微耕机执行装置的虚拟样机及运动仿真

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微耕机执行装置的虚拟样机及运动仿真

0 引言

微型耕耘机是指功率不大于 7. 5 kW,可以直接用驱动轮轴驱动旋转工作部件( 如旋耕) ,主要用于

水田旱田耕整、田园管理、设施农业等耕耘作业的机动微型耕耘机,又称微耕机、耕耘机、管理

机、园艺机等[1].我国耕地地形复杂,特别是山区、丘陵和小面积水田耕地,因此微耕机的推广是

实现农业机械化的重要手段.随着农村家庭联产承包责任制进一步深化、农业经济作物种植规模

不断扩大和农业棚室技术的进一步推广,微耕机的推广符合我国的国情,也是解决"三农"问题、

实现我国农业全面机械化的有力工具.

目前,我国微耕机的机型并未形成完整、成熟的体系,对微耕机的研究主要集中在整体性能、制

造工艺和适合当地特色的配套机具研发方面,技术相对落后[2].

为此,设计开发了具有效率高、耕深大、操作更加简单省力的微型耕地机,对于微耕机结构和机

构的调整以及开发适合我国特色的耕地机设计工作有一定的参考价值.

1 微耕机执行装置的工作原理

目前, 国内销售的微耕机多采用 2. 20 ~6. 6kW 柴油机或汽油机作为配套动力,传动方式主要为齿

轮传动和皮带型传动,工作部件一般为弯刀刀片,按一定的规律固定在刀轴上.微耕机工作时,刀轴

由发动机的动力输出轴经变速器驱动旋转,刀片随刀轴转动自地面从上向下切削土壤; 随着机组

前进,旋转刀片不断切入未耕土壤,切下的土块被抛向后方,并与挡泥板相撞,进一步破碎再落到地

面,达到松土碎土的目的[15].而在实际工作过程中,旋耕刀安装不当,将严重影响作业质量; 刀片旋

转不平衡,导致机件损坏和机组震动增大; 并且传统微耕机耕刀的布局使得在微耕机操作过程中

稍有不慎会对操作者造成人身伤害.

因此,设计一种新型微耕机执行装置很有必要.

工作原理: 执行机构与微耕机机体相连,随动力机械前行,通过连杆机构与耕刀连接,连杆机构具

有急回特性,在去程即挖土工况时挖土深度大,运行速度慢; 回程时,运行速度快,节省时间,达到很

好的挖土效果,并具有很高的工作效率.

平面连杆机构是现代机械工程中应用得最为普遍、也最为重要的机构之一.它具有机构多样性、

性能可靠性、成本低廉性、设计灵活性等多个优点,是实际工程中机构设计的首选,在各类机械

中应用广泛[16]. 图1 为其结构简图.装置整体随动力机械前行, 图1 中AI 为主动件,做顺时针圆周

运动; BC 为从动件,做顺时针圆周运动. 多连杆机构运动及动力机械前行运动的合成使输出件

DG( 即耕刀的轨迹曲线)达到理想的曲线,进而得到良好的耕地效果.

2 执行装置虚拟样机及运动仿真

2. 1 虚拟样机的建立

应用SolidWorks 来建立实体,虽然它是参数化设计软件,但也需合理规划零部件的建模过程,才能

保证参数化设计效果.应先分析实体的结构特征,并确定这些特征建立的先后顺序和每个特征的

建立方法,使所建立的特征尽可能简单、参数尺寸尽可能少.几何建模时,应尽量减少修改尺寸,同

时不引起其他特征的更改,以保证模型的其他参数不变.在进行上述分析后, 利用SolidWorks 所提

供的拉伸、旋转、扫描、切除、抽壳等建模功能创建出三维实体模型.

应用SolidWorks simulation 模块对创建的机构虚拟样机进行运动仿真,可以方便地得到机构的各

种运动参数,如速度、加速度、位移等[9].

通过分析执行装置的结构简图,并结合微耕机机体的整体结构,建立执行装置的虚拟样机图, 如图

2所示.

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标签： #运动仿真 #仿真

摘要：

微耕机执行装置的虚拟样机及运动仿真0引言微型耕耘机是指功率不大于7.5kW,可以直接用驱动轮轴驱动旋转工作部件(如旋耕),主要用于水田旱田耕整、田园管理、设施农业等耕耘作业的机动微型耕耘机,又称微耕机、耕耘机、管理机、园艺机等[1].我国耕地地形复杂,特别是山区、丘陵和小面积水田耕地,因此微耕机的推广是实现农业机械化的重要手段.随着农村家庭联产承包责任制进一步深化、农业经济作物种植规模不断扩大和农业棚室技术的进一步推广,微耕机的推广符合我国的国情,也是解决"三农"问题、实现我国农业全面机械化的有力工具.目前,我国微耕机的机型并未形成完整、成熟的体系,对微耕机的研究主要集中在整体性能、制造工艺和...

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