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基于PROE的裸根棉苗膜上移栽机打孔装置的三维建模基于PROE的裸根棉苗膜上移栽机打孔装置的三维建模 -- 5 元

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2010年5月农机化研究第5期基于Pro/E的裸根棉苗膜上移栽机打孔装置的三维建模赵华伟1,李亚雄2,刘洋2,王涛2,李斌21.石河子大学机电学院,新疆石河子8320002.新疆农垦科学院,新疆石河子832000摘要针对目前新疆兵团进行试验并推广的两无两化的新型种植模式,需要研究设计裸根棉苗膜上移栽机,打孔装置是裸根棉苗膜上移栽机的重要组成部分。利用Pro/E对打孔装置的各零件进行了三维建模、虚拟装备、模型分析。此研究可以更直观地观察各零件间的位置关系、运动状态,为后面的设计奠定了基础。关键词移栽机打孔装置Pro/E三维建模中图分类号TP391.9文献标识码A文章编号1003188X2010050166030引言棉花是新疆兵团经济的支柱产业,其产值占兵团农业总产值的50%以上。因此,提高棉花的产量和质量对新疆兵团的经济有着很重要的意义。近年来,新疆兵团积极引进的杂交棉两无两化技术进行试验示范。多方试验表明两无两化棉花育苗移栽技术可以避免在兵团棉区实施早播棉田遭受自然灾害造成的经济损失,抗灾害能力加强,在同等管理、同等土壤肥力的条件比常规植棉具有显著节本、增产、增收效果。此栽培技术的成熟可以促进棉花产业化经营的发展,既能激发棉农的植棉积极性,又能带动棉花加工企业的发展。育苗移栽技术可以实现经济效益、生态效益和社会效益的协调发展。但是由于膜上打孔机械化移栽农机具不配套,难以实现移栽的机械化作业,亟待研制开发裸根棉苗膜上移栽机。打孔机构是此机械的重要组成部分,而用传统的二维平面图表示机构,抽象性强,也不直观。为此,本研究将Pro/ENGINEER三维建模引入研究领域。1打孔装置的选择目前国内外膜上移栽机械按打孔器的种类分为水轮式、吊杯式、鸭嘴式膜上移栽机㈨。水轮式膜上移栽机打穴铲打出的孔穴椭圆度较大,打孔效率较低,移栽速度很慢。吊杯式移栽机在接触地垄时,收稿日期20090821基金项目国家十一五科技支撑计划项目2007BAD44804一1作者简介赵华伟1983一,男,河南永城人,硕士研究生,Emailzhaol98307126.1301110通讯作者李亚雄196l一,男,新疆石河子人,研究员,硕士生导师,Emailliyaxion955163.120111。利用吊杯的尖嘴刺破薄膜打穴,但此方式对薄膜的破坏面积大,对土壤的扰动大,不利于土壤的保墒。鸭嘴式移栽机的成穴原理和吊杯式移栽机基本一样,但这些膜上移栽机仅适合部分蔬菜类的移栽,均不适合新疆高密度棉花种植模式。为此,选择了滚筒式的打孔装置。滚筒式打孔装置由打孑L机构和打孔整形机构两部分组成。这两部分的结构是一样的,只是打孔器的结构不同。打孔机构如图l所示。图1打孔机构不蒽图两机构通过链传动连接起来。打孔器的数量与株距的乘积等于滚筒的周长,结合新疆密植特点合理安排打孔器的数量和长度。打孔器都是均匀地分布在滚筒圈径向上,并排的两个打孔器都是通过打孔器转动轴焊合进行联接固定在滚筒圈的内壁。因为棉苗比较脆弱,易折断,又要保证棉苗人穴后的直立度,所以对孔穴的要求较高。打孔机构上的打孑L器为带有刃口、中空的、开口的斜切圆台体,上面圆的半径略小于下面圆的半径三维模型如图2所示。这样使打孔器的入土、取土性能好,刺破薄膜的面积小,让孔穴有个初步的形状。但孑L穴周围的土壤可能会回流到刚打好的孔穴内,使已打好的孔穴又遭到了破坏,不符合移栽要求,所以要对孔穴进行修正。在打孔机166万方数据2010年5月农机化研究第5期构后面配有结构相似的打孔整形机构,只是把上面的打孔器设计成带有刃口、中空的、封闭的斜切面圆台体,打孔器结构如图3所示。这样以镇压的方式对其孔穴进行塑形,完成对孔穴的修整,从而在地膜上打出符合农艺要求的移栽孔。这样对土壤的扰动小,有利于土壤的保墒,缩短了缓苗期。图2打孔机构的打孔器图3打孔整形机构上打孑L器2三维模型构建2.1Pro/E简介Pro/ENGINEER是美国参数化技术公司推出的计算机三维CAD软件。经过10年余的发展,已成为三维建模软件的领军产品,其实用性强就在于使产品设计更加直观、更容易检查设计中的错误以及不足之处。因为Pro/ENGINEER软件的功能非常强大,所以被广泛应用在家电企业、汽车配件的生产企业、工业产品生产企业等,它是一个CAD/CAE/CAM集成化的机械设计软件,为机械设计、分析、加工一体化提供了一整套解决方案¨1。2.2零件的设计创建三维模型是使用Pro/ENGINEER进行产品设计和开发的主要目的,因此零件模块也是参数化实体造型最基本、最核心的模块,Pro/ENGINEER软件进行三维模型创建的过程实际上就是使用零件模块依次创建各种特征的过程。在建模过程中,可以从多个角度观察零件,以便于对错误进行修改。由于这两部分的结构很相似,以打孔机构为例。它主要有滚筒、打孔器、打孔器固定座、打孔器传动轴、动力联动轴、圆盘盖子等零件构成,通过草绘、拉伸、扫描、倒圆角等方法建立一系列零件的三维模型,如图4一图6所示。图4滚筒的三维模型图5打孑L器传动轴的三维模型图6动力联动轴的三维模型2.3零件的虚拟装配装备就是将多个零件按实际的生产流程组装成一个部分或完整的产品的过程。在组装过程中,用户可以添加新零件或对已有的零件进行编辑修改。按照装备要求,用户还可以临时修改零件的尺寸参数,并且系统使用分解图的方式显示所有零件之间的位置关系,非常直观H。用匹配、对齐、插入等约束命令将所有的零部件按要求装备在一起,完成后的图形如图7所示。图7打孔机构的三维模型万方数据2010年5月农机化研究第5期2.4机构的运动分析本移栽机投苗方式为人工辅助投苗,每个人投苗的速度3040株/min。这样打孑L器每分钟大约转6圈,此打孔机构转动1周可以打出12个孔穴两行6个距离相等的孔穴,滚筒转动60。就可以完成一对孔穴,孔穴之间的距离就是株距。用二维制图的方法描绘出完成一个孔穴打孔器轨迹图,如图8所示。图8打孔器的打孔的轨迹图用Pro/ENGINEER运动仿真分析,在打孔器上面的任取一点戈,Y作位置分析,大概10s为1个周期,lOs内的轨迹如图9和图10所示。图9x点的位置轨迹图3结束语图10Y点的位置轨迹图Pro/E软件是机械技术创新和产品设计的有效辅助工具,其功能模块相当丰富,也相当专业。它支持由设计到生产的全过程,可以有效地缩短产品设计时间,降低生产成本,为新产品的开发创造了有利条件,推动了机械制造业的发展。参考文献1毛树春.棉花两无两化栽培技术中国,200410045489.0P.20090810.2王晓东,封俊.国内外膜上移栽机械化的发展状况J.中国农机化,200532528.3郭圣路.巧学巧用Pm/ENGINEERwildfire典型设计实例M.北京电子工业出版社,2007.4唐俊,龙坤.Pw/ENGINEERwildfire中文版基础教程M.北京清华大学出版社,2007.5张剑,王敬栋.Pro/Mechanismwildfire3.0/4.0机构运动分析M.北京电子工业出版社,2007.ThreedimensionalModelingofSeedlingmediumfreeYoungCottonPlantsTransplantingMachinesPunchEquipmentBaseonPro/EngineerZhaoHuawei1,LiYaxion92,uYan92,WangTa02,LiBin21.CollegeofMachineryandElectricalEngineering,ShiheziUniversity,Shehezi832000,China2.XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationScience,Shehezi832000,ChinaAbstractInviewofthepresenttheXinjiangproductionandconstructioncorpsexperimentsandpromotestwodoesnothavetwothenewplanterpattern.weneedtoresearchanddesigntheseedlingmediumfreeyoungcottonplantstrans.plantingmachine,punchequipmentistheimportantpartofthemachine.ThisresearchutilizedPro/Etocarryoutthreedimensionalmodelingofthepartsofpunchequipment,virtualassemble,modelanalysis.Wecanseethepositionofthepartsandmotionstateoftheequipmentintuitively,providedagoodfoundationforlatterdesign.KeywordstransplantingmachinepunchequipmentPro/Ethreedimensionalmodeling168万方数据基于Pro/E的裸根棉苗膜上移栽机打孔装置的三维建模作者赵华伟,李亚雄,刘洋,王涛,李斌作者单位赵华伟石河子大学,机电学院,新疆,石河子,832000,李亚雄,刘洋,王涛,李斌新疆农垦科学院,新疆,石河子,832000刊名农机化研究英文刊名JOURNALOFAGRICULTURALMECHANIZATIONRESEARCH年,卷期2010,325参考文献5条1.毛树春棉花两无两化栽培技术20092.王晓东封俊国内外膜上移栽机械化的发展状况期刊论文中国农机化2005033.郭圣路巧学巧用Pro/ENGINEERwildfire典型设计实例20074.唐俊龙坤Pro/ENGINEERwildfire中文版基础教程20075.张剑王敬栋Pro/Mechanismwildfire3.0/4.0机构运动分析2007本文读者也读过10条1.赵华伟.李亚雄.刘洋.王涛.李斌.屈闪闪.ZhaoHuawei.LiYaxiong.LiuYang.WangTao.LiBin.QuShanshan裸根棉苗膜上移栽机的研究与设计期刊论文农机化研究2010,3232.姜燕飞.李爱华.吴书伦4ZS2型蔬菜移栽机工作中常见故障及排除期刊论文农村牧区机械化200923.刘斌.战丽新型烟草移栽机栽植与轴承部件的设计及分析期刊论文农机使用与维修201024.李耀明.陈航.徐立章.LIYaoming.CHENHang.XULizhang林木移栽机铲刀臂的有限元分析与结构改进期刊论文工程设计学报2007,1455.刘婷婷.罗娟.侯书林.LiuTingting.LuoJuan.HouShulin基于MATLAB的移栽机栽插机构的运动学分析期刊论文农机化研究2009,3196.王君玲.高玉芝.李成华旱地钵苗移栽机械化生产的现状及发展趋势期刊论文中国农机化200367.吴亦鹏旱地移栽机械化的春天会远吗期刊论文农机市场201018.刘洋.李亚雄.赵华伟.王涛.李斌.LiuYang.LiYaxiong.ZhaoHuawei.WangTao.LiBin吊篮式移栽机喂苗机构的设计期刊论文农机化研究2010,3299.陈风.陈永成.王维新.CHENFeng.CHENYongcheng.WANGWeixin旱地移栽机现状和发展趋势期刊论文农机化研究2005310.韩长杰.郭辉.潘俊岷.郭峰.杨宛章.HanChangjie.GuoHui.PanJunmin.GuoFeng.YangWanzhang移栽机悬挂主梁的有限元分析期刊论文农机化研究2009,3112本文链接http//d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_njhyj201005047.aspx
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