叶片式排肥器参数优化设计与分析

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1、2015年7月农机化研究第7期叶片式排肥器参数优化设计与分析111，21杨欣伦，王金武，王金峰，周韦(1．东北农业大学工程学院，哈尔滨150030;2．黑龙江粮食产能提升协同创新中心，哈尔滨150030)摘要:为解决带有纵向螺旋钢丝的水田深施肥机具施肥量调节问题，设计了一种叶片式排肥器。同时，建立叶片式排肥器的数学模型，将结构轻巧和叶片间无间隙、排肥口近圆形确定为优化目标、排肥器结构要求作为约束条件，应用VisualBasic6．0编写叶片式排肥器肥量调节软件对叶片式排肥器进行运动学优化。软件得到优化参数范围为:调节叶片及圆弧槽数量8个;叶片连接座销孔分布半径47mm;调节叶片销轴间距

2、离13mm;形成圆弧槽曲线参数φ和θ分别为30°～40°和60°～75°。根据优化结果，应用VisualStudio2010编写的叶片式排肥器参数化平台，可实现三维实体模型在Pro/E中快速生成，通过仿真对比分析对参数优化结果进行验证，并确定了圆弧槽曲线参数φ和θ分别为40°和60°。仿真结果表明:排肥器结构轻巧，排肥口变化均匀且叶片运动良好，设计的叶片式排肥器能够满足预期的设计要求。关键词:施肥机;排肥器;优化中图分类号:S224．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)07－0160－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.07.037定在叶

3、片连接座上的固定孔中，下销轴与凸轮环上的0引言圆弧槽配合，使调节叶片沿着圆弧槽曲线运动，随着排肥器是施肥机具上的重要组成部件，其工作性凸轮环手柄的带动调节叶片在圆弧槽中均匀滑动，实能直接关系到施肥机具的工作质量和粮食产量。目现排肥器开口大小的变化，完成排肥量的调节。前，国内外研究和设计的排肥器，种类繁多，结构形式［1］和排肥量控制方式都各不相同。为此，针对带有螺旋钢丝的水田深施肥机具，设计了一种叶片式排肥器，该排肥器不仅排肥量均匀稳定，也能满足肥量调节精度高的要求。其零件尺寸参数和零件间配合要求较高，采用传统的设计方法重复性工作多、工作量大。因此，对叶片式排肥器进行参数化设计是减轻设计

4、人员的工作量、缩短设计周期及提高设计质量的有效途径。本文采用软件分析和参数化平台对其结构1．叶片连接座2．调节叶片3．凸轮环4．凸轮环手柄设计的方法，实现了复杂零件的结构分析及快速设5．圆弧槽6．下销轴7．上销轴8．固定孔计，提高了工作效率和设计质量!。图1叶片式排肥器结构Fig．1Structureofvanedfertilizerdistributingdevice1结构及理论分析工作时，应保证其在凸轮环手柄转过不同角度围叶片式排肥器主要由叶片连接座、调节叶片和凸成的开口曲线均为圆形，从而使排肥量控制均匀稳轮环3部分组成，如图1所示。调节叶片的上销轴固定，并且排肥口径大小由凸轮环手

5、柄转动角度单一因素控制，排肥量控制精度高。其中，圆弧槽曲线的形收稿日期:2014－07－08基金项目:国家自然科学基金项目(51205056);黑龙江省青年科学基状决定了调节叶片的运动曲线，是影响排肥器开口曲金项目(QC2011C007);哈尔滨市科技创新人才专项资金线形状的主要因素。采用坐标变换的方法对圆弧槽项目(2012ＲFQXN004);东北农业大学博士启动基金项目(2012ＲCB04)曲线进行理论分析，如图2所示。取圆弧槽曲线上的作者简介:杨欣伦(1987－)，男，黑龙江东宁人，硕士研究生，(E－［2］一点M为研究对象，M点运动学方程为mail)yang_xin_lun@126

6、．com。＇＇x=xo＇+xcosφ－ysinφ通讯作者:王金武(1970－)，男，黑龙江庆安人，教授，博士生导师，(E{(1)－mail)jinwuw@163．com。y=y+x＇sinφ+y＇cosφo＇·160·2015年7月农机化研究第7期ìxo＇=Ｒcosφ形显示区域、参数输入区域、结果输出区域及控制面ïïy=Ｒsinφ板区域。通过人机交互的方式改变输入变量，图形显o＇í(2)＇示区中的图形将更新为相应参数下的排肥器运动图ïïx=rcosθî＇形，并且结果输出区域将输出圆弧槽曲线点坐标及开y=rsinθ口曲线图形。通过观察优化得到满足优化目标要求x=Ｒcosφ+rcosθco

7、sφ－rsinθsinφ(3)［5－6］{的结构参数。y=Ｒsinφ+rcosθsinφ+rsinθcosφ式中Ｒ—叶片连接座销孔分布半径(mm);r—调节叶片销轴间距离(mm);φ—动参考系相对定参考系转过的角度(°);θ—M点在动参考系中转过的角度(°)。1．图形显示区域2．参数输入区域3．结果输出区域4．控制面板区域5．圆弧槽曲线6．排肥器开口曲线图3叶片式排肥器运动分析软Fig．3Motionanalysissoftwareofvane