毕业论文 玉米收获机剥皮机构的仿真分析.docx

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1、玉米收获机剥皮机构的使用降低了农户的劳动强度，也提高了生产效率。但剥皮机构形式各异，加工质量差，作业性能不可靠等问题给农户带来了不必要的损失。针对这些问题，许多科研单位开展了对剥皮机构的研究。但由于玉米果穗适收期短，果穗品种各异等限制，导致剥皮机构的改进性试验存在一定的局限性。因此，提出应用虚拟样机技术进行剥皮机构的研究。本论文的主要内容和思路是分析研究影响剥皮性能的主要结构参数；建立剥皮机构三维实体模型；通过查找资料或者其他试验方法获得剥皮机构主要工作部件的材料特性参数；在LS-DYNA中建立剥皮机构有限元模型；根据剥皮机构与玉米果穗相互作用过程以及剥皮机构的工作参数，确定边界条件，约束条件

2、，接触条件，加载等情况，实现剥皮过程的模拟；输出仿真分析结果，利用LS-PREPOST对仿真结果进行分析研究；根据研究结果得出剥皮机构结构参数的改进意见。关键字：剥皮机构，剥皮辐，压送器，仿真分析中国农业大学学士学位论文AbstractAbstractCom harvester peeling mechanism reduces the labor intensity of farmersjmprovesproductivity.But peeling institutions range with poor processing quality and unreliable operatio

3、n.Theseissues brought to the unnecessary loss of farmersTo solve these problems,many research institutes tocarry out research on the peeling mechanism.However, due to the short and ear corn ear fit differentvarieties harvest restrictions-There are some limitations to improve test peeling mechanism.T

4、herefore,the application of virtual prototyping technology proposed research peeling institutions.The main idea of the content and structure of this project is the main parameter affecting peelingperformance analysis and build three-dimensional solid model of peeling mechanism. Then get thematerial

5、parameters of Peeling mechanism of the main working parts.I will build peeling mechanism inthe finite element model in LS-DYNA.According to the parameters and the interaction with the earskinned bodies,! will determine the boundary conditions, constraints, the contact conditions, load,etcjhen output

6、 simulation results; achieve peeling process simulation.Finally, I will use theLS-PREPOST analysis of the simulation results and improvements come peeling mechanism accordingto the findings of structural parameters.Keyword： Peeling mechanism , Peeling rolle, Pressure transmitter, Simulation AnalyII目

7、录目录第一章绪论11.1 研究背景和意义11.2 国内外发展概况21.3 主要研究内容31.4 小结3第二章剥皮机构的结构和工作原理52. 1剥皮机构的结构组成52.2 剥皮机构的工作原理62.3 小结9第三章建立剥皮机构和玉米果穗三维实体模型103.1三维建模软件功能介绍及选取103.2剥皮机构与玉米果穗三维实体模型的建立103.3小结12第四章虚拟仿真试验及结果分析134. 1 ANSYS/LS-DYNA 软件介绍134.2剥皮机构和玉米果穗有限元模型的建立144. 3实施仿真试验224. 4仿真结果处理244.5小结26第五章总结与展望28参考文献29致谢错误!未定义书签。III第一章绪

8、论4玉米种植区划河内by图1-1我国玉米种植区域的划分第一章绪论1.1 研究背景和意义玉米是世界上第二大粮食作物，其种植面积在我国仅次于小麦和水稻，在2013年全国播种面积已达3510万公顷，总产量达2.11亿吨。在我国玉米种植面积分布广泛，玉米种植带纵跨寒温带、暖温带、亚热带和热带，在低地平原、丘陵和高原山区等不同自然环境下均有分布。根据不同地区光温水和无霜期等自然条件，以及玉米种植的区域性特征，形成了如图1-1所示的六大玉米种植区域。随着科技的进步，玉米不再是简单的粮食作物，其籽粒、秸秆、苞叶均有广泛的用途，被应用到饲料、能源、化工、医药、轻工等多种行业。鉴于我国玉米种植广泛和玉米用途丰富

9、等特点，大力发展玉米种植业，必将带来强大的经济效益。然而，我国玉米机械性能欠佳，造成玉米机械化收获水平较低，玉米机械化收获质量偏低等一系列问题。由于玉米收获质量偏低的集中表现为籽粒损失和籽粒损伤率较高，因此，有效解决玉米籽粒损失和籽粒损伤问题，将大大提高玉米机械化收获质量。通过调研分析可知，在玉米收获机械化收获过程中，玉米果穗与极具发生碰撞造成籽粒损失和籽粒损伤是不可避免的，但在摘穗与剥皮两个环节，则能通过改进机构结构、材料以及工作参数的凡是有效控制籽粒损伤和籽粒损失。同时，由于经剥皮机构剥皮后的玉米果穗不再受玉米苞叶保护，裸露在外而的玉米籽粒与剥皮辐有较多的接触机会，使得玉米籽粒损失和籽粒损

10、伤在剥皮环节尤为显著。因此，为保证玉米机械化收获整体质量，有必要对玉米剥皮机构开展研究。我国大部分地区，收获时的玉米籽粒含水率一般在25%35%或更高，直接脱粒的收获方式会造成较高的籽粒损失率，因此，在我国一般使用分段收获的方法，第一段收获是指通过摘穗或通过摘穗与剥皮两个环节得到带有苞叶或不带苞叶的玉米果穗，并且完成秸秆处理工作；第二段收获是指对晾哂风干后的玉米果穗进行脱粒。实际生产调查显示，带有苞叶的玉米果穗若得不到及时晾晒，玉米籽粒易于产生霉变，从而严重影响玉米籽粒收获质量。针对我国适收期玉米籽粒含水率较高以及带有苞叶的玉米果穗存在易于发生霉变的问题，目前我国多采用一次完成摘穗、剥皮、集穗

11、，并完成秸秆处理的收获方式。根据我国玉米收获方式可知，剥皮环节是玉米机械化收获过程中一项必不可少的环节，剥皮机构则是玉米收获机械的又一重要工作部件。剥皮机构的使用在降低农户的劳动强度的同时也将提高生产效率，但剥皮机构形式各异，加工质量差，作业性能不可靠等问题给农户带来了不必要的损失。针对这些问题，许多科研单位开展了对剥皮机构的研究，但由于我国玉米种植范围较广，区域性因素造成气候和玉米品种差异较大，导致不同地区适收期玉米果穗特性差异明显，然而，以往有关剥皮环节的试验研究中，多以玉米的某一品种作为试验对象开展剥皮试验研究，造成研究结果存在一定局限性。而且，由于玉米收获季节性较强、适收期较短，造成开

12、展剥皮试验所需周期较长，不能及时得到大量的试验研究结果数据,从而拖延了研究进展。因此，提出应用虚拟样机技术进行剥皮机构的研究，此方法将有效地缩短研究的周期和成本，同时减小实验的局限性。1.2 国内外发展概况1.2.1 国外发展概况国外针对玉米机械的研究较早，以美国、前苏、法国等国家为主。美国从1936年开始推广机械化收获玉米，随之有九大公司生产了 42种型号的玉米摘穗、剥皮联合收割机。60年代便大力发展谷物联合收割机，使用可换装玉米割台的联合收获机直接收获玉米粒。前苏联从50年代开始生产玉米收获机，机型以摘穗、剥皮、清选玉米果穗为主。先后研制了 011-12型场上作业摘穗剥皮切茎机和on-4B

13、玉米剥皮机。随着农业机械化的发展又研制了 onn-5 on-15 on-i5Coni5n和on-5等多种剥皮机。乌克兰的赫尔松收获机厂生产了可一次完成果穗摘取、剥皮、清选、装车和秸杆粉碎及抛选至拖车作业的KCKY-6系列玉米联合收割机用。法国和东欧国家，也以摘穗剥皮玉米收割机为主。以上各国玉米收割机的剥皮装置大都沿用传统型铸铁螺旋钉齿和花瓣橡胶组成一对使用，其结构复杂，价格高，籽粒破碎率和落粒率均高。只有意大利的种子玉米剥皮机，采用了全橡胶花瓣辐。但成对辐子均为花瓣型，无螺旋线，又无压制，剥皮过程中，玉米果穗不转动，因此苞叶剥净率低，落粒率多，生产率低。1.2.2 国内发展概况从上世纪5()年

14、代开始，我国开始从事剥皮机具的研制和研究工作，参与的科研单位猪油中国农业机械化科学研究院、辽宁省农机化所，吉林农机研究所等。中国农业机械化科学研究院于1962年对美国的MCORMICK公司生产的单行摘穗、剥皮、切茎机进行了试验。辽宁省农机化在80年代承担了机械工业部下达了玉米剥皮关键部件的研究课题，重点解决苞叶剥净率低，籽粒破碎率较高等一系列，创建了玉米剥皮机构试验台，为进行大量试验创造了条件。吉林农机研究所研制了配备有玉米果穗剥皮装置的4QY2型收获机。据调查到8()年代初，我国已有2()多个地区先后研制了多种机型，同时，在我国研制的丰收-2卧、丰收-2立、4YB-2型、4QY-2型的E间玉

15、米收获机上也配置了剥皮结构I。近些年，许多科研单位和高校陆续加入到提高剥皮机构剥皮性能的研究工作中，如河南科技大学的王先霞设计了玉米剥皮试验台，对剥皮辐长度、剥皮辐倾角、压送器轴间距、压送器与剥皮辐间距、压送器转速、剥皮辐转速等参数进行试验，分析了各参数对玉米剥皮性能的影响规律,旨在得出各项参数的最优组合122“黑龙江农业工程职业学院的王新年对关键部件进行了改进设计，研制了以三相电动机作为动力，全橡胶剥皮辐的小型玉米剥皮机a】；中国农业大学的王应彪针对剥皮装置通用性差的问题，设计了可更换不同辑型、剥皮辑转速及成对剥皮辐相对位置可调的剥皮机构，并以剥皮辐配置形式、转速和成对剥皮辐的相对位置为试验因素实施了正交试验，分析了各参数对剥皮性能的影响；吉林省农业科学院农业环境与资源研究中心的薛飞针对玉米收获机剥皮辑表面形状与材料、剥皮辐长度、剥皮辐直径、剥皮辐转速、剥皮辐倾角以及压送器结构形式等剥皮性能影响因素实施了对比分析试验，确定了剥皮过程中影响籽粒损失的主要因素。尽管，目前我国针对玉米剥皮机构的研制和研究工作已FI趋繁荣，但缺乏统一的参考标准，使得剥皮机构零部件通用性较差；与此同时，生产