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基于ADAMS的宽窄行分插机构动力学分析【带UG三维】【28张图纸】【全套图纸】【优秀】基于ADAMS的宽窄行分插机构动力学分析【带UG三维】【28张图纸】【全套图纸】【优秀】

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编号:201404210931572984    类型:共享资源    大小:50.21MB    格式:RAR    上传时间:2014-04-21
  
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基于 adams 宽窄 行分插 机构 动力学 分析 ug 三维图纸 全套
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基于ADAMS的宽窄行分插机构动力学分析

49页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+答辩PPT+28张CAD图纸

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摘 要

   宽窄行插秧是由农艺专家提出的一种适合我国水稻种植要求的种植方式,该种植方式的目标是增加通风,减少病虫害,增加水稻产量。目前国内插秧机用分插机构都是等行距(30cm)形式,延吉插秧机制造有限公司和黑龙江农业机械研究所研制了一种宽窄行插机,采用等行距插秧用的曲柄摇杆式分插机构,只是在分插机构和秧箱的布置上做了一定的改进。实现了20cm-40cm的插秧行距,但秧箱未能有效利用,尤其是采用20cm秧盘,与现有30cm秧盘不通用,机器不成熟,限制了机器的推广。另外,浙江理工大学赵匀等提出了多种行星轮系宽窄行分插机构,并进行了机构运动学的分析和参数优化。

   宽窄行分插机构是宽窄行水稻插秧机的关键工作部件,其性能的优劣将直接影响水稻插秧质量、插秧机工作可靠性、使用寿命和插秧效率,直接决定插秧机的整体工作性能和品牌竞争力。因此,对宽窄行水稻插秧机分插机构进行运动学、动力学、强度方面的分析、研究,具有重大的现实意义和经济效益,对高速插秧机的发展,宽窄行分插机构的研制以及我国水稻种植机械化水平的提高具有重要的理论意义,同时还给零件的刚柔耦合分析提供了一种实现方法。

   本课题以水稻插秧机宽窄行分插机构为研究对象,首先分析了分插机构在高速和低速运动下机座的受力变化情况,讨论了在多高的转速下需要考虑分插机构的不平衡现象,并通过在机构上增加配重来优化高速下机座受力变化幅度;其次将分插机构栽植臂壳体看作柔性体,对其在水稻插秧机分插机构工作过程中受到的应力、应变、位移进行了分析、研究,主要内容如下:

  (1)实现UG与ADAMS的数据转换,实现虚拟样机的仿真;

   (2)分析不同转速下机座受力;

   (3)在ADAMS中进行动平衡研究;

   (4)实现UG与ANSYS的数据转换,在ANSYS中生成取苗臂壳体中性文件;

   (5)实现ADAMS与ANSYS的数据转换,在ADAMS中实现分插机构的刚柔耦合模型并进行仿真分析;

   (6)仿真载荷文件的提取及在ANSYS环境下的取苗臂壳体强度分析;

关键词:宽窄行分插机构;动平衡;柔性体;ANSYS;ADAMS


目  录

摘  要

Abstract

第一章  绪论1

1.1 课题研究的背景和意义1

1.1.1 研究背景1

1.1.2 研究意义1

1.2 行星系分插机构的研究现状2

1.2.1 传统行星系分插机构2

1.2.2宽窄行行星系分插机构4

1.3研究内容5

1.4 课题的研究思路6

1.4.1 联合仿真分析6

第二章  UG三维建模及虚拟样机装配8

2.1 虚拟样机技术8

2.2 栽植臂装配图8

2.3 UG建立分插机构虚拟样机的三维模型9

2.4 ADAMS仿真步骤11

2.4.1创建几何模型11

2.4.2 创建约束和运动11

2.4.3 施加力12

2.4.4 添加驱动12

2.4.5 仿真分析与结果后处理13

2.5 建立分插机构虚拟样机13

2.5.1 分插机构三维模型导入ADAMS13

2.5.2 定义分插机构构件属性14

2.5.3 添加运动副15

2.5.4 施加载何及驱动16

2.5.5 分插机构虚拟样机仿真17

2.6 本章小结19

第三章  基于ADAMS的配重研究20

3.1 不同转速下支座力的研究20

3.2 确定配重块位置21

3.2 添加配重块21

3.3 参数化配重块半径21

3.4 设计研究22

3.5 最优化求解23

3.6 结果分析23

3.7 本章小结24

第四章  基于ANSYS和ADAMS的栽植臂壳体强度分析25

4.1 ADAMS建立柔性体25

4.1.1 离散柔性连接25

4.1.2 利用有限元程序建立柔性体25

4.1.3 利用ADAMS/AutoFlex创建柔性体25

4.2 UG、ANSYS、ADAMS之间的数据转换26

4.2.1 UG 与ANSYS之间的数据转换26

4.2.2 UG与ADAMS之间的数据转换26

4.2.3 ANSYS与ADAMS之间的数据转换26

4.3 ANSYS生成模态中性文件27

4.3.1 设置单位制27

4.3.2 设定单元类型27

4.3.3 定义材料属性27

4.3.4 设置实常数27

4.3.5 定义单元截面28

4.3.6 划分网格28

4.3.7 建立蜘蛛网模型29

4.3.8 ANSYS生成柔性体中性文件31

4.4 ADAMS生成载荷文件31

4.4.1 替换刚性栽植臂壳体31

4.4.2定义外部载荷32

4.4.3 刚柔耦合模型运动仿真分析32

4.4.4 输出载荷文件33

4.5 栽植臂壳体强度分析37

4.6 本章小结39

第五章  总结与展望40

5.1 总结40

5.2 展望40

参考文献42

致谢44

1.1.2 研究意义

   由于机械向轻型化、高速化方向发展的趋势,导致构件的柔度、惯性力矩急剧增大,在这种情况下,构件的弹性变形将会给机械的运动输出带来误差,尤其是对于一些挠度比较大的构和一些会产生大变形的构建。对于一些高精密机械,必须计入这种弹性变形对精度的影响,机械系统的柔度加大,系统固有频率下降;机械运转速度提高,激振频率上升。激振频率和固有频率靠近,可能会发生较强的振动现象,既破坏机械的运动精度,又影响构件的疲劳强度,并引发噪声。现代机械系统朝着高速、重载、高精度方向发展的要求也使设计者越来越重视构件的动应力和产品的寿命预估,使得系统刚性运动与其自身变形之间相耦合而产生的弹性动力学问题已成为该领域急需解决的普遍问题和关键技术。

   宽窄行分插机构也是高速插秧机的部件,由于速度高,而且其取秧与插秧运动是空间运动,所以不能不考虑机座的受力不平衡量,通过在壳体上增加配重块,ADAMS可以对整个部件进行分析求解。在机械系统中,柔性体会对整个系统的运动产生重要影响,在进行运动学分析时如果不考虑柔性体的影响将会造成很大的误差,同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个构件的受力状况和运动状态,从而决定了构件内部的应力应变分布。采用ANSYS和ADAMS软件的联合仿真它不但可以精确的模拟整个系统的运动,而且可以基于运动仿真的结果对运动系统中的柔性体进行应力应变的分析[2]。

   为了提高宽窄行水稻插秧机的工作效率和工作质量,分插机构不断朝着高速、高精度方向发展,为了更加精确地模拟整个系统的运动,反映分插机构的应力、应变问题,必须将薄壁铝制的分插机构栽植臂壳体看作柔性体来进行运动仿真分析,可以将ANSYS与ADAMS两个软件结合使用。通常,ANSYS不适合进行机构的动力学分析,而ADAMS不适合进行有限元分析,将二者结合,有利于取长补短。ADAMS软件是著名的机械系统动力学仿真分析软件,分析对象主要是刚体,但与ANSYS软件结合使用可以考虑分析零部件的弹性,同样ADAMS的分析结果可为ANSYS分析提供相应的边界条件[3-8]。

1.2 行星系分插机构的研究现状

1.2.1 传统行星系分插机构

传统行星系分插机构主要是等行距的,这种机构插秧的缺点是不利于秧苗内部通风。主要有如下五种形式。

(1) 偏心齿轮行星系分插机构

偏心齿轮行星系分插机构由日本率先发明,并在中国申报专利。该机构如图1.1所示,共有9个半径相同的偏心齿轮,太阳轮10固定不动,两边对称布置2对齿轮,栽植臂4固定在行星轮8上,行星架7与太阳轮共轴。工作时,行星架转动,2个惰轮9(也称中间轮)绕太阳轮转动,带动2个行星轮在周期内摆动,栽植臂随行星架的圆周运动和随行星轮作相对于行星轮轴的摆动,构成了特殊的运动轨迹,可满足秧爪轨迹和姿态的要求。偏心齿轮行星系分插机构与非圆齿轮行星系分插机构相比较有加工简单的优点,但齿隙变化引起振动,需增加防振装置,结构较复杂。中国学者也对该机构进行了研究和改进,在对该机构进行运动分析的基础上,用解析法建立了该分插机构的运动学模型[9]。

(2) 偏心链轮式分插机构

偏心链轮式分插机构采用5个偏心链轮,利用传动比变化实现分插机构的传动要求。偏心链轮分插机构的传动部分产生效果,与偏心齿轮、椭圆齿轮分插机构相同。不同之处在于偏心链轮分插机构没有中间轮,取而代之的是两个等径偏心链轮的传动比变化来实现要求。两偏心链轮轮心在工作周期中,靠近和分离造成链条松紧变化可由偏心张紧轮消除[10]。


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