【摘要】：在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，環(huán)境危機(jī)和能源危機(jī)一直制約著各個(gè)國(guó)家的發(fā)展，人們?nèi)绻軌虬涯茉蠢玫姆较蜣D(zhuǎn)向可再生資源的開發(fā)和利用，可以有效地延緩不可再生能源的消耗速度以及資源逐漸匱乏的趨勢(shì)。玉米根茬作為可再生的生物質(zhì)資源，對(duì)玉米根茬進(jìn)行收獲是近年來逐漸發(fā)展的一種根茬處理方式，其不僅能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且能夠給后期的耕種提供良好的土壤環(huán)境。但玉米根茬錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高了收獲的難度，因此需對(duì)玉米根茬收獲技術(shù)及裝置進(jìn)行深入的研究。根茬撿拾作為玉米根茬收獲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，撿拾機(jī)構(gòu)合理的參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)根茬的撿拾效率和順利向后輸送至關(guān)重要。 針對(duì)玉米根茬撿拾機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、剛度不足、功耗大、撿拾效果不佳等問題，本研究工作設(shè)計(jì)了一種新型的適用于玉米根茬收獲機(jī)的撿拾器。本次設(shè)計(jì)主要有以下3個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：1、通過理論分析優(yōu)化撿拾器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)；2、通過加入仿生元素提高撿拾器的撿拾效率和耐磨性能；3、利用有限元分析方法模擬撿拾器的撿拾工作過程，為實(shí)際的加工和田間試驗(yàn)提供參考。 本文從研究根茬的基本物理特性入手，獲得了根茬的田間分布情況、基本尺寸參數(shù)、垂直質(zhì)量分布以及根茬的重心位置，為后續(xù)的理論分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)撿拾器進(jìn)行了理論研究，建立了撿拾器與根茬的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了撿拾器與根茬的碰撞過程，并對(duì)撿拾器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，利用Pro/Engineer軟件創(chuàng)建了撿拾器各部件的三維實(shí)體模型并進(jìn)行虛擬裝配。為了分析所設(shè)計(jì)撿拾器的強(qiáng)度和剛度是否滿足要求，探討撿拾器在不同激勵(lì)模態(tài)下的固有頻率和振型，將三維模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS Workbench中進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，獲得了撿拾器的應(yīng)力云圖、變形云圖以及其在前10階模態(tài)下的固有頻率和振型。 本研究工作通過提取蝦夷扇貝的體表棱紋幾何結(jié)構(gòu)，利用Origin軟件對(duì)提取的數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行曲線擬合，得到了形如正弦函數(shù)的擬合方程。為了分析蝦夷扇貝體表棱紋結(jié)構(gòu)的增摩、增附能力，利用ABS工程塑料加工出三種不同表面的試件：無仿生結(jié)構(gòu)、等間距棱紋幾何結(jié)構(gòu)、無間距棱紋幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明蝦夷扇貝體表的棱紋幾何結(jié)構(gòu)于土壤具有增摩、增附的能力，其為撿拾器的仿生表面設(shè)計(jì)提供了良好的仿生原型。 利用Pro/Engineer軟件在撿拾器撿拾齒工作面表面設(shè)計(jì)出兩種不同間距的仿生棱紋幾何結(jié)構(gòu)，為了驗(yàn)證撿拾齒工作面表面的仿生棱紋幾何結(jié)構(gòu)有利于玉米根茬的撿拾工作，分析撿拾工作過程中撿拾器在不同的撿拾位置與玉米根茬的相互作用，利用ANSYS workbench軟件的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模塊對(duì)撿拾器與玉米根茬之間的三種不同摩擦因數(shù)和作用點(diǎn)位置下玉米根茬的變形及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果表明在撿拾齒的工作面表面設(shè)計(jì)仿生棱紋幾何結(jié)構(gòu)有利于玉米根茬的撿拾工作。 本文對(duì)玉米根茬撿拾器進(jìn)行了仿生設(shè)計(jì)和模擬分析，充分考慮了玉米根茬的基本物理特性和撿拾器的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)根茬撿拾部件和收獲技術(shù)的研究和發(fā)展有著重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S225

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645004