试析甘蔗中耕施肥培土机施肥机构仿真研究与优化设计

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1、广西大学硕士学位论文甘蔗中耕施肥培土机施肥机构仿真研究与优化设计姓名：范雨杭申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：杨坚;梁兆新20100601甘蔗中耕施肥培土机施肥机构仿真研究与优化设计‘摘要3ZFS一1型甘蔗中耕施肥培土机能进行中耕、施肥、除草联合作业，生产效率高、操作劳动强度低，对地块的平整度及机耕道要求不高，适用范围较广，能够极大的满足甘蔗生成的需要，但在实际使用中，该机施肥机构主动轴频发断裂严重影响其使用寿命及产品推广。因此对施肥机构进行仿真分析并找出断裂主因，进而对主动轴优化设计，提高使用寿命具有重要意义。以3ZFS一1型甘蔗中耕施肥培土机为原型，

2、运用3D建模软件Pro＼E、有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件ADAMS联合建立施肥机构的虚拟样机模型，并且采用物理试验和仿真实验的实验数据对比，验证了虚拟样机模型的准确性；通过对虚拟样机的多体动力学仿真分析，获得了各构件的作用力、运动规律(速度、位移、加速度等)和施肥机构工作过程中作用在主动轴上的动态载荷，利用有限元分析软件ANSYS对主动轴进行应力、应变和疲劳分析。发现累积疲劳系数为1．09457>1，说明主动轴结构设计不合理，会发生疲劳破坏。最后在ANSYS软件中采用APDL参数化设计语言对主动轴进行结构参数优化设计，得到主动轴的等效应力降低了68％，且在

3、结构性能提高的前提下材料质量下降9．01％的优化结果，此时，主动轴结构最优化参数为Rl=8，R2--9，R3=10，R4=12，R5=12，主动轴结构设计参数Rl～R5是各段阶梯轴的轴半径，Rl～R5位置如图6．1所示。关键词：施肥机构仿真分析疲劳分析参数优化THESIMULATIONSTUDYANDDESIGNoPTIMIZATIONONFERTILIZINGMECHANISMOFSUGARCANEINTERTILLAGEFERTILIZERAPPLICATORABSTRACTThe3ZFS1_·-’1sugarcaneintertillagefertilizera

4、pplicatorcanfinishintertillageandfertilizationandweedworkjointly，highefficientproduction，lowlaborintensity，lowdemandingontractorRoadandFlatnessoftheland，broaderscopeofapplication，greattomeettheneedsgeneratedbysugarcane，however，inactualuse，thedrivingshaftofFertilizingmechanismpartfractur

5、edeasliywhichinfectionthelifeandpromotionofthemachine．Therefore，toresearchthevibrationofFertilizingmechanismandimproveitsperformancereasonablehavegreatsignificance．Virtualprototypemodelofthefertilizingmechanismofa3ZFS一1sugarcaneintertillagefertilizerapplicatorwasestablishedbythejointapp

6、licationofthe3DmodelingsoftwarePro＼E，finiteelementanalysissoftwareANSYS，multi-bodydynamicsanalysissoRwareADAMS．Theaccuracyofthevirtualprototypemodelwasthenverifiedbycomparisonofphysicsexperimentsdataandsimulationtestsdata．Thedynamicloadsondrivingshaftofthefertilizingmechanismwereobtaine

7、dbycalculationoftheforcesandmotioncharacteristics(velocities，displacements，acceleration，etc．)ofeachcomponentsbasedonthedynamicssimulationanalysisofthevirtualprototype．UseoffiniteelementanalysissoftwareANSYS，activestress，strainandfatigueanalysisofdrivingshaft．Foundthecumulativef