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简述耕作下插式土壤浅松机和关键部件有限元

收藏本文 2024-03-17 点赞:24778 浏览:109879 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:不合理的松耕策略,会破坏土壤结构,降低土壤的透气、透水性,消灭了土壤中的蚯蚓等有益生物,由此,保护性耕作技术条件下的土壤松耕,是不引起上下土层过度翻转的耕作方式,土壤层只松不翻是其关键所在。但是,到目前为止,各种表土处理策略和机具,如旋耕和铲式浅松等,对土壤结构破坏严重,粘质耕后土层形成较大的块体,特别是春旱严重施水播种时,灌水入渗深度浅,难以为播种提供理想的种床。针对这个不足,我们提出了一种新的表土浅松作业策略,设计了一种新型下插式土壤浅松机具,主要探讨内容和结果如下:(1)提出了一种能够满足对土壤表层只松不翻的新型浅松机总体案例和思路,对传动系统及浅松机单体机构的案例进行了设计;(2)根据选定案例的要求和具体浅松作业的要求,对传动系统进行了设计计算,采取基于Pro/E骨架模型的现代设计策略,完成了浅松机单体机构的设计浅析和优化;(3)运用Pro/E软件对浅松机的机架、变速机构、传动机构、浅松机单体机构、限位部件进行了数字化建模和实体装配,为动态仿真和有限元浅析奠定基础;(4)对浅松机的单体机构做了论述浅析,建立了浅松刀具关键参数的数学模型,为浅松机的设计及机构改善提供了论述基础。(5)建立浅松机单体机构虚拟样机模型,在ADAMS中进行了浅松作业的运动、动力学仿真与浅析,导出了运动、动力学仿真动画。仿真结果表明:浅松机单体机构浅松刀具能够正常工作,具有急回特性,并且满足浅松作业的要求,配套动力合理。(6)采取ANSYS WORK BENCH对浅松刀具进行了结构静力学有限元浅析。浅松刀具最大变形发生在刀刃处,最大位移变形为7.3269mm,浅松刀具的刀柄外侧、刀柄内侧及螺孔处有着应力集中,最大值为311.94MP超出浅松刀具的材料16Mn的屈服强度。(7)根据结构静力学有限元浅析,提出了浅松刀具结构改善案例,并再次进行结构静力浅析表明:浅松刀具的最大变形为0.8843mm,刀柄外侧、刀柄内侧及螺孔的应力分布集中显著降低,最大应力出现在刀柄的螺孔处为102.21MP,小于16Mn的许用应力;通过模态浅析表明:浅松刀具的工作频率不在其固有频率附近,并没有产生共振,满足设计要求。(8)实际试验表明,这种浅松策略若配置“Y”型刀具进行下插式土壤浅松,碎土系数大于90%,土壤容重由1.34g/cm~3变为1.22g/cm~3,降低了8.9%,土壤扰动量14.2%,且上下土层未被搅乱;玉米施水播种时,水入渗深度比普通旋耕法对应值增加了19.3%。不易粘土的“Y”型刀具较理想,应保证刀具松土间隔不大于30mm。探讨的革新之处:在下插式土壤浅松策略探讨的基础上,设计出新型下插式土壤浅松机,并提出合理减少粘土的浅松刀具。关键词:保护性耕作论文浅松策略论文浅松机论文动力学仿真论文有限元浅析论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-12

    第一章 绪论12-18

    1.1 探讨的目的和作用12-13

    1.2 国内外探讨近况13-16

    1.2.1 国外探讨近况13

    1.2.2 国内探讨近况13-16

    1.3 主要探讨内容16-17

    1.4 技术路线17-18

    第二章 下插式土壤浅松机整机设计18-24

    2.1 土壤浅松技术要求18

    2.1.1 土壤浅松工艺要求18

    2.1.2 土壤浅松机构设计要求18

    2.2 下插式土壤浅松机总体案例设计18-21

    2.2.1 整机设计原则18-19

    2.2.2 下插式土壤浅松机的工作原理及结构设计19-20

    2.2.3 传动系统案例选择20

    2.3.4 浅松刀具的排列和配置20-21

    2.4 配套动力的选择21

    2.5 浅松机主要参数的确定21-23

    2.6 本章小结23-24

    第三章 下插式土壤浅松机的关键部件设计及建模24-50

    3.1 Pro/E 建模思想及构件的简化24

    3.2 浅松机单体构松土机构的设计24-38

    3.2.1 浅松机单体机构运动案例选择24-27

    3.2.2 浅松机单体机构的设计浅析及优化27-34

    3.2.3 浅松机单体机构模型的建立34-38

    3.3 传动系统的设计38-45

    3.3.1 联轴器类型的选择38

    3.3.2 减速器的设计38-43

    3.3.3 传动系统关键部件建模43-45

    3.4 土壤浅松试验及验证45-47

    3.5 机架设计47-48

    3.6 其它部件的设计48-49

    3.6.1 限深部件的设计48

    3.6.2 刀具入土角调节部件48-49

    3.7 本章小结49-50

    第四章 下插式土壤浅松机单体机构的仿真50-66

    4.1 浅松机单体机构的运动和动力浅析50-54

    4.1.1 曲柄滑块机构运动浅析50-53

    4.1.2 曲柄滑块机构动力学浅析53-54

    4.2 浅松刀具关键参数的探讨54-56

    4.3 浅松机单体机构仿真模型的建立56-58

    4.3.1 ADAMS工作环境设置56

    4.3.2 零部件材料属性及约束的添加56-57

    4.3.3 驱动的添加57-58

    4.4 浅松机单体机构运动学仿真58-59

    4.5 浅松机单体机构的动力学仿真59-60

    4.5.1 工作要求59

    4.5.2 施加外载荷59-60

    4.6 仿真结果浅析60-65

    4.6.1 运动学仿真浅析60-63

    4.6.2 动力学仿真浅析63-65

    4.7 本章小结65-66

    第五章 下插式土壤浅松机的关键零部件有限元浅析66-77

    5.1 结构有限元静力浅析和动力浅析的基本论述66

    5.1.1 有限元静力浅析基础66

    5.1.2 有限元动力浅析基础66

    5.2 浅松刀具与连杆的结构有限元静力浅析66-72

    5.2.1 单元类型的选择66-67

    5.2.2 材料性能参数67

    5.2.3 有限元模型的建立67-68

    5.2.4 边界条件与施加载荷68-69

    5.2.5 求解69

    5.2.6 结果浅析69-71

    5.2.7 结果讨论71

    5.2.8 浅松刀具的结构改善71-72

    5.3 浅松刀具的模态浅析72-76

    5.3.1 有限模型的建立72-74

    5.3.2 边界约束的施加及求解74

    5.3.3 模态结果浅析74-76

    5.4 本章小结76-77

    第六章 结论与展望77-79

    6.1 结论77-78

    6.2 革新点78

    6.3 展望78-79

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