斜置旋耕埋草机优化设计及仿真

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1、江苏大学硕士学位论文摘要斜置旋耕一方面吸取了铧式犁顺序切土、耕翻性能好和埋草性能好的特点，同时又采纳了驱动圆盘犁的滑动切削和撕裂土壤且圆盘另一侧为已耕土，切削功耗低的优点，并且保留了旋耕机碎土性能好的特点。从土壤力学的角度来说，土壤的约束面越少，所受的约束力越小，切削也更容易。从这个角度来说，斜置旋耕必定能够省功，加之有很好的脱草性能，所以很可能发展成为一种有前途的新型耕耘方式。斜置旋耕埋草机的刀辊在耕作时，由于旋耕刀安装的不对称会引起较大的动不平衡力，使刀辊两端的轴承容易损坏。本文利用PRO／E和ADAMS软件对不同相位角的斜置旋耕机刀辊在不同转速下进行了仿真试验对比分析。

2、耕作土壤本构比较复杂，而且斜置旋耕刀片运动比较复杂，所以通过物理样机试验很难定量研究斜置旋耕切土机理。本文以PRO／E和有限元分析软件ANSYS为建模基础，在高建民博士研发的基于光滑粒子流体动力学的土壤高速切削仿真系统的基础上，开发了基于SPH的斜置旋耕虚拟样机系统。在该系统中进行了斜置旋耕切土过程的仿真分析，结果表明斜置旋耕时土壤的侧向撕裂是土壤的主要破坏形式，这一破坏形式使更多的土壤“毁于拉"，极大地节省了工作能耗。通过土壤切削虚拟试验与室内试验合理配合，可以精确的、快速的、低成本的得到耕作后的土沟形状等相关参数。本文对原有的试验台进行了改造设计，重新分配了各级传动比，对

3、电路控制部分进行了更新，消除了安全隐患。进行了不同工况下的斜置旋耕室内试验，并进行了数据的后续处理。由于室内试验台试验条件的限制，选取机组前进速度为0．5m／s，旋耕刀转速为200rpm工况下获得的试验数据进行处理，并与仿真计算的结果数据进行了对比分析，验证了仿真系统的正确性。无论是实测还是仿真计算的结果均表明，旋耕刀安装相位角600，斜置角250时，比功耗最小，为后续的设计提供了技术参数。对原有的普通旋耕机进行了改造设计，研制出斜置旋耕埋草机，并对斜置旋耕埋草机物理样机进行了田间试验。斜置旋耕埋草机碎土、翻土以及埋草效果非斜置旋耕埋草机优化设计及仿真常好，取得了很好的经济效

4、益，第一次成功的将斜置旋耕理论应用于田间试验，用实践检验了斜置旋耕理论的正确性。为了进一步提高斜置旋耕埋草机的耕作质量和整机的工作稳定性，设想设计出一种非正交相交轴锥齿轮箱来代替万向节的传力，以此来提高拖拉机输出轴的传力效率。非正交相交轴锥齿轮箱设计的关键是一对轴交角为650的锥齿轮传动的设计，本文主要是对一对轴交角为650的锥齿轮传动进行了仿真分析计算，为非正交相交轴锥齿轮箱的设计打下了基础。关键词：斜置旋耕，埋草机，虚拟样机，土壤切削，仿真江苏大学硕士学位论文ABSTRACTOntheonehand，theObliqueRotaryabsorbsthecharacteri

5、sticsofthebottomplowwhichcutssoilorderly,hasexcellentplowingperformanceandgoodperformanceinburyingthegrass，ontheotherhandtheObliqueRotaryadoptstheadvantagesofthedrivendiscplowwhichcutssoilslidinglyandtearsthesoilmakingtheothersideofthecultivatedsoilwasfarmedthatneedssmallcuringpower．TheObli

6、queRotaryretainsthegoodfeaturesofthepulverizingperformanceoftherotarytiller．Fromthepointviewofsoilmechanics，thelessconstraintsofthesurfaceofsoilhas，thesmallertheconstraintforceisandthecuringisalsomoreeasily．Fromthisperspective，theObliqueRotarycouldbeabletofunctionprovince，coupledwithawellde

7、—grassperformance，SOitmaydevelopintoanewpromisingtillagestyle．TheasymmetricinstallationofcutterswouldcauselargerdynamicunbalanceforceleadthebeatingInstalledinendsofthekniferollerareeasilydamagedwhentheGrassBuriedMachineofObliqueRotaryisinfarming．Inthispa