残膜清理滚筒运动学、动力学、强度及优化研究
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摘要
本文在分析了目前残膜回收及残膜回收机的现状及存在的主要问题,在4JSM—1800 棉秸杆切碎及残膜回收联合作业机研究的基础之上,运用可视化虚拟设计、有限元分析、优化、仿真等技术手段,针对机具的核心部件——滚筒部件进行研究,并辅以实地测试验证,为残膜清理滚筒的结构工艺及参数设计提供技术依据。为此本课题主要从以下几方面进行了研究:
1. 运用“弧线往复式挑膜”机构运动原理,对滚筒部件——弧形挑膜齿进行了运动学,动力学及工艺结构参数的研究,并用MATLAB 进行仿真,得到了弧形挑膜齿运动轨迹及残膜相对挑膜齿的速度等规律。
2. 运用虚拟设计方法,以UG NX、ANSYS 有限元分析软件为技术平台,对弧形挑膜齿杆组和滚筒凸轮轴进行了结构强度分析及工艺结构的研究。
3. 对残膜清理滚筒凸轮轴进行了实地静态、动态应力测试和分析,为残膜清理滚筒的运动、结构强度及工艺参数设计提供重要参考依据。
4. 对一种新的拓扑优化方法——iBone 继续进行应用研究,并对残膜清理滚筒主要部件挑膜齿进行了结构拓扑优化,并与实际构件进行对比分析。
通过以上几方面的内容研究旨在探寻滚筒部件更佳的运动学、动力学及结构参数,为滚筒式残膜回收机械化研究工作提供重要理论依据。
In this paper, the present conditions and the main problem of the existences of the plastic film residue collecting and its collector machine are analyzed. Based on the study on the 4JSM—1800 type cotton stem-cutting and plastic film residue-collecting teamwork machine, the study on the key work parts of the machine cylinder applying visualized virtual design, finite element analysis, optimization and simulation technologies are conducted. Field investigation has been carried out to provide important references for the structure techniques and parameter design of the plastic film residue-collecting cylinder. For these purposes, mainly from following study on several aspects are conducted in this paper.
1. Researches have been carried out on the kinematics, dynamics and technologic parameters of the cylinder working parts—Arc spring-finger using the machine movement principle for the arc spring-finger ’s plastic film residue picking-up. The rule of the arc spring-finger ’s movement track and the velocity, which plastic film residue relatives to the arc spring-finger, has been gained using MATLAB simulation.
2. On the basis of the UG NX and ANSYS software, the research on the static structural strength and technologic structure of the arc spring-finger components and the cylinder camshaft using virtual design method are carried out.
3. The static and dynamic stress tests and analysis of the cylinder camshaft provided important references for the movement, structural strength and technologic parameters of the plastic film residue-collecting cylinder.
4. Continuing to research on iBone—a new topology optimization method, which has been applied to the arc spring-finger’s optimization and contrast its result with the factual structure.
1. 运用“弧线往复式挑膜”机构运动原理,对滚筒部件——弧形挑膜齿进行了运动学,动力学及工艺结构参数的研究,并用MATLAB 进行仿真,得到了弧形挑膜齿运动轨迹及残膜相对挑膜齿的速度等规律。
2. 运用虚拟设计方法,以UG NX、ANSYS 有限元分析软件为技术平台,对弧形挑膜齿杆组和滚筒凸轮轴进行了结构强度分析及工艺结构的研究。
3. 对残膜清理滚筒凸轮轴进行了实地静态、动态应力测试和分析,为残膜清理滚筒的运动、结构强度及工艺参数设计提供重要参考依据。
4. 对一种新的拓扑优化方法——iBone 继续进行应用研究,并对残膜清理滚筒主要部件挑膜齿进行了结构拓扑优化,并与实际构件进行对比分析。
通过以上几方面的内容研究旨在探寻滚筒部件更佳的运动学、动力学及结构参数,为滚筒式残膜回收机械化研究工作提供重要理论依据。
In this paper, the present conditions and the main problem of the existences of the plastic film residue collecting and its collector machine are analyzed. Based on the study on the 4JSM—1800 type cotton stem-cutting and plastic film residue-collecting teamwork machine, the study on the key work parts of the machine cylinder applying visualized virtual design, finite element analysis, optimization and simulation technologies are conducted. Field investigation has been carried out to provide important references for the structure techniques and parameter design of the plastic film residue-collecting cylinder. For these purposes, mainly from following study on several aspects are conducted in this paper.
1. Researches have been carried out on the kinematics, dynamics and technologic parameters of the cylinder working parts—Arc spring-finger using the machine movement principle for the arc spring-finger ’s plastic film residue picking-up. The rule of the arc spring-finger ’s movement track and the velocity, which plastic film residue relatives to the arc spring-finger, has been gained using MATLAB simulation.
2. On the basis of the UG NX and ANSYS software, the research on the static structural strength and technologic structure of the arc spring-finger components and the cylinder camshaft using virtual design method are carried out.
3. The static and dynamic stress tests and analysis of the cylinder camshaft provided important references for the movement, structural strength and technologic parameters of the plastic film residue-collecting cylinder.
4. Continuing to research on iBone—a new topology optimization method, which has been applied to the arc spring-finger’s optimization and contrast its result with the factual structure.
引文
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