大豆收获机械割台的虚拟设计与仿真研究

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长久以来,大豆被公认为拥有优异的食用油脂、优异的植物蛋白,包括对人体有益的多种生理活性物质,并且大豆不仅仅被认为是一种饲料作物和粮食作物,它还是世界上重要的油料作物、经济作物和蔬菜作物。大豆在我国一直拥有着久远的种植历史,我国曾经是世界上主要的大豆出产国之一。近年来,国内的大豆需求量居高不下,而我国的大豆产量却一直跟不上这种形势的变化,造成了不得不大量进口国外大豆的局面,这种情况直接对我国的粮食战略安全形成了威胁。所以,如何实现我国大豆产业的复兴成为了重点课题。目前,东北三省是我国最大的大豆主产区,其次是黄淮海区域的夏大豆区,该区域每年能贡献我国大豆产量的30%左右。但是,黄淮海区域的农业条件却远远比不上东北三省,东北三省地域辽阔、土壤肥沃,大豆的种植面积较大,收获大豆一般采用的是大型联合收获机械,省时、省力;黄淮海区域的气候变化较大、雨量较多,一般得抢收抢种,而且该区域的大豆种植面积较小、地块也不集中,配套的农业机械也相对落后、自动化程度低,在农忙时期,很容易造成人力物力上的浪费。所以,提高该地区的自动化作业手段能对该地区的大豆产量提供一定的推动作用。考虑到农业机械的复杂性且工作对象为大豆,采用传统的设计方法并不能快速准确地得到机器在工作时的运动状态。所以,本文从设计手段上出发,采用虚拟设计方式,对大豆联合收获机械的割台进行设计,并且实现了大豆联合收获机械割台在实际工作状态下的仿真分析。将大豆茎秆与割台进行联合仿真也是本文的创新之处。本文主要做了以下几方面工作:针对于大豆收获机械的特点,对割台和割台的主要部件进行结构参数上的选择;采用SolidWorks软件对割台的各部件进行了虚拟设计,并实现了割台的装配;为了建立比较真实的大豆茎秆模型,采用离散梁法并分析其原理,得到了大豆茎秆的虚拟柔性模型;利用ADAMS软件对已经设计好的拨禾轮、往复式切割装置进行运动学仿真分析,通过对仿真结果的分析,证明与物理样机的实际运动状态相符,并以提高切割速度为目的,对往复式切割装置的驱动摆环机构进行优化设计;对大豆茎秆在拨禾轮和往复式切割装置中的运动状态进行仿真分析,得到了大豆茎秆在机器实际工作状态下一系列运动曲线,对大豆收获机械的割台进一步的改进设计和优化提供了数据上的参考。
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