基于CREO和ADAMS的切割装置运动与仿真_图文

1、第53卷第2期0引言随着农业机械一体化的不断发展,收割机在国内市场的需求量不断增加。但由于国内市场缺乏某些机型,例如小区收割机,只能从国外进口,价格昂贵1。考虑到广大消费者的切身利益,我们需要研发一种属于自己的机型,满足国内市场的需求。切割装置是最先接触农作物的机构,是收割机至关重要的部件。切割器驱动机构的设计将影响整机的质量2。以往的驱动机构都是根据农业机械设计手册提供的资料和公式在理想的条件下设计出来的,没把实际切割时存在的外在因素考虑进去3。本文通过机构学计算设计的小区收割机切割器装置,先用CREO 建立三维模型,再通过ADAMS 软件进行仿真,绘出其速度、加速度曲线,为后期机构的优化提

2、供理论依据4。1切割装置结构和切割原理小区收割机的切割装置主要由割刀和割刀驱动机构组成。其中割刀主要由动刀片、护刃器、压刃器、摩擦片组成。割刀在切割时,护舌和定刀片能够对秸秆进行双支撑5。割刀驱动机构为曲柄连杆机构,驱动割刀作往复运动,使动刀片和定刀片形成稳定的剪切副6。小区收割机切割器如图1。收稿日期:2014-10-11修回日期:2014-10-24基于CREO 和ADAMS 的切割装置运动与仿真张华培,杨洋,王志刚,王孙(610039四川省成都市西华大学机械工程与自动化学院摘要小区收割机切割装置的驱动机构是空间连杆机构,基于CRE O 软件,能对小区收割机切割装置进行结构的建模,然后采用

3、ADAMS 软件进行仿真,绘制出切割装置各个构件上的质心在不同的时间段的位移、速度、加速度等运动曲线,从而能较为清晰地显示该切割装置的机构设计是否合理,其设计方案是否具有可行性,为后期机构的优化作参考。关键词CRE O ;ADAMS ;切割装置;连杆机构中图分类号S225.3文献标志码A文章编号1673-3142(201502-0075-03Design and Simulation of Cutter Based on CREO and ADAMSZhang Huapei ,Yang Yang ,Wang Zhigang ,Wang Sun(School of Mechanical Engi

4、neering &Automation ,Xihua University ,Chengdu 610039,China Abstract The drive mechanism of plot harvester cutter is spatial linkage.The structure of harvester cutter can be modeledbased on CREO software.Then the motion curve of displacement ,velocity and acceleration at different time period ca

5、n be mapped out with the ADAMS software.According to that ,it can be more clearly shown whether the cutter mechanism design is reasonable and its design plan is feasible ,which is the theoretical basis for the optimization of the later institution.Key words CREO ;ADAMS ;cutter ;linkage农业装备与车辆工程AGRIC

6、ULTURAL EQUIPMENT &VEHICLE ENGINEERING第53卷第2期2015年2月February 20151.护刃器梁2.压刃器3.摩擦片4.刀杆5.动刀片6.定刀片7.护刃器图1小区收割机切割器Fig.1Plot harvester cutter12345671455200-0.5A AA AA76.2A农业装备与车辆工程2015年 图4割刀驱动机构虚拟样机模型Fig .4Cutter drive mechanism virtual prototype小区收割机的割刀驱动机构为曲柄连杆机构,该连杆机构为空间机构,它由曲柄、连杆、摇杆和割刀组成7。该机构的杆件都

7、在不同的平面内,需用空间坐标来确定机构中各杆的位置。工作时,曲柄OA 以角速度做匀速圆周运动,通过连杆AB 带动摇杆BC 绕C 点摆动,以实现割刀的往复直线运动。其空间机构简图如图2。小区收割机的割刀的驱动机构为空间曲柄连杆机构,这种驱动机构能实现空间异面垂直两轴转动的传递8。从图2可知,主动轴与从动轴垂直交错,当主动件OA 绕O 回转,即A 点以O 作圆心,以L OA 为半径的圆周运动时,连杆AB 作回转运动,V 形摇杆以C 为不动点作摆动,从而带动割刀做左右往复运动9。2基于CRE O 和ADAMS 的切割装置驱动机构的建模和运动仿真分析 2.1切割装置驱动机构的建模割刀的驱动机构主要是由

8、CRE O 软件建立三维模型,如图3。 将装配体模型在CRE O 中另存为X_T 格式。然后启动ADAMS 软件,在对话框中导入X_T 文件,给每一个构件添加运动副,如表110。然后给曲柄添加一个驱动力,如图4。用ADAMS 进行仿真,如图5。2.2切割装置驱动机构运动学仿真分析当曲柄的角速度为角速度90r/min 时,仿真后示波器模块显示的切割机构运动学曲线如以下各图6图8。由图6见,当曲柄OA 做匀速圆周运动时,摇杆BCD 做简谐运动。图7和图8反应了摇杆BCD表1割刀驱动机构虚拟样机所用约束Tab.1Constraints used by cutter drive mechanism v

9、irtual prototype约束添加处约束副名约束副功能PART8与GroundJOINT_8,旋转副约束2个旋转和3个移动自由度PART8与PART7JOINT_7,旋转副约束2个旋转和3个移动自由度PART7与PART6JOINT_6,球副约束3个移动自由度PART6与PART5JOINT_5,固定副约束3个旋转和3个移动自由度PART5与PART4JOINT_4,固定副约束3个旋转和3个移动自由度PART4与PART3JOINT_3,球副约束3个移动自由度PART3与PART2JOINT_2,旋转副约束2个旋转和3个移动自由度PART2与GroundJOINT_1,旋转副约束2个旋转

10、和3个移动自由度图5切割机构仿真图Fig.5Simulation of cutting mechanism图2切割机构简图Fig.2Diagram of cutting mechanismCDBy x zOOA 1图3切割机构模型Fig3Cutting mechanismmodel76第53卷第2期张华培等:基于CREO 和ADAMS 的切割装置运动与仿真随曲柄OA 运动时的角速度和角加速度的变化情况。同时通过仿真可以看到动刀片的运动情况,即动刀片也是在做简谐运动。角加速度的变化曲线便于后面我们分析机构所受到的最大惯性力,以便我们对切割装置的驱动机构进行优化11。3结束语本论文利用CRE O

11、和ADAMS 软件对收割机的切割装置进行建模和运动仿真。由于该设计是在理想的条件下进行的,没有把实际切割过程中存在的外界条件考虑进去,得到的曲线与实际的曲线稍有不同。但这些结论为后期我们进行机构优化提供了必要的依据。 参考文献1李庆章.我国水稻联合收割机的发展状况J.农机市场,2006(6:.2中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册M.中国农业科学技术出版社,2007.3易中赘.2007年中国农业机械化年鉴M.北京:中国农业科学技术出版社,2008.4孙书民.半喂入式小型收割机关键技术研究与样机研制D.成都:西南交通大学,2013. 5何国修.半喂入式联合收割机传动系统优化设计D.成都:西

12、华大学,2012.6Coen T ,Vanrenterghem A ,Saeys W.Autopilot for a combine harvester J.Computers and E lectronics in A griculture ,2008(63:57-64.7李陆俊.割刀行星齿轮传动机构的优化设计研究D.西安:西北农林科技大学,2011.8汪锋.900t 架桥机导梁支腿的结构分析与优化设计D.西安:长安大学,2011.9Seoko ,Jin S L .Hybrid genetic algorithms for feature selection J.IEEE Transacti

13、on on Pattern Analysis and Machine Intel -ligence .2004,26(11:1424-1437. 10祁兵.稻麦联合收割机割台数字化设计及仿真研究D.昆明:昆明理工大学,2011.11年大华,华志宏.连杆机构设计与应用创新M.北京:机械工业出版社,2007.作者简介张华培(1988,女,河南漯河市人,硕士研究生,主要研究方向:精密仪器及机械。E-mail :952309072.图6摇杆的运动角位移Fig.6Angular displacement of linkage图7摇杆的运动角速度Fig.7Angular velocity of linkage图8摇杆的运动角加速度Fig.8Angular acceleration oflinkage0.0-15.0-30.0-45.0角度/(°0.05.010.025.0时间/s0.05.010.025.0时间/s0.0-15.0-30.0-45.0角度/(°时间/s30.0角加速度/(°/s 2奇瑞