發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 22:17

　　 人類的可持續(xù)發(fā)展離不開農(nóng)業(yè),農(nóng)業(yè)是我們的衣食之源,生存之本。我國幅員遼闊,地域復(fù)雜多變,發(fā)展農(nóng)業(yè)不能生搬硬套,要因地制宜,具體問題要具體分析。北方多平原,平原地區(qū)就該大力推行旋耕機(jī)械,解放勞動(dòng)力,提高生產(chǎn)效率;南方則多山多丘陵山地,不宜大型農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè),而因此新型微耕機(jī)的出現(xiàn),可以大大加速農(nóng)業(yè)機(jī)械化之路。南方丘陵地區(qū)主要使用的微耕機(jī),其最終實(shí)現(xiàn)土壤耕作的是旋耕刀,傳統(tǒng)的旋耕刀,在使用中容易出現(xiàn)磨損和折斷、使用壽命短、使用性能不佳等問題,因此,對微耕機(jī)旋耕刀切削土壤的過程進(jìn)行研究,優(yōu)化并設(shè)計(jì)出性能更好的旋耕刀,來提高旋耕機(jī)的耕作效率,對提高旋耕刀壽命、降低旋耕機(jī)功耗、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益具有很重要的意義。近幾年,隨著有限元相關(guān)理論的不斷發(fā)展,特別是各種有限元軟件的不斷開發(fā)和完善,在工程問題中的應(yīng)用越來越廣泛,給土壤切削仿真方面的研究有了極大的促進(jìn)作用。因此,本文主要采用基于有限元思想的分析法,對微耕機(jī)旋耕刀切削土壤的過程進(jìn)行全程的動(dòng)力學(xué)模擬仿真分析,并對旋耕刀幾何結(jié)構(gòu)如正切刃、側(cè)切刃等重要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),主要獲得了以下成果:(1)針對性的建立了基于西南地區(qū)的土壤數(shù)據(jù)模型,模擬了微耕機(jī)旋耕刀切削土壤的全過程,并對求解的的結(jié)果進(jìn)行后處理分析,并把仿真分析的各數(shù)據(jù)與旋耕刀在土壤中的實(shí)際受力各參數(shù)進(jìn)行對比,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可靠性。(2)用回旋線取代過渡圓弧來連接正切刃與側(cè)切刃,并對改進(jìn)后的旋耕刀過渡刃曲線切削效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證分析,證明優(yōu)化的可行性。(3)為進(jìn)一步降低正切面切土阻力,減小刀具的磨損,減小能量損失的,對正切刃面進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的最佳正切刃高度是56mm,能量消耗減小了15%,優(yōu)化效果比較顯著。(4)經(jīng)過分析得出當(dāng)刃磨角分別為40°、40°時(shí),既能有效降低磨損的能量損失,又能使刀具保持一定的鋒利度,從而是刀具切削的效率進(jìn)一步提高,又延長了使用壽命。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S222
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
    1.1 論文研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外主要研究現(xiàn)狀及成果
        1.2.1 國外研究進(jìn)展及成果
        1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展及成果
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技術(shù)路線
2.土壤特性分析及本構(gòu)模型的建立
    2.1 土壤物理特性
    2.2 土壤的力學(xué)特性
        2.2.1 土壤的強(qiáng)度構(gòu)成及影響因素
        2.2.2 土壤特性之彈塑性和流變
        2.2.3 土壤的特性之凝聚、摩擦及粘附
    2.3 土壤本構(gòu)模型的建立
        2.3.1 SPH算法簡介及特點(diǎn)
        2.3.2 SPH的基本原理
        2.3.3 土壤的SPH算法本構(gòu)模型
    2.4 本章小結(jié)
3.微耕機(jī)刀具-旋耕刀
    3.1 旋耕刀的主要分類及特點(diǎn)
    3.2 旋耕刀主要結(jié)構(gòu)組成及參數(shù)名稱
    3.3 微耕機(jī)刀具工作性能參數(shù)分析
        3.3.1 旋耕刀運(yùn)動(dòng)方程
        3.3.2 旋耕刀旋轉(zhuǎn)切削土壤的主要參數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
4.旋耕刀切削工作過程的有限元建模及仿真分析
    4.1 LS-DYNA軟件簡介
    4.2 刀具仿真模型的建立
        4.2.1 刀具幾何模型的建立
        4.2.2 刀具有限元模型的建立
    4.3 工況及邊界條件
    4.4 刀具切削仿真結(jié)果的分析
        4.4.1 切削土壤過程動(dòng)態(tài)分析
        4.4.2 切削力的提取及分析
        4.4.3 切削能量消耗分析
    4.5 本章小結(jié)
5.旋耕刀的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.1 刀刃刃.曲線的設(shè)計(jì)
        5.1.1 刃.曲線的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
        5.1.2 新型刃.線建模及仿真
        5.1.3 優(yōu)化結(jié)果的驗(yàn)證分析及最佳值
    5.2 刀刃截面的優(yōu)化
        5.2.1 理論參數(shù)分析及設(shè)計(jì)
        5.2.2 新正切刃刀具三維建模和有限元仿真
        5.2.3 優(yōu)化結(jié)果的提取分析及最優(yōu)解
    5.3 刃磨角的選擇
        5.3.1 刃磨角的理論設(shè)計(jì)
        5.3.2 刃磨角的優(yōu)化
        5.3.3 有限元建模及仿真結(jié)果的分析
    5.4 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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1 姜濤;張憲;喬欣;章勁;蔣建東;;基于SPH法的土壤切削刀具三維數(shù)值模擬及優(yōu)化[J];機(jī)電工程;2009年06期

2 鄭孟昆;張國軍;黃禹;李明震;;基于SPH的切削力建模與分析[J];機(jī)械制造;2012年01期

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1 鄭興;光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)（SPH）算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

2 覃國良;鏈?zhǔn)介_溝機(jī)刀具優(yōu)化設(shè)計(jì)及其切削過程的數(shù)值模擬[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

本文編號：2887985