切割压扁机.docx

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1、目前.，国内切割压扁机多依赖于进口，但进口设备过于昂贵而我国大部分生产者的购买力又有限。因此研制出适用于我国国情的切割压扁机，对于加快我国苜蓿收获机械化、增强我国草业的国际竞争力有着极其重要的作用。本次设计所涉及到的山地手扶式切割压扁机主要应用于坡地的苜蓿收割，其外形尺寸较小，所需功率较大，具有操纵方便、转弯半径小和价格适中等优点。机架是切割压扁机上重要的承载部件，切割压扁机在工作过程中所受到的各种载荷最终都将传递给机架，因此，机架结构性能的好坏直接关系到整车设计的成败。本文在课题组已有的研究基础上，对切割压扁机各部件的工作原理进行了总结研究，测量了其尺寸和质量的大小，设计了一款适用于研究对象

2、的新机架。整个机架采用方管焊接而成，其大小适中，质量相对较轻。通过对CATIA和ANSYS软件的学习、消化与吸收，建立了机架的三维模型，并建立了以梁单元为基本单元的机架有限元计算模型。通过对有限元模型的后期处理，对其静态性能做出了分析，校核了机架的强度和刚度。关键字：切割压扁机，整机机架，三维建模，静态性能分析AbstractCurrently, most of the mower conditioner is dependent on imports, but the imported equipment istoo expensive, and most producers cannot

3、afford it. Therefore developed a mower conditioner suitablefor Chinas national conditions for speeding up of alfalfa harvest mechanization, enhance theinternational competitiveness of Chinas grass industry has an extremely important role. The designinvolved a mountain walk-behind crushing machine ma

4、inly used in cutting alfalfa harvest slope, itssmall form, the required power is larger, with easy manipulation, small turning radius and moderateprice advantages.The rack is an important bearing on the mower conditioner member, during operation of the mowerby the various loads are eventually transm

5、itted to the rack. Therefore, the perfonnance of the framestructure is directly related to the success or failure of the vehicle design. In this paper, the researchgroup on the basis of existing research, study on the working principle of the mower conditionercomponents, measuring the size of the si

6、ze and quality, designed a suitable object of study the new rack.Entire rack with square tube welded together, its moderate size, quality, relatively light. By learningCATIA and ANSYS software, build a three-dimensional model of the rack, and the establishment of abeam element as the basic unit of r

7、ack finite element model. By post-processing finite element model,made its static performance analysis, checking the strength and stiffness of the rack.KEY WORDS: Mower conditioner, Chassis, Three-dimensional modeling, Static analysis摘 要错误!未定义书签。Abstract目录III第一章绪论11.1 研究的背景和意义11.2 国内外研究综述11.21 国外研究综

8、述11.22 国内研究综述21.3本论文主要研究内容3第二章山地手扶式切割压扁机机架的结构设计32.1 机架的设计要求42.2 机架上各总成布置方案42.3 机架材料的选择52.4 机架结构的设计52.41 机架结构的设计方法52.42 机架结构的设计53.1 CATIA的发展历程73.2 CATIA的基本功能概述93.3 机架三维模型的建立103.31 三维建模的注意事项103.32 应用CATIA建立机架三维模型10第四章机架有限元模型的建立124.1 机架有限元分析软件的选择124.2 机架三维模型的简化处理124.3 机架有限单元的选择134.4 机架网格的划分13第五章机架静力学分析

9、155.1 概述155.2 静态分析理论基础155.3 机架静态性能评价准则155.31 机架强度评价准则155.32 机架刚度评价准则165.4载荷和边界条件的施加165.41 载荷的施加165.42 边界条件的施加175.5计算结果及分析17第六章总结与展望196.1 总结196.2 展望19参考文献20致 谢错误!未定义书签。第一章绪论1.1 研究的背景和意义随着经济的快速发展，中国居民的食物结构快速变化，表现之一就是对草食动物及其相关制品的需求迅速增加，这一变化间接推动了整个饲料行业的发展。苜蓿作为一种优质牧草，是畜禽良好的维生素和蛋白质补充饲料，它不仅含有丰富的蛋白质、矿物质和维生素

10、等重要的营养成分,而且还含有动物所需的必需氨基酸、微量元素和未知生长因子。在相同的土地上，紫花苜蓿比禾本科牧草所收获的可消化蛋白质高2.5倍左右，矿物质高6倍左右，可消化养分高2倍左右。与其它粮食作物相比，单位面积营养物质的产量也较高。因此用苜蓿饲喂奶牛，不仅从源头上保证了牛奶的产量，而且保证了牛奶的质量，在“婴幼儿奶粉事件”之后，人们更加意识到大力发展苜蓿产业已成为奶牛养殖业健康高效发展的必由之路。近年来我国苜蓿需求量逐年加大，国产苜蓿无论从产量还是质量上均已无法满足国内市场需求，许多奶牛饲养场不得不花高价进口苜蓿。国外发达国家的苜蓿种植面积较大，苜蓿生产也已实现了机械化、规模化、专业化生产

11、，苜蓿的生产效率很高，其产品质量也很好。我国苜蓿产业几经沉浮，在2012年国家启动了 “振兴奶业苜蓿发展行动”之后，迎来了新的发展机遇。如今，在国家政策的支持下，我国大力发展苜蓿产业，积极引进国外先进技术和设备，加大了苜蓿机械的补贴力度，建设了多个大型优质的苜蓿生产基地，完善了技术服务体系，指导农民进行科学生产。虽然我国加快了苜蓿规模化生产的步伐，但目前我国苜蓿的种植仍以小规模分散种植为主体，这一方面是由于原先我国对苜蓿产业布局发展未进行长期战略性规划,许多地方苜蓿种植处于自发生产状态;另一方面是由于我国土地资源相对紧张，大部分良田都以种植粮食作物为主,苜蓿一般种植在山区、丘陵、盐碱地等贫瘩土

12、地，苜蓿生产布局因此相对比较分散。小规模的种植方式在一定程度上阻碍了我国苜蓿生产机械化的进程，这是由于农民不仅购买力有限，而且对技术的掌握能力也比较差，所以我国苜蓿生产要想实现机械化，不能单单依托于进口机械设备，而应加快研制适应我国国情的机械设备。进口机械虽技术完善，机具品种多，性能可靠，但价格昂贵，少则十几万元多则几十万元，与国产动力机械配套性能较差，生产组织管理水平要求高，且以大型机具为主，转弯半径大，需要地头长，能用于山区作业的小型机械数量并不多。切割压扁机作为苜蓿收获机械的一种，用其来收割苜蓿可保证所收获苜蓿草的质量，传统的割草机由于不带压扁装置，虽然能够完成收获作业，但由于苜蓿脱水干

13、燥时期长造成茎叶分离，蛋白质的损失很大，直接影响了苜蓿的品质，降低了农民的经济收入。因此设计一款简便、灵活，适合山地、梯田和小块地段的山地式手扶式切割压扁机是十分必要的。1.2 国内外研究综述1.21 国外研究综述国外牧草收获机械有200年左右的发展历史，其起步早、发展速度快，农业发达国家在该领域一直处于领先地位。1805年英国工程师托马斯噌拉克内特获得了第一分割草机的发明专利;1830年埃温马丁制造了类似于今天使用的手扶滚筒式的割草机。早期应用普遍的是往复式割草机，它适于收割天然牧草和种植牧草，具有割茬低而整齐，牧草损失少，所需拖拉机配套动力相对较小，机械造价相对较低，便于调整使用等优点。到

14、了 2()世纪7()年代各国开始研制使用旋转式割草机，其利用高速旋转的割刀对植株进行无支撑切割，具有结构简单，维护保养时间少，不需要磨刀和换刀等优点。近年来，欧美等天然草场面积较大的发达国家的收割设备更加成熟，压扁银的设计多种多样，结构参数也更合理，生产率提高很快。目前，国外现有的切割压扁机，按其切割部件的结构分可分为往复式和圆盘式；按其行走动力分可分为牵引式、半悬挂式、悬挂式、自走式；按照割草幅宽分可分为窄幅和宽幅式；按照压扁方式分又有橡胶辐、钢辐和锤片式之分。各种不同的割草压扁机有不同的作业使用条件。往复式切割器牧草机具历史悠久，其发展过程经历了从畜力到机引、从牵引到悬挂，生产效率在不断提高，具体表现在切割速度的提升和割幅的增加。圆盘式割草机比往复式割草机更适合于切割较高而较粗的作物，其工作平稳，但功率消耗较大，工作幅重割区大，机械造价相对较高，投资较局。国际著名的农机生产商如美国纽荷兰、约翰迪尔、凯斯公司，英国福格森公司，韩国成元公司，德国威格公司和前进公司的割草压扁机都已系列生产，这些设备无论在机械结构、动力配套、液压系统还是控制系统设计方面都处理的很成功，一些新的设计理论、最新科研成果的应用在这些机械上都有体现，例如在控制系统方面，单片机、可编