的完成挖拔作业,运行稳定。
【关键词】：挖拔式木薯收获机 夹持输送机构 挖掘铲 研究设计 有限元分析
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S225.71
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 选题依据及意义9-10
• 1.2 国内外木薯收获机发展状况10-12
• 1.2.1 国外木薯收获机研究状况10-11
• 1.2.2 国内木薯收获机研究状况11-12
• 1.3 本文研究目标12-13
• 1.4 本文研究的主要内容及创新点13
• 1.4.1 研究的主要内容13
• 1.4.2 创新点13
• 1.5 本章小结13-14
• 2 木薯收获机挖掘铲的组合仿生设计14-28
• 2.1 木薯收获机总体介绍及田间试验14-16
• 2.1.1 木薯收获机总体介绍14-15
• 2.1.2 木薯收获机田间试验15-16
• 2.2 挖掘铲的总体结构设计及工作原理16-18
• 2.2.1 挖掘铲结构特点16-17
• 2.2.2 工作原理17-18
• 2.3 挖掘铲结构参数设计18-20
• 2.3.1 铲面倾角α+β18-19
• 2.3.2 铲末端高度h(不包括刀头和漏土条部分)19
• 2.3.3 铲的长度l(不含刀头和漏土条)19-20
• 2.3.4 铲面宽度b20
• 2.4 挖掘铲主要结构设计20-23
• 2.4.1 三角刀20-21
• 2.4.2 平板刀21
• 2.4.3 铲面21-22
• 2.4.4 漏土条22-23
• 2.4.5 栅条和凸包23
• 2.5 挖掘铲和土薯的受力分析23-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 木薯块根拔起输送过程的速度模型分析28-36
• 3.1 木薯块根拔起输送的速度模型28-31
• 3.2 夹持输送机构倾角α的取值范围31-32
• 3.2.1 碰撞干涉模型分析31-32
• 3.2.2 倾角α的取值范围32
• 3.3 α、β、v_t和v_m的取值大小分析32-34
• 3.4 四个关键参数最佳取值的确定34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 木薯收获机夹持输送机构的设计36-45
• 4.1 夹持输送机构的总体结构设计及工作原理36-37
• 4.1.1 夹持输送机构的结构特点36-37
• 4.1.2 工作原理37
• 4.2 拉簧和移动杆设计37-39
• 4.2.1 拉簧安装形式的确定37-38
• 4.2.2 拉簧移动杆设计的优点分析38-39
• 4.3 夹持输送机构主要结构设计39-44
• 4.3.1 夹持轮结构方案的确定39-40
• 4.3.2 夹持带夹持方式的确定40
• 4.3.3 夹持轮和夹持带结构设计40-42
• 4.3.4 带轮结构设计42-43
• 4.3.5 张紧装置43
• 4.3.6 导向装置43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 木薯块根拔起输送过程的力学模型分析45-53
• 5.1 木薯块根拔起输送的力学模型45-49
• 5.2 拉簧的设计计算49-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 木薯收获机挖掘铲有限元分析与试验53-59
• 6.1 挖掘铲的有限元分析53-55
• 6.1.1 ABAQUS软件介绍53
• 6.1.2 挖掘铲有限元分析的意义53
• 6.1.3 建立有限元模型53
• 6.1.4 创建材料53
• 6.1.5 定义边界条件与载荷53
• 6.1.6 网格划分53-54
• 6.1.7 结果分析54-55
• 6.2 木薯收获机三维模型的创建55-56
• 6.3 田间试验及分析56-58
• 6.3.1 试验条件56
• 6.3.2 试验方法56-57
• 6.3.3 试验结果与分析57-58
• 6.4 本章小结58-59
• 7 全文总结与研究展望59-61
• 7.1 全文总结59-60
• 7.2 研究展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

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