【正文】 情況以及作業(yè)機工作部件的運動規(guī)律，并確定主要參數(shù)，進而尋找滿足工作要求的懸掛機構(gòu)的最佳工作參數(shù)。③不易纏掛秧莖。（1）一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，以達到減少阻力的目的。其結(jié)構(gòu)如圖31所示： 圖32 挖掘鏟 為了保證鏟刃的自動清理功能，鏟刃的傾斜角度可由受力確定，使土壤在鏟刃上的滑切力能克服摩擦力，即： (31)式中：為作用于鏟刃上的阻力；為 鏟刃上的正壓力；為鏟刃上的滑切力；為鏟刃與土壤之間的摩擦力，且，為摩擦角。 挖掘鏟角度調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計挖掘鏟及其角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖33所示。挖掘鏟及其角度調(diào)節(jié)機構(gòu)與機架下邊框聯(lián)接。綜合研究成果, 本設(shè)計單個鏟片鏟刃斜角取為55,鏟片寬度取為112mm。挖掘過程為：鏟刃切開土壤薯層，將薯壟崛起，薯壟沿平面鏟向上滑行，經(jīng)過剪切破裂到過渡桿條，桿條進一步拱碎土壤，下層疏松的土壤開始下漏，得到的松碎土薯沿曲面桿條順向進入輸送、分離裝置。 擺動篩的工作過程擺動篩在偏心輪和連桿機構(gòu)的帶動下擺動，其功能是將桿條式升運鏈上輸送來的物料(馬鈴薯塊莖及少量土壤)進行二次篩分，使篩上的大部分泥土落到篩下，而馬鈴薯塊莖被送到機器后面，在地面上鋪放成條。擺動篩吊掛在兩對吊掛桿上，組成雙搖桿機構(gòu)，在曲柄連桿機構(gòu)的驅(qū)動下作往復(fù)擺動。連桿長度遠大于曲柄半徑，故該機構(gòu)可看成是做振幅為A=2r(r為曲柄半徑)簡諧振動的直線振動篩。篩上物的運動情況關(guān)系著擺動篩的篩分效率和處理能力，因此需要分析篩上物的運動特性，找出影響篩上物運動的參數(shù)，從而為合理選擇擺動篩的運動參數(shù)和達到良好的篩分效果提供依據(jù)。篩上物料的運動狀態(tài)直接影響振動篩的篩分效率和處理能力, 所以為了合理選擇振動篩的運動參數(shù), 需先分析篩上物料的運動特性。一般認為馬鈴薯損傷率, 因此要求篩子質(zhì)心點運動的合成加速度平均值,篩子質(zhì)心點運動的x方向速度,y方向速度[8]。切秧臺呈三角狀，被切割的秧蔓將沿著切秧刀擺放方向向后滑移，從而在車體前行過程中達到切割秧蔓和將其置于車體兩側(cè)的目的。其中鋸齒齒向與齒刀齒向相反，齒刀齒向與行駛方向反向，便于滑切。讓其既符合當(dāng)今我國馬鈴薯收獲的現(xiàn)狀，又能夠?qū)崿F(xiàn)多工序收獲過程，提高效率、節(jié)省人力。底架結(jié)構(gòu)與車體鉤式相連，單行收獲完畢后可取下裝薯箱并屯薯后繼續(xù)進行之后工作。裝薯箱結(jié)構(gòu)如圖43所示。底架采用普通碳素銅管經(jīng)過焊接、組合而成。圖45 拖車底架模型 拖車底架后叉管結(jié)構(gòu)猶如自行車后下叉管，組成后叉管的叉骨及分別位于叉骨兩端的勾爪及接頭與叉骨是一體成型的相互連接，減省了后叉管的加工程序，降低了成本，增強后叉管的強度。在拖車行駛過程中，車體存在著較大的震動，對馬鈴薯的損害較大，故桿條采用橡膠制作。機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件ADAMS(AutomaticDynamic AnalysisofMechanical System)，是由美國MechanicalDynamicsInc公司研制開發(fā)的集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機分析軟件，是世界上目前使用范圍最廣的機械系統(tǒng)仿真分析軟件。首先在ADAMS中建立仿真模型，然后通過仿真研究篩面加速度大小和方向的變化規(guī)律，再利用ADAMS的研究工具研究機構(gòu)各參數(shù)變化對篩面加速度的敏感程度，根據(jù)敏感程度的大小確定出擺動分離篩機構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)。 圖52 馬鈴薯收獲機擺動篩機構(gòu) 圖53 ADAMS中導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置 (2)設(shè)置建模環(huán)境在ADAMS/View模塊中，選用笛卡爾坐標(biāo)系(Cartesian)作為全局坐標(biāo)。(3)添加材料屬性模型的各個零件添加材料屬性。再用布爾加運算將擺動分離篩部裝的各個零件組合，仿真時使它們成為一個整體一起運動。自檢是檢查模型中不恰當(dāng)?shù)倪B接和約束、沒有約束的構(gòu)件、無質(zhì)量構(gòu)件、樣機的目由度等。 圖54 模型自檢信息窗口 圖55 馬鈴薯收獲機仿真模型 這樣建立了完整的虛擬樣機模型(圖55)?？蛇x回放工具回放仿真過程。圖56為樣機模型經(jīng)仿真分析后，在后處理模塊中繪制的仿真分析輸出結(jié)果，即擺動篩質(zhì)心的位移、速度、加速度曲線圖。 圖510 三者位移對比圖 圖57 篩面質(zhì)心點x方向位移圖 圖58 篩面質(zhì)心點Y方向位移圖 圖59 篩面質(zhì)心點合成位移圖 由圖可知：①篩子質(zhì)心在X方向的位移遠遠大于在y方向的位移，使得篩上物更易于拋出機體；②篩子質(zhì)心的合成位移比較平穩(wěn)，有利于避免過大的傷薯率。質(zhì)心點X方向的加速度、y方向的加速度和合成加速度a如圖515至518所示。第六章 馬鈴薯收獲機仿真優(yōu)化設(shè)計 虛擬試驗與優(yōu)化虛擬試驗就是在軟件環(huán)境中對虛擬樣機模型進行仿真試驗，來研究對虛擬樣機影響較大的參數(shù)以及影響的程度。在分析過程中，只需改變模型中的有關(guān)參數(shù)值，ADAMS就可以自動地更新整個樣機模型。 (2)參數(shù)化驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動Motion1參數(shù)化的表達式為：DV_1time。在設(shè)計研究過程中，對某個設(shè)計參數(shù)在一定范圍內(nèi)取若干值，然后每次取不同的設(shè)計參數(shù)值自動地進行一系列的仿真分析，完成設(shè)計分析后報告各次分析的結(jié)果，分析設(shè)計參數(shù)的影響。圖63為設(shè)計研究對話框。表3 設(shè)計研究結(jié)果設(shè)計變量初始值敏感度DV_1曲柄半徑r(m)DV_2曲柄轉(zhuǎn)速n(r/min)300 優(yōu)化分析(1)設(shè)計變量的選擇對物料運動狀態(tài)影響最大的就是篩面加速度的大小和方向，由設(shè)計研究結(jié)果可知篩面加速度主要決定于擺動分離篩機構(gòu)的兩個參數(shù)：曲柄轉(zhuǎn)速n和曲柄半徑r。從而減小了馬鈴薯塊莖與篩面的摩擦，使馬鈴薯塊莖的損傷降低。其優(yōu)點是對目標(biāo)函數(shù)的性態(tài)無特殊要求，程序設(shè)計較易實現(xiàn)且使用方便，由于可行搜索方向是從許多隨機方向中選擇的使目標(biāo)函數(shù)下降最快的方向，加之步長還可以靈活變動，所以此算法的收斂速度也比較快[15]。在優(yōu)化過程中a、以及r的變化趨勢如圖620至623所示，下面對優(yōu)化出的各類曲線圖展開分析。其中曲柄轉(zhuǎn)速對應(yīng)關(guān)系為：45——240r/min；——；——；——；——350r/min。（2）建立了擺動分離篩的虛擬樣機模型，并通過參數(shù)化模型完成了優(yōu)化分析，得出了關(guān)鍵參數(shù)，即曲柄轉(zhuǎn)速n和曲柄半徑r。（2）本文沒考慮馬鈴薯塊莖的彈性、殘余根系的牽連、土壤和空氣對馬鈴薯運動的影響，在今后應(yīng)考慮它們對擺動分離篩的篩分性能的影響。導(dǎo)師給予我的循循善誘的指導(dǎo)和鞭策，使我在科學(xué)研究的道路上得以提高和進步，在此向于老師致以崇高的敬意和深深的感謝!在這一年的學(xué)習(xí)和論文的撰寫過程中，得到了碩士研究生顧興通、李莎莎，以及劉寧寧、趙玲玉、馬新凱、王旭光、王傳果、常祥、彭雪峰等同學(xué)的熱情幫助，在此表示由衷的謝意!參考文獻（1） 單愛軍,劉俊杰,[J].農(nóng)機化研究,2006, (4) :1920（2） :馬鈴薯機械的世界隱形冠軍[J].當(dāng)代農(nóng)機，2007，（8）：34～35（3） —1/2 型馬鈴薯(塊莖類)挖掘機[J]. 南方農(nóng)機 , 2004,(04):29（4） 劉俊峰,楊欣,馬躍進, 型馬鈴薯收獲機的設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2004,35(02):183186（5） [J].農(nóng)村百事通,2005,(21):27（6） [D]，呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009（7） 國農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊(下冊)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)技術(shù)出版社，2007．1086（8） 楊欣. 4V1A型馬鈴薯挖掘機設(shè)計及性能分析[D]，保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001（9） 王國強，張進平，馬若丁．虛擬樣機技術(shù)及其在ADAMS上的實踐【M】．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002．1（10） 鄭建榮．虛擬樣機技術(shù)入門與提高【M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．前言頁l（11） 陳立平，張云清，任衛(wèi)群，覃剛等．機械系統(tǒng)動力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用教程【M】．北京：清華大學(xué)出版社，2005．76（12） 鄭建榮．虛擬樣機技術(shù)入門與提高【M】．北京：機械工業(yè)出版社，2002．2（13） 陳立平，張云清，任衛(wèi)群，覃剛等．機械系統(tǒng)動力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用教程【M】．北京：清華大學(xué)出版社，2005．131（14） 鄭建榮．虛擬樣機技術(shù)入門與提高【M】．北京：機械工業(yè)出版社，2002．154（15） 韓林山．機械優(yōu)化設(shè)計【M】．鄭州：黃河水利出版社，2003．96～97