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棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究论文棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究论文 -- 5 元

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石河子大学硕士学位论文棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究姓名刘磊申请学位级别硕士专业农业机械化工程指导教师陈永成20090601摘要随着育苗移栽技术在农业上的广泛应用,移栽技术逐渐应用在大面积种植的作物上,所以提高移栽机械化水平有很重要的意义.针对于吊篮式移栽机在工作中的问题,设计了自动上苗系统.本系统可以提高栽植速度、降低劳动强度、提高栽植可靠度等.论文对国内外旱地栽植技术和移栽机的发展现状的研究,分析了几种移栽机的特点和存在的主要问题及其早地栽植技术和移栽机的发展趋势通过对几种钵苗排队,分苗,落苗方案进行比较和优选,提出了转盘式自动上苗系统方案.喂苗装置采用圆盘式喂入方案,根据经验确定了转动圆盘的几何参数和运动参数分苗排队装置采用曲柄滑块机构方案,确定了曲柄滑块的几何参数送苗装置采用的是输送带送苗.本文运用三维软件Solidworks建立了自动上苗系统的虚拟样机模型运用有限元分析软件COSMOSwork进行关键部件在受到最大阻力时进行有限元受力分析.观察分析结果并进行了结构的改进.经过校核其强度,能够满足工作的需要采用COSMOSMotion仿真软件对虚拟样机进行仿真分析.观察仿真运动过程发现问题,然后对机构几何尺寸和运动学参数进行优化并测试仿真结果,得到了钵苗的运动参数曲线和受力曲线.通过本文的研究和改进.从理论上确定转动圆盘的外直径为220mm,分度圆直径为140mm,转盘转速I1200/s,投苗效率为160株/min,安装高度h75.2mm输送带的速度VlOOmm/s。希望本文的研究工作为以后物理样机的制作提供科学依据。关键词移栽机自动上苗SolidworksCOSMOSworkCOSMOSmotionAbstractAlongwiththemoreapplicationoftransplanttechnologyonagriculture,thetechnologyisusedintransplantinglargeareaofcropsplantedincreasinglySOitisveryimportanttoraisethelevelofmechanizationoftransplanting.Thereissomeproblemwiththebaskettypemachineinworking,SOthispaperdesignsanautomaticsystemontheseedlings.Thesystemcanimprovetherateofplanting、reducethelaborintensityandimprovereliability,.Thispaperintroducesthepresentsituationofdrylandseedlingtransplantationandstudythecharactersandmainproblemsofseveraltransplantersathomeandabroad.Bythecomparisonofseveralkindsofplansabouttheline,dividesandfalling,Automaticturntablesystemwasmade.Discinstallationswasusedinfeedingprogram,Accordingtotheexperience,itdeterminedthegeometricparametersandmotionparametersoftherotatingdiskslidercrankmechanismWasusedtolinedmiaoanditdeterminethegeometricparametersoftheslidercrank.theconveyorbeltdeviceisusedtosendmiao.IllthisPaper,threedimensionalsoftwareSolidworksestablishedthevirtualprototypemodelofthesystemitanalyzedthekeypartsinthecaseofthebiggestobstaclebytheuseofCOSMOSwork,observedtheresultsoftheanalysisandimprovedofthestructure,Aftercheckingitsstrength.itwasabletomeettheneeds.AftervirtualSimulationbytheuseofCOSMOSmotion,simulationproblemswasobservedintheprocessandthenthebodygeometryandkinematicparameterswasoptimizedandthesimulationresultswastested.Itgotthemotionparametersandforcecurve.‰ughresearchandimproveinthisarticle.ittheoreticallydeterminedthattherotationoftheouterdiscdiameterwas220mm,diameterwas140mm,wheelspeedco120/S,theefficiencyofinvestmentforthe160seedlings/rain,theinstallationofahighdegreeh75.2mmandconveyorspeedV100mm/S.wehopethatthispaperstudiesaboutthephysicalprototypeprovideascientificbasis.forfutureproduction.KeywordstransplanterAutotransplantSolidworksCOSMOSworkCOSMOSmotionII石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名却知时间一7年厶月f日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留,使用学位论文的规定,学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名M拓导师钝℃金酬棉花铺膜移栽机自动卜苗系统的设计研究第一章绪论1.1本课题研究的背景中国是世界上最大的棉花生产国和消费国。2003年中国棉花生产量为487.2万吨,占世界产量的24.1%棉花消费量为657万吨,占世界总量的30.83%。棉花消费量在今后的10年内将保持较高的增长势头。据国际棉花咨询委员会和世界银行等调查预测,到2010年世界棉花消费量将有目前的近2000万吨增长到2500万吨左右。陆文聪2004利用中国农产品区域市场均衡模型CARMEM研究发现中国棉花需求将呈现出高增长态势,产需区域集中趋势明显。他认为2006~2010年全国棉花缺口在160万吨以上,而这些棉花生产增量的50%将来自于新疆及西北内陆其他棉区。新疆棉花在中国乃至世界棉花产业以及新疆国民经济中具有举足重要的作用。国家十一五期间为确保我国棉花产业的安全,将进一步优化棉花产区布局,鼓励新疆地区适当扩大棉花种植面积,并将给予政策倾斜和支持。新疆棉区是我国最早的棉产区之一,自改革开放以来,新疆棉花播种面积已由1980年的271万亩,发展到2005年的1730万亩,棉花总产、单产、人均产出量、调出量等多项指标已连续13年位居全国第一。也是我国的一个农业大省,1995年农业总产值占全国农业总产值的3.65%。从80年代到90年代,新疆的农业发展较快,在全国中的比例呈上升趋势。其中,新疆的棉花产量从1978年到1995年持续保持增长势头1978年棉花总产量为5.5万吨,人均产量4.5公斤,而1995年棉花总产量为93.5万吨,占全国的20%,人均产量56.3公斤,高于全国平均水平4公斤。2003年达到160万吨。这样,人均GDP为7086万元,按1995年汇率计算合计约合1万美元,相当于发达国家20世纪末的水平,而人均棉花70公斤,这些指标比2020年略有降低或基本保持水平。根据有关的测量结果,新疆各地的最高皮棉的生产力为6242.806kg/hm2。由于各地棉花生产力和实际生产水平不同,以2001年新疆各地棉花实际产量与测算最高温生产力相比,新疆棉区棉花生产在2001年产量的基础上增产潜力尚有1.630.6.345倍。这充分表明棉花有很大的生产潜力。但是存在严重的地理劣势。首先是土地利用的生态环境比较脆弱。由于众多的绿洲处于荒漠戈壁,沙漠的包围之中,自然灾害比较严重,据1990年以来的统计资料分析,新疆的年受灾率16.5%,虽低于全国的33.6%的水平,但成灾率达65.6%,高于全国50.3%水平达15.3个百分点。其次土地利用率低。根据统计数字表明,2003年新疆农用地面积为6301.53公顷,目前的土地利用率为38.57%,未利用的土地面积占土地总面积的61.43%。而且受水资源的制约,即使在可设想的远景期内,土地利用率也难以提高。根据统计数字表明,2003年新疆农用地面积为6301.53公顷,目前的土地利用率为38.57%,未利用的土地面积占土地总面积的61.43%。而且受水资源的制约,即使在可设想的远景期内,土地利用率也难以提高。同时中低产田面积较大,单位土地产出率低。从进一步来分析,就是要在科学合理的发展基础上,充分考虑自然环境条件的基础上更好地土地利用水平的问题,促进新疆农业的可持续发展。棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究我国政府根据我国的实际情况将十五期间农业发展战略目标定为棉花新增5亿公斤,在十一五规划期间要求坚持粮食基本自给、稳定发展粮食生产、确保国家粮食安全、粮食综合生产能力达到5亿吨左右。实现经济作物和粮食作物的增产达到这一目标有两个途径增加耕种面积和增加单位面积产量。自然条件对棉花的生产布局起决定作用。主要有以下两个方面1热量要求。棉花布局必须在15以上,积温在3500~4500无霜期在200,220天的地区。新疆的南疆和东疆棉区的无霜期条件吻合棉花所需的热量条件,有利于棉花的生长成熟。2日照条件要求。棉花是喜光作物,它的光饱和点和光补偿点都比较高。棉花产量潜力的大小以及纤维品质的高低,同当地的太阳辐射强度,全年日照时数以及日照百分率密切相关。新疆的太阳总辐射量高达135150千卡/平方厘米。年,年日照时数多达27003300小时,年平均R照率超过60%,远高于长江和黄河流域棉区,是全国宜棉区中棉花产量最大,纤维品质最高的地区之一,也最适宜的地区。采用新的栽培模式进行多元化生产,如地膜覆盖,育苗移栽等新工艺,既增加单位面积产量,又增加相对种植的面积,是一项适应我国国情的行之有效的措施之一。1.2本课题研究的意义作物育苗移栽是目前国内外广泛重视、大力推广的一项先进适用技术。它能提前播种育苗,增加有效积温、延长生长期、使作物早熟、提高作物产量和品质,特别适合蔬菜、烟草、棉花等经济作物和无霜期短、积温不够的北方大罔作物,经济效益非常显著。国外资料n51表明,玉米采用移栽方式,成活率较直播高30%,成熟提前10~13天近年来,钵苗移栽技术在钵土配置,幼苗培育,移栽成活率及随后的作物生长方面都取得了突破性进展,为移栽的大面积应用创造了条件。在我国北方地区,曾对直播棉,地膜棉和营养钵移栽地膜棉进行了对比实验研究,结果表明n1采用棉花钵苗移栽比直播棉产量增产一倍左右,比地膜覆盖穴播棉增产10%20%增产效果是比较显著的。在上世纪末中国农业大学对玉米育苗移栽技术进行田间生产性实验,对玉米移栽经济性进行了分析。育苗移栽使每公顷增加产量3075~5658kg比直接播种增产30%~50%,每公顷能增加收益14244524元,证明了育苗移栽具有非常明显的经济效益。新疆是最适合育苗移栽的地区尤其是棉花。它的种植面积很大,已成为新疆兵团、新疆农业的支柱产业。如果能推广这项技术,将会产生巨大的经济效益。钵苗移栽己成为免耕法,精密播种之后又一种种植方式的重大变革,它的顺利发展及应用,必将为改变我国的农业生产面貌做出重要的贡献心1。有的学者预言n1,地膜覆盖栽培技术将成为中国21世纪农业重大技术发展方向之一。但是,由于众多的绿洲处于荒漠戈壁,沙漠的包围之中,自然灾害比较严重,据1990年以来的统计资料分析,新疆的年受灾率16.5%,虽低于全国的33.6%的水平,但成灾率达65.6%,高于全国50.3%水平达15.3个百分点。再加上有些地区受局部小气候的影响,棉花生长期的积温不够,成熟时霜后花较多,严重影响棉花的品质和产量。同时,早春冻害频繁发生,损失惨重。针对这些问题,石河子大学的科技人员曾经进行了棉花育苗移栽试验,通过营养钵育苗稀植移栽棉花试验研究表明,皮棉单产可达160kg/667m2,比对照增加30%。如果能进一步扩大试验,实现机械化育苗移栽并大面积2棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究推广应用,势必可以扩大兵团和新疆的植棉区域,使风险棉区、不宜棉区变为可植棉区,为这些地区脱贫致富闯出一条新路。我区兵团2002年棉花播种437310公顷总产79.61万吨。若大面积实行育苗栽植,按最保守的数据增产20%来计算可增加近16万吨,每公斤按市价3元计算,去除育苗移栽等费用,大约可增收3亿元。但是目前实行移栽的地区仍以人工为主。而人工移栽时,劳动强度大、作业效率低,难以实现大规模移栽,从而导致了生产规模小、,生产效益低导致这项技术搁浅。使棉花的产量徘徊不前,没有实现重大突破。最终会导致人口与土地的产出率问题越来越矛盾。根据2050年的人口预测,新疆人口预计将上升到3500万人。这样,人均GDP为7086万元,按1995年汇率计算合计约合1万美元,相当于发达国家20世纪末的水平,而人均棉花70公斤,这些指标比2020年略有降低或基本保持水平。随着我国农业结构的调整,农业生产正向种植结构多元化方向发展,经济作物的种植面积迅速扩大,通常的经济作物如烟草,甜菜,蔬菜,花卉,药草等都是采用先育苗后大田移栽的农艺技术。在十一五规划期间提出在粮食主产区集中连片建设高产稳产大型商品粮生产基地,继续建设优质棉基地、优质油料带。要改革传统耕作方式,推行农业标准化,发展节约型农业。2006年3月,聂卫国在兵团科学技术大会上的讲话中就提N今后兵团全社会研究开发经费投入占GDP的比重达到2.5%以上,科技进步对经济增长的贡献率达到60%以上,初步建成创新型兵团。从长远来看,机械化移栽可以突破育苗的瓶颈,可以为广大农民带来很好的收益。育苗移栽技术是兵团中长期科学和技术发展规划纲要2006202015个重大科技专项之一。目前兵团已经把农作物移栽技术作为十乙五规划的重点推广技术。在新疆兵团这样的发展背景下,加快移栽机在新疆的应用推广毫无疑问是具有良好的前景的。1.3研究领域国内外的研究动态及发展趋势20世纪30年代H1,国外发达国家就出现手工喂苗的栽植机具50年代研制出多种不同结构形式的半自动移栽机和简易制钵机80年代半自动移栽机已在生产中广泛使用,制钵机已成系列,70年代末,B.k.Huang等发明了适合自动移栽的空气整根育苗技术,并以此为基础提出了钵苗移栽的系统方案,并设计了精密苗盘播种机和自动移栽机.这种移栽机能移栽多种农作物,通用性好,缺点是体积大,成本高.美国80年代初出现了自动移栽机,H.L.Brewer等人经过多年来的研究、改进,设计出箱式移栽机啼1.目前,一些发达的国家已实现甜菜、玉米、蔬菜和烟草等早地作物的育苗工厂化和移栽机械化。这些机型比较成熟,工作可靠性较好,推广应用广泛。栽植机械以半自动为主,全自动机型均因结构过于复杂,价格过高而没有广泛推广拍1.到目前为止,这项技术广乏应用于多种蔬菜和花卉及少量经济作物的生产上。在欧洲的几个主要的国家如法国、德国,荷兰、西班牙,意大利,丹麦等国,大部分蔬菜的生产和几乎全部的大地花卉生产都是采用育苗后移栽生产工艺日1。国外钵苗移栽机的种类较多,从移栽器型式分,有钳央式圆盘钳夹式和链条钳夹式、导苗管式导管推落苗式、导管指带落苗式和导管直落苗式、吊篮式及带夹圆盘式等多种.3棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究目前国内已经研制开发的钵苗移栽机主要以半自动为主.全自动移栽机因结构复杂,成本高,尚处在研究起步阶段.目前国内常见的移栽机主要有以下几种形式随1n钉1钳夹式移栽机这种移栽机械结构简单,株距和移栽深度稳定,但作业速度低,一般为3040株/min,而且容易夹伤秧苗,移栽的秧苗容易倾倒和被土壤埋没.2链夹式移栽机工作原理和钳夹式移栽机相似,只改变了传动方式,因此其性能与钳夹式移栽机相同.3挠性圆盘式移栽机挠性圆盘式移栽机的主要特点是夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制,因此对株距的适应性较好,结构简单实用,但株距和移栽深度不稳定,也容易出现埋苗,同时,挠性圆盘的寿命较短.4吊蓝式移栽机吊蓝式移栽机是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗移栽机械,它具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点。这种移栽机的优点是钵苗在移栽过程中不受任何冲击,缺点是结构相对复杂,喂苗速度不能过高%否则漏栽率增加%生产率不高.5导苗管式移栽机秧苗在导苗管式移栽机内的运动是自由的,不是强制性的,因此不易伤苗.另一方面,喂入器是由多个转动的喂入筒构成,人工喂入时,其喂入速度可以提高,作业速度能到达60一70株/min,比钳夹式移栽机提高30%一50%,但是,这种移栽机的结构比较复杂.6带式移栽机带式移栽机由水平输送带和倾斜输送带组成,两带的运动速度不同,这种栽植机机构简单,栽植频率高达240株/min,但是,在工作可靠性方面需要进一步改进。7滑道式移栽机滑道式移栽机由上滑道、下滑道和分钵轮组成.与以上几种移栽机相比,该机型实现了全自动喂苗,作用速度大大提高,可达到3株/s,而且结构简单,是一种高速高效的移栽机型。我国栽植机械的研制仍处于起步阶段,机型以半自动为主。比较功能单一,通用性和互换性差,部分机型性能较差。许多栽植机是在借鉴国内外先进技术的技术上直接研制出来的,与我国的育苗技术并不配套。综观国内外研制使用的多种移栽机,半自动移栽机已经成熟。正在向结构简单,效益高,多功能等自动化移栽机方向发展。1.4目前存在的问题目前国内外所研制的各种类型的栽植器,投钵频率都在l株/s左右,即使是日本较为先进的自动水稻栽植机投钵频率也仅为2株/s,结构复杂,造价昂贵。由于半自动栽植机的自动化程度不高,一般是一人一行秧苗的喂入,人工费用仍然占有很大的比例。并且人工喂入栽植速度有限,喂入频率不能超过60株/min,否则人工就跟不上,容易出现漏苗。造成生产效率低,机械移栽的成本接近或略高于人工移栽的成本。北京农业大学田间实验表明,2行机械移栽总费用与人工移栽总费用几乎相等,而4行、6行和8行栽植机的总费用明显高于人工移栽总费用。主要由于半自动栽植机的自动化程度不高,人工费用仍然占有很大的比例,一年能够移栽的面积也有限。因此,机械移栽的成本总4棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究是略高于或接近人工移栽的成本。在上世纪末中国农业大学封俊等对半自动导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗的田间生产性试验经济性分析。结果表明,采用6行导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗时,每公顷能比同期免耕覆盖种植的夏玉米增产5658kg,增收4524元,具有明显的经济效益。但是,半自动导苗管式栽植机仍然存在需要人工过多、机械移栽成本高于人工移栽成本的问题,只有当移栽面积达到12hm2以上,两者的移栽成本才接近。这也是半自动移栽机还不被广大用户接受的主要原因。综观国内外研制使用的多种移栽机,栽植器的投钵频率成了提高栽植速度的瓶颈。不过可以设想一下,如果在移栽过程中若实现自动上苗,这样既可以实现移栽技术的自动化又可以大大的提高喂苗频率,并且节省一大部分人工费用,同时使移栽机的效率倍增。目前有关国内自动化移栽机型特别少,收集到的资料不多。目前收集到的有具有双输送带式分钵系统、分钵轮式分钵系统、挡销式分钵系统,空气整根式移栽器送秧投苗系统等形式的式的送苗移栽机以及石河子大学带式输送,分苗系统可以实现自动分苗苏州金果实农业技术装备有限公司生产的多功能移栽机可有效完成起垄、施肥、铺膜、施水及移栽等秧苗移植全部生产过程还有山东理工大学设计的分土穴式移栽机等可以实现自动上苗。由于处于初始阶段,有关自动化移栽机的经济性分析的资料目前还未查到。初步通过理论分析,自动上苗可以节省移栽的人工费用,降低劳动强度,提高栽植频率等具有显著的优势。由于栽植器的投钵频提高了,移栽机突破栽植速度的瓶颈,促进国内移栽机从半自动化向自动化迈进,从而使移栽机向自动化发展迈出新的一步。目前分钵系统的特点如下几个方面n韧叫舡11双输送带分钵系统双输送带分钵落苗系统主要有电子送苗器,挡板,送苗带,纸筒输送带,夹苗输送带,垂直输送带和分离轮等组成。此机构是利用两输送带存在速度差,使秧苗成一定间隔被投入苗沟中。优点是自动化程度高,可以实现无苗和弱苗的剔除,但是此分苗系统只适用于连接成带的纸筒秧苗,不能适用于钵苗。2分钵轮式分钵系统分钵轮式分钵落苗系统由分钵轮,滑道等组成,钵苗在重力作用下滑落到分钵轮处等待,分钵轮每转动一个齿,通过一个钵苗,并在其自身重力作用下沿轨道滑落到开沟器开出的沟中。这种形式简单,效率高。但是,在工作过程中,分钵轮拨齿的间距是固定不变的,但是实际钵体尺寸存在差别,特别是钵体通过秧苗的生长阶段,很容易出现钵体的大小和质量不一致的情况。从而在积累误差的影响下,必然出现拨齿压坏钵苗的结果。并且钵体尺寸和质量的差异,钵体在其重力作用下沿轨道下滑的速度和距离不一,就很难保持秧苗株距的一致。3挡销式分钵系统挡销式分钵落苗系统主要由输送带、挡销和扶正器组成,钵苗在输送带的作用下向前输送,在挡销前等待分苗,挡销在凸轮的作用下按照株距要求定时打开,完成钵苗的分钵随后具有一定间距的钵苗在输送带和扶正器的双重作用下,直立落入苗沟。此系统分苗比较可靠精确,但是该系统的分钵原理是按照钵苗的直径划分的,所以对存在个体差异的钵体很难保证每开启一次正好放过一个钵苗,从而出现漏栽或重栽的现象。棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究4空气整根移栽器送秧投苗系统该系统主要有横向送秧机构、纵向送秧机构、投苗机构组成。横向送秧机构由拨指转盘、拨指总成、推杆、顶杆组成,转盘转动一圈完成十次横向送秧。纵向送秧机构由送秧齿轮、凸轮一摆杆机构、棘轮和棘爪组成。投苗机构当钵苗到达投苗口时,转盘上的拨指带带动投苗杠杆转动,推动投苗爪落下,将钵苗推出,完成投苗。此系统分苗落苗精度高,但机构复杂,只适用于用空气整根育出的钵苗,不适用于一般钵苗。为此,为半自动移栽机研究设计出自动上苗系统具有重大意义。1.5本课题研究的内容本课题主要设计研究棉花铺膜移栽机自动上苗的装置,主要工作如下1论述国内外移栽机械研究的历史和现状,分析我国现有移栽机所面临的问题,提出解决问题的方法。参考现有机型机构,了解移栽机的工作原理并且找出栽植器的主要运动参数以及它们之间的内在关系2综合分析各种上苗机构,确定自动上苗机构整体设计方案。然后分析各个系统的结构及各机构的参数,建立它们的数学模型。3利用三维实体造型软件Solidworks建立上苗机构的各机构的实体模型。采用自下而上的方法进行模型装配,在Solidworks软件平台上检查样机的装配干涉等特性,最终得到一个较实用的机械样机最终方案。3对整机的关键部件进行有限元分析。通过调用Solidworks的Cosmosworks插件对机架进行应力分析看是否满足工艺中应力要求等以减少设计过程中产生的错误,减小设计周期。4对移栽过程中的钵苗进行送苗和落苗等过程的分析。通过调用Solidworks的Cosmosmotion插件对机构进行仿真以实现对工作过程的模拟,分析影响移栽机工作的主要因素,对样机的设计提供参数的优化和合理,从而验证设计的合理性并找出影响移栽效果的因素及使用调整时应遵循的规律。5根据仿真优化结果,画出转动圆盘上苗机构的物理样机的图纸。6棉仡铺膜移栽机自动.I苗系统的设计研究1.6技术路线一,上I绘制物理样机图纸17棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究第二章棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计2.1吊篮式移栽机栽植器的工作原理及技术参数吊篮式移栽机工作可靠,结构简单,能够实现膜上移栽,却因投苗速度不高,投苗不够方便而未能大面积使用。结合新疆目前半自动移栽机吊篮式移栽机,设计出与它配套的它的自动上苗系统圆盘式上苗机构,实现棉花钵苗的自动喂苗,从而为移栽机的推广应用铺平道路。再经过其他单位的研究,会逐渐实现棉花钵苗自动化移栽,它将会为新疆,全国乃至世界产生影响。因此,对移栽机的圆盘自动上苗机构进行设计可以提高投钵频率、简化机构,突破移栽机速度的瓶颈,不论从社会效益还是经济效益都是可行的都是具有现实意义的。2.1.1工作原理吊蓝式移栽机是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗移栽机械,它具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点。作业时,人工将棉花苗放在秧盘上,然后在把棉花苗放在移栽器上,其工作原理是地轮传动通过轴带动移栽轮转动,棉花苗在移植器内随着移栽轮转动,当移栽轮转到一定位置时移植器在凸轮的作用下打开,同时把土壤分开,棉花苗垂直下落在土穴里.然后通过镇压轮将土面压实,以保持水分。吊篮式移栽机可以实现膜上移栽,对钵苗有一定的扶持力从而可以使其保持一定的直力度.并且将开沟与移栽合为一体,实现了整体钵苗从喂入到栽植的一体工作.吊篮式栽植器无须开沟器,这样可以减少动力损耗同时也降低了伤苗率.图21吊篮式栽植机构简图Figure21Theorganizationdiagramofhangingbaskettypetransplants1.转动盘2.偏心盘3.曲柄4.吊篮5.偏心盘导轨6.牵引臂栽植器的结构如图21所示,主要部件包括吊篮、套筒、圆盘等。吊篮要求表面光滑,以减小其与土壤的粘着力下端成圆锥形,便与入土吊篮外壳铰接在吊杯上,并可绕其交接轴转动。当吊篮旋转到一定的角度时,与凸轮接触,并在凸轮的推动下,绕其交接点转动,同时吊篮张开。当吊篮绕过最下点的时候,吊篮与凸轮分离,此时吊篮在弹簧的作用下闭合。凸轮主要起两个方面的作用第一,在圆盘的转动过程中控制吊篮外壳的张合第二,把各个套筒固定在原盘上,起固定作用。8棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究2.1.2栽植器的运动方程吊杯的绝对运动是由机组的前进运动和圆盘相对于机绢的阋周运动的复合运动如图22所示,所以吊杯的运动轨迹方程为XVtRcoscot1YHRsincot2式中v机组的前进速度∞一吊篮的转动角速度}I一吊篮的转轴距沟底的距离I卜一吊篮的转动半径然后对时间进行一阶求导即可得到它的速度方程VxVRosincotVyR∞sincot34_、≮7lI墨l图22运动简图Figure22movementdiagram由式3知VxVRcosincot由式3推出三种情况1VxVRcosincot0即丝。,吊篮水平分速度为零Vsintat2VxVRcosincot0即可Rco乏丽1,予篮水平分速度与机组方向一至3VxVRcosincot0即丝s,吊篮水平分速度与机组方向相反vsincot令A等,其中o≤sin1t≤1图23运动轨迹Figure23oath则入1,入1或入等口Ⅳ1上S60那么吊篮的数量应满足N1800所选轴承可满足寿命2.6.6圆锥直齿轮参数的确定我国规定的圆锥齿轮压力角Q200,对于正常齿ha1顶系数C0.2.分锥角6。arctanZ,/Z。,69006。齿顶高h。h。hm齿根高hrh,hcm分度圆直径amZl齿顶圆直径以d。1d12h。cos61齿根圆直径dfdfld22hfcos61齿根角岛tanOfhf/R顶锥角6。6。。6lB根锥角6n醅嘎一B顶隙ccmC分度圆齿厚SsmsT,rtm齿宽曰B≤/3tRY本设计取模数M2齿数Z,20Z。20则aI40mm等。2.6.7轴的受力计算初步确定轴的最小直径,选轴的材料为45纲调质处理,根据表153A。z110求轴上的载荷计算皮带轮对轴产生的压力轴力光算预紧力,公式R500詈盖_1qv2查表85q0.2kg/m.e』生竺一1.....o5000273299591469973N7.322、0.98720棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究压轴力Q2ZFosin粤2x2997.3sin.型3989.2ⅣZ2求轴的支反力及弯距进行校核时。通常只校核轴上承受最大计算弯距的载面强,以上弯扭图可以看出其危险载面为D面。水平面内Fra1024NFr2876.5NMH65712N.mm垂直面内VFa,12.5Fa,一56NMyl82604N.mmMy26720N.mm总变距M。V657122826042105553.2N。mmM瓶瓦丽。66054.7N.mm扭距T955018.8/1000179.5N.mm计算变距MCal,/10555.220.6x960002585658.65N,,nZl玟0.6MC妒M2660054Ⅳ朋肌倪口等一等等娟.一查表15一l知45钢调质处理后I仃It60MPaYC。I仃一I使用按全.2.7本章小结自动上苗机构提高了投钵频率和栽植的速度,提高生产效率,减少劳动力可以代替人工喂苗,降低了整个移栽过程中的劳动强度减少了人工投钵过程中出现的安全问题,把人从过度紧张的喂秒过程中解放出来,转移到其他农艺上。本章确定了自动上苗系统的总体设计方案,对整个系统工作过程进行了分析并设计系统关键部件和主要尺寸参数最后对各部件建立数学模型,为三维建模做好准备。21棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究第三章自动上苗系统的三维建模3.1三维设计软件介绍n妇叫枷随着计算机应用技术的普及,3D设计软件在产品设计中得到推广应用,机械产品的设计和开发向着3D化方向发展。CAD/CAE/删技术已紧密相连,CAD已从单纯模仿二维工程图样飞跃到三维实体造型,伴随着CAD技术在世界范围内得到广泛的应用,先进的工具提高了人们的工作效率和工作质量。目前,较为先进的机械CAD软件有Solidworks、Pro/ENGINEER、UG、CATIA、hutoCAD、CAXA等。Solidworks2007是全球最著名的3D机械设计软件之一,它是CAD开发商Solidworks公司的产品Solidworks3D机械设计软件实用性很强在于Solidworks使企业产品设计更直观,更容易检查设计中的错误以及不足之处。目前在计算机三维机械设计软件市场中,Solidworks属于主流产品。SolidWorks公司成立于1993年,由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起,总部位于马萨诸塞州的康克尔郡Concord,Massachusetts内,当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今,它已经拥有位于全球的办事处,并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新,公司也获得了很多荣誉。该系统在19951999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名从1995年至今,已经累计获得十七项国际大奖,其中仅从1999年起,美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖,以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此,SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明,使用它,设计师大大缩短了设计时间,产品快速、高效地投向了市场。3.2SoIidWorks软件的特点1.第一个在Windows操作系统下开发的CAD软件,采用Windows系列,与Windows系统全兼容,是Windows的OLE/2产品。2.菜单少,使用直观、简单,界面友好。SolidWorks一共只有60几个命令,其余所有命令与Windows命令是相同的下拉菜单一般只有二层,三层的不超过5个图形菜单设计简单明快,非常形象化,一看即知。系统的所有参数设置全部集中在一个选项option中,容易查找和设置。动态引导具有智能化,一般情况下无须用户去修改。特征树独具特色,实体及光源均可在特征树中找到,操作特征非常方便。装配约束所有的概念非常简单且容易理解。实体的建模和装配完全符合自然的三维世界。对实体的放大、缩小和旋转等操作全部是透明命令,可以在任何命令过程中使用,实体的选取非常容易、方便。棉仡铺膜移栽机自动}苗系统的设计研究3.数据转换接口丰富,转换成功率高。SolidWorks支持的标准有IGES、DXF、DWG、SATACSI、STEP、STL、ASC或二进制的VDAFSVDA,汽车工业专用、VRML、Parasolid等,且与CATIA、Pro/Engineer、UG、mOT、Inventor等设有专用接口。SolidWorks与IDEAS、ANSYS、Pro/Engineer、AutoCAD等之间的数据转换均非常成功、流畅。4.独特的配置功能。SolidWorks允许建立一个零件而有几个不同的配置ConfiguratiON,这对于通用件或形状相似零件的设计,可大大节约时间。5.特征管理器.特征管理器PropertyManager是SolidWorks的独特技术,在不占用绘图区空间的情况下,实现对零件的操纵、拖曳等操作。6.自上而下的装配体设计技术toptodown。目前只有SolidWorks提供自上而下的装配体设计技术,它可使设计者在设计零件、毛坯件时于零件间捕捉设计关系,在装配体内设计新零件、编辑已有零件。7.比例缩放技术。可以给模具零件在X、Y、Z方向给定不同的收缩而得到模具型腔或型芯。8.曲面设计工具。用SolidWorks,设计者可以创造出非常复杂的曲面,如由两个或多个模具曲面混合成复杂的分型面。设计者亦可裁减曲面、延长曲面、倒圆角及缝合曲面。3.3基于SolidWorks的参数化建模3.3.1三维实体零件建模方法所谓三维建模,就是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型,模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。建模必须遵循两条最基本的原则数据的可靠性和系统的相似性。第一,为了对所设计的机械系统进行准确的描述,建模时,收集的数据和有关信息必须准确可靠,否则会造成很大偏差。第二,模型必须与被模拟系统有某种程度的相似性。即用于机械系统仿真模拟时,对整个系统进行模型简化,去除对仿真不产生影响的零部件,但仍然能够清晰准确的表达仿真运动结构,这就是相似性原理,它是模拟仿真的基础。建模的方法有几何建模方法和三维实体建模。其中几何建模方法是根据基本构形的复杂程度不同,可将几何模型分为线框模型WireframeModeling、曲面模型SurfaceModeling和实体模型SolidModeling三种形式.而实体建模的方法是在CAD系统中,应用较为广泛的方法有构造实体几何法CSGConstructiveSolidGeometry、边界表示法BrepBoundaryreesentation、扫描法Sweep。一般来说,在SolidWorks软件环境下,机械三维建模应该严格按照设计构思或者Ij{『期图纸为依据进行,尽量保持三维图形数据的完整和正确性。由于在SolidWorks中实体模型可以有多种不同的构造方法,采取何种方法更为合理、高效,需要有一个经验积累过程。一般来说,要根据图形的形状选择适当的构造模型的方式。本研究工作主要是利用SolidWorks中的拉伸、旋转、扫描等基本操作建立自动上苗系统零件的三维实体模型。因此,在设计实体模型之前,必须要考虑好模型的生成方法和步骤。其中建模的难点在于辅助平面和辅助点的建立,只有建立好辅助平面和辅助点,才棉花铺膜移栽机自动E苗系统的设计研究能保证零件模型的精确性。零件及部件设计流程如图31。图31SoIidWorks中创建三维零件的一般过程Figure31SolidWorksfoundationcomponents3.3.2虚拟样机的装配方法使用SolidWorks进行虚拟装配设计时一般采用两种基本方法,如图32所示,由底而上的设计方法图32的左图和由顶而下的设计方法图32的右图。因为真正的概念设计中,很少利用一个零件来控制整个装配体的设计,都是在拿出产品的外观设计和功能设计后,逐步对产品进行设计上的细化,直至细化到单个零件。所以在对产品总体设计上,以由顶向下的设计方法更为贴近实际一些。图32SoIidWorks的装配零件的设计方法Figure32SolidWorksdesignmethod棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究.但是由底向上的设计方法并不是一无是处,对于比较成熟的产品设计过程这种设计方法效率反而高。在实际中通常混合使用这两种方法。装配过程如图33图33模型装配过程Figure33modelriggingprocessSolidWorks便于确定装配体中各零件之间是否存在边界冲突以及冲突发生在何处,为消除冲突做好准备。然后进行干涉检查。棉花铺膜移栽机自动f苗系统的设计研究图34系统组成图Figure34systemconstitutionaldiagram棉花慵聪移藏机自动1.苗系统的设计研究3.5关键机构的三维建模351机架建模单体机架是整个自动上苗系统的支撑架,它的稳定性对整个系统至关重要。栽植器连接架是自动上苗系统和栽植器连接部分。这两部分主要通过拉伸,剪切等绘制而成。①机架栽植器连接架装配体糍勺罱今352送苗系统建模送苗系统主要有以下关键部件组成轴承是一个简单的装配体,采用自上而下的方法建模带轮和轴承座,轴,挡板等主要采用拉伸旋转工具带轮呈鼓型,主要采用扫描混合的方法⑤横板轴1⑦输送带轴2⑨挡板爱彭翌∥硎。353喂苗系统建模主要有以下关键部件组成固定圆盘和转动圆盘主要采用拉伸旋转的方法固定架采用的是曲面拉伸的方法锥齿轮采用参数化建模的方法轴承是自上而下的装配方法喂苗嘴采用自下而上的建模方法等。①同定圆盘②转动圆盘⑤固定架回锥齿轮1一④一氡一O一◎型型些一一锥齿轮2轴承⑦嗽苗嘴0萄擎哺354装配图主要采用自下而上的装配方法。①输送装配削②喂苗系统装配圈自动送苗系统单体总装配图榀花铺膜移栽机自动t苗系统的设计研究36自动送苗系统总装配图①总机架②总的装配图37本章小结通过Solidworks软件的参数化零件建模和虚拟装配,成功建立了自动送苗系统的机虚拟样机,为进一步的研究分析做好了准备。棉花铺膜移栽机自动上苗系统的设计研究第四章关键部件的计算机辅助分析4.1有限元法介绍有限元分析FEA,FiniteElementAnalysis的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的较简单的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件如结构的平衡条件,从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。有限元分析提供了一个可靠的数字工具进行工程设计分析。首先,要建立几何模型。然后,程序将模型划分为许多具有简单形状的小的块elements,这些小块通过公共点node连接。这个过程称为网格划分。有限元分析程序将集合模型视为一个网状物,这个网是由离散的互相连接在一起的元构成的。有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫Clough教授形象地将其描绘为有限元法RayleighRitz法分片函数,即有限元法是RayleighRitz法的一种局部化情况。不同于求解往往是困难的满足整个定义域边界条件的允许函数的RayleighRitz法,有限元法将函数定义在简单几何形状如二维问题中的三角形或任意四边形的单元域上分片函数,且不考虑整个定义域的复杂边界条件,这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。简言之,有限元分析可分成三个阶段,前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型,完成单元网格划分后处理则是采集处理分析结果,使用户能简便提取信息,了解计算结果。4.2CosmosWorks介绍4.2.1CosmosWorks简介H¨叫4叫COSMOS是SRACStructuralResearch&AnalysiSCorporation推出的一套强大的有限元分析软件。SRAC位于美国加州的洛杉矶,从1982年成立至今,SRAC一直至力于有限元CAE技术的研究和发展。早期的有限元技术高高在上,只有一些国家的部门如宇航,军事部门可以使用,而此后的一些有限元分析软件也都存在界面不友好、难学难用的缺点,且要求的设备昂贵。虽然用的范围大了一些,但也都是集中在大学和一些研究机构,只有少数专业人员才能有机会接触,普通的工程师可望而不可及。自COSMOS出现后,有限元分析的大门终于向普通工程师敞开了,把高高在上的有限元技术平民化,它易学易用,简洁直观,能够在普通的PC机上运行,不需要专业的有限元经验。普通的工程师都可以进行工程分析,迅速得到分析结果,从而最大限度地缩短设计周期,棉花铺膜移栽机自动』苗系统的设计研究降低测试成本,提高产品质量,加大利润空间。作为世界上最快的有限元分析软件,C0SMOS采用FFEFastfiniteElement技术使得复杂耗时的工程分析时间大大缩短,有一位工程师打趣说自从有了COSMOSFFE技术,我连喝咖啡的时间都没有了。传统的方法在分析装配体时是先把零件拆散,然后一个个分别处理,耗时耗力,又存在计算结果不精确的缺点。COSMOS提供了多场/多组件的复杂装配分析,从而大大简化工程师的劳动,使得分析能够更好地模拟真实情况,结果也就更精确。4.2.2设计专题概念在用SolidWorks设计完几何模型后,您可以使用COSMOS/Works对其进行分析。分析模型的第一步是建立一个设计专题。设计专题是由一系列参数定义的,这些参数完整的表述了物理问题的有限元分析。当对一个零件或装配体进行分析时,典型的你想得到它在不同工作条件下的不同反应。这就要求您运行不同类型的分析,实验不同的材料,或指定不同的工作条件。每个专题都描述其中的一种情况。运用强大的有限元模型和解决技术,COSMOS/Works让你快速的研究多种条件下的情况。一个设计专题的完整定义包括以下几方面1分析类型和选项2材料3负荷和约束4网格5运行分析6观察结果4.3上苗系统关键机构的有限元分析在整机的设计过程中,各主要部件在计算机辅助设计中进行虚拟装配完成后,首先对其进行干涉检查,最小行距确认,然后对主要受力杆件的有限元分析,检验其是否合乎设计参数要求,可靠性要求。下面对移栽机悬挂主梁如图2.10进行静态分析4.3.1有限元分析前处理有限元分析程序实际上是分析物体的网格化的力学模型的软件,前处理器的主要功能为几何模型定义,几何描述,模型修改,网格的生成优化,目的是为有限元矩阵的运算做准备。安装好SolidWorks软件以及COSMOSwbrks插件后,打开SolidWorks软件,从工具菜单中选取插件,在插件对话框中选中COSMOSWbrks,选择确定,COSMOSWorks菜单就会出现在菜单栏中,同时窗口左侧的Featurcmanager管理树图标~垒|边上也会出现COSMOSWorks管理程序图标l∞|,这时打开在SolidWorks下建立的三维模型,就可以运用COSMOSwrorks来进行有限元分析了。1导入分析模型模型,通常就是原型的模板,是对系统的描述和模仿。系统的模型是依据对系统的内部结构和外部环境的分析,按照系统的目标要求,用一组数学的或逻辑的表达式或框31棉花铺膜移栽机自动.f苗系统的设计研究图,从整体上反映系统的主要部分和各部分的相互作用、系统与环境的相互关系。运用模型来描述系统和系统的行为,要对系统作某种简化,突出其主要部分,略去次要部分,集中反映系统最本质的特征,或者反映人们最关心的系统的功能要求。在考虑模型这种简要性的同时还得考虑模型的精确性,要充分反映系统的基本特性。所以为便于分析,对模型进行必要的简化是必需的。打开悬挂主梁装配,由于悬挂主梁装配结构比较规则,将整个装配体另存为零件,为使施加重力的位置准确,添加特征构成施加力的位置平面,其余结构与移栽机整机建模时三维模型相同如图4.1。2建立研究要进行有限元分析,必须先建立研究对象,首先把在SolidWorks软件中所建要进行分析的三维模型打开,在COSMOSwbrks菜单下点击研究或是在COSMOSWbrl【s资源管理器下右击零部件名选择研究,研究对话框出现,在研究名称下输入此研究定义的名字,在分析类型下可供选择的分析方法有静态、频率、扭曲、热力、优化、非线性、掉落测试、疲劳等。本文中为悬挂主梁的有限元分析研究名字命为悬挂主梁静态分析,分析方法选用静态,在静态分析下网格划分类型可供选择的有实体网格、使用中面的外壳网格、使用曲面的外壳网格,根据所建的模型,本分析算例选用实体网格,然后点击确定完成研究对象的建立。3定义材料属性在SolidWorks下使用COSMOSw6rks进行有限元分析时,材质的设定有多种形式,可以使用SolidWorks材质库中材料,也可以使用Centor库中材料,还可以使用自定义材料属性。通过手册查得,软件自带的材质数据库材质属性与中国国标不同,必须自己定义材质属性,对每一项属性数值进行定义。4定义边界条件施加约束载荷5网格划分进行有限元分析计算时,合理的网格划分十分关键,在COSMOSwbrks中网格划分是系统通过对三维实体模型结构尺寸的分析计算,自行为模型进行网格划分,如果遇到特殊曲面模型或计算结果要求有较高精度的可以手动对网格划分进行控制,网格划分的越细,计算精度越高,但会以牺牲计算速度为代价。4.3.2运行分析COSMOSWorks提供有DirectSparse、FEE和FFEPIus解算器,考虑到现有计算机的性能,选用解算器FFEPIus对划分好网格的模型进行求解。4.3.3查看分析结果通过计算求解,COSMOSWrorks自动生成主梁的应力、位移、应变及设计检查图。机架的有限元分析1导入模型32棉花铺膜移栽帆自动上苗系统的设计研兜打开机架零件图2建立研究选用静态分析和建立实体网格o袖∞姆图41算例分析Figure41exampleanalysisf31定义材料属性有多种方式本文选用自库文件中的普通碳钢弹性模量El为2lee011N/m2泊松比为0.28NA抗剪模量为7.9e010N/m2等。具体参数见下图4.24i墨嚣1嚣P至二二二挺蓐雾墼、冀。囤42选择材料Figure42Choic日帕t㈣i4定义边界条件施加约束载荷图43榴托铺腆移撬机自动}。苗系统的设计研究圈43施加约束Figure43inflictionrestraint5施加作用力图44分别施加500N粉红色100N红色囤4_4施加作用力Figure44inflictionaction100N蓝色f61网格化分如刚45,划分网络信息见表4l袁41网络信息labIe41net帅rknformation网络信息网格类型雅再宾式时间检黄单元人小公差晶质单元数仃数实体网格4Pointts169387舳08469mm高圈45网格化Figure45grid5结果分析分析结果如图46。冈4.7,图4.8,图49所示图46应力图Figure46sressdiagram图47位移图Figure47displacementdiagram棉花铺膜移栽机自动L苗系统的设计研究甄筘兰|三I兰乍P『姜。l7i孽甲图4吨应变图Figure48strainchart图49设计检查图H49dcsipinspectionchaIt由t图可以很容易看出,机架在装横板和转盘的地方在应力应变位移和设计检查的云图中颜色比较重,说明是影响比较厉害的地方,有可能满足不了工作得要求,有必要对结构进行优化.现将结构进行优化.434结构优化设计把机架分为两部件的装配体并且在固定机架的四个支撑架上分别加上加强筋.其零件图和装配体如下图410,图411所示鲡糯图410转盘机槊图4.11机架装配图Figure410turntablerackFigure4llrackassemblydrawing按照前面操作的步骤分别加上同样的材料,约束力和作用力,分析云图如下图4.124.13、414和415所示蠊疆F一兰■i。m静图412应力图Figure4一i2stressdiagram垫堕型一一懿彗墨氢嚣黔一Figur2等缘。~,g高篙●图415设计检查图Figure415deslgninspectionchart两种结构一F的极限值进行对比如表4l豁芽知溉棉花铺膜移钱机自动上苗系统的设计研究表41改进前后对比表AroundtheTabIe41improvementcontrasts经上表分析,机架的位移和应变有所增大但是都在影响不大的基础上增加的,对整个机架的影响是次要的.关键是应力的变化,经比较分析,由2.306e007降低到8.011e006,所受的应力降低了10倍以上.由此可见,结构化比较合理.对进行优化后的机架进行强度校核时,在Coamosworks设计检查定义有四大准则最大应力vonMises准则抗剪能量理论,最大抗剪应力准则Tresca屈服准则,Molar.coulomb应力内部摩擦理论,最大正应力Coulomb.本文使用最大应力vonMises准则抗剪能量理论,最大应力vonMises准则抗剪能量理论标准是基于最大形状改变比能理论,这一理论认为形状改变比能是引起屈服的主要因素,即认为无论什么应力状态,只要形状改变比能达到与材料性质有关的某一极限值时,材料就发生屈服,根据主应力O,,O,O。,屈服准则表达为如下‰~、房I吼一吼2口一玛2%一q2lY二L一则第四强度理论的强度条件为、持lq一%2cr2一%2吒一q2l≤f盯】在很多情况下屈服应力被用作应力极限Ont。,则安全系数FOs0limit/0,础t故本文的安全系数FOS0n。/0圳。。。。2.20594e008/8.01le00627.57,根据自动喂苗机构在实际工作中各种情况,认为取安全系数25.57满足要求.综合上述结果分析,可以确定机架是安全可靠的.4.4本章小结有限元分析方法是一种用于分析工程设计的数学方法,有很强的通用性且易于计算机实现,因此被公认为标准的分析方法.本章通过solidworks的COSMOSWorks插件对机架进行分析发现安全系数为25.57,证明是安全可靠的.
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