【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。膜回收的緊迫性、重要性,以及CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用。輪軸）進(jìn)行工作原理及結(jié)構(gòu)的理論研究。以ANSYS軟件為技術(shù)平臺(tái)，主要對(duì)挑膜。齒組及凸輪軸進(jìn)行了三維建模、強(qiáng)度分析及參數(shù)優(yōu)化。通過對(duì)主要部件的強(qiáng)度分

　　

【正文】 研制成4JSM1800 地膜聯(lián)合回收機(jī)。該機(jī)由 莖稈粉碎機(jī)和地膜回收機(jī)兩部分組成，能一次性完成莖稈粉碎和地膜回收。其挑膜齒形狀為圓孤型，挑膜齒與滾筒以鉸鏈相連，并由滾筒拖動(dòng) [9]。經(jīng)過 5輪修改后試驗(yàn)，該機(jī)構(gòu)撿膜性能較好，殘膜回收率達(dá) 84%。但該機(jī)型的機(jī)構(gòu)過于笨重，造價(jià)比較昂貴，尚需進(jìn)一步對(duì)主要部件的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高作業(yè)性能及可靠性。 圓弧型挑膜齒機(jī)構(gòu)的工作原理 弧形挑膜齒滾筒機(jī)構(gòu)主要由滾筒、凸輪盤、凸輪軸、挑膜齒桿組（六組）等構(gòu)成 (圖 3— 1所示 )。凸輪盤與凸輪軸通過普通平鍵聯(lián)接并固定在機(jī)架上，滾筒通過滾筒軸承 繞著與機(jī)架固聯(lián)的凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；而 挑膜齒桿組 經(jīng)滾筒上的鉸鏈由滾筒帶動(dòng) ,其支點(diǎn)在帶有凹弧的固定凸輪槽 上，其滾輪沿凸輪槽作滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 工作時(shí)，滾筒由驅(qū)動(dòng)輪經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，繞著機(jī)架固聯(lián)的心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，雙臂耙在滾筒拖動(dòng)下，其橫架沿凸輪輪緣滑動(dòng)。由于存在偏心距，運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈齒相對(duì)滾筒表面伸出、縮回。彈齒伸出，用于撿膜；彈齒縮回，用于脫膜。由于凸輪上的半徑為 的弧 GF的存在，使彈齒位于筒內(nèi)的區(qū)域增大，便于脫膜及集膜機(jī)構(gòu)的配置。 圓弧型撿膜齒滾筒工作時(shí) ,滾筒的旋轉(zhuǎn)方向與拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)方向相反 ,滾筒由驅(qū)動(dòng)輪經(jīng) 齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) ,繞著機(jī)架固聯(lián)的心軸轉(zhuǎn)動(dòng) ,經(jīng)滾筒上的鉸鏈帶動(dòng)弧形挑膜齒桿組，圓弧型撿膜齒桿組隨滾輪沿固定凸輪槽周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。 由于凸輪盤中心與滾筒中心存在偏心距，運(yùn)動(dòng)過程中挑膜齒桿組繞滾筒中心擺動(dòng)，使圓 弧型挑膜齒相對(duì)滾筒表面伸出、縮回。挑膜齒伸出 ,用于撿膜；挑膜齒縮回 ,用于脫膜。凸輪槽凹弧的存在 ,使圓弧型挑膜齒縮回滾筒內(nèi)的區(qū)域增大 ,有利于脫膜。隨挑膜齒的出土，殘膜同時(shí)被挑起 ,殘膜隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而向上輸送。當(dāng)挑膜齒桿組轉(zhuǎn)到滾筒右上方時(shí)，挑膜齒縮回滾筒，殘膜脫離并由推板送入集膜箱 [10]。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 22 下面就挑膜齒拾膜的過程 作一介紹： ①挑膜過程 挑膜過程就是挑膜齒入土后在土壤中運(yùn)動(dòng)的過程。在該過程中殘膜在挑膜齒齒端堆積，并且混有一些土壤和植株。這個(gè)過程越長，則混雜物越多。 ②上移送膜過程 送膜過程是挑膜齒將殘膜由地表送到集膜箱箱門處的過程，該過程直接影響收凈率和膜與雜物分離的效果。為了減少漏收量，以及減小殘膜纏繞工作部件的機(jī)會(huì)，采用了比較短的工作行程，帶來的問題是分土效果不好，這樣會(huì)使集膜箱內(nèi)存在一定量的土壤，但不影響正常工作。 ③回抽脫膜過程 回抽過程是把接進(jìn)箱門的殘膜送入箱內(nèi)，待下排挑膜齒轉(zhuǎn)到接近箱門處時(shí)，前排挑膜齒完成 回抽脫膜過程。 ④回程過程 當(dāng)挑膜齒運(yùn)動(dòng)至離開集膜箱箱口處一定距離之后進(jìn)入回程，完成挑膜齒的一次拾膜過程，開始下一次的拾膜動(dòng)作。 弧行挑膜齒滾筒的結(jié)構(gòu)分析 滾筒一周上排齒量的確定 為使機(jī)構(gòu)具有連續(xù)拾膜的功能，滾筒一周上應(yīng)具有適當(dāng)?shù)呐琵X量，滾筒一周上排齒量的多少，應(yīng)依據(jù)挑膜齒齒端 A 的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線確定 [19]。 圖 3— 1 滾筒機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 23 圖 32 挑膜齒 齒端絕對(duì)軌跡及其絕對(duì)劃土長度曲線 設(shè)挑膜齒入土深度為 h(其值常取 3～ 5cm),由圖 32,挑膜齒入土深度 h與其在土中劃過長度 Lm 間的關(guān)系為 : 00 )2(2 VthLhVtBL m ????? (31) 式中 ,t0表示挑膜齒從入土到出土所經(jīng)歷的時(shí)間 , )2(2 hLhB ?? 表示機(jī)器不動(dòng)時(shí) , 挑膜齒轉(zhuǎn)動(dòng) 1周的劃土長度。 為了確保撿膜的連續(xù)性 ,兩相鄰挑膜齒軌跡曲線位于土內(nèi)部分應(yīng)有一重迭量2? (圖 32),這樣 ,挑膜齒的有效劃土長度為 ??? mmp LL 。若在挑膜齒轉(zhuǎn)動(dòng) 1 周內(nèi) ,機(jī)架水平方向的位移為 0L , RVL ??? 220 ??,則滾一圓周上應(yīng)布置的挑膜齒數(shù)為： ??RLLn mp 20 ?? （ 32） 彈性挑膜齒齒間距的選定及實(shí)際配齒法 殘膜回收機(jī)工作性能的優(yōu)劣不僅與彈齒的形狀有關(guān)，而且與彈齒間的距離有著密切的關(guān)系。齒間距過小，拾膜率高，但不容易與大土塊分離，從而降低工作效率；齒間距過大，容易造成小塊殘膜漏撿，從而降低拾膜率 [20]。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 24 為了解決這一矛盾，機(jī)構(gòu)采用圖 33所示的錯(cuò)位配齒法，在此配齒法中，行內(nèi)齒間距 b,相鄰行齒位相錯(cuò) b/2,這樣，齒對(duì)膜的作用間距將是實(shí)際齒間距的一半，緩解了上述矛盾 [12]。 滾筒直徑和轉(zhuǎn)速的確定 機(jī)具作業(yè)時(shí) ,機(jī)組前進(jìn)的距離就是需要回收的殘膜的長度 ， 因此挑膜滾筒的直徑和轉(zhuǎn)速與機(jī)組的工作速度有關(guān)。試驗(yàn)表明，挑膜滾筒的線速度和機(jī)組的工作速度之比 λ 取值范圍在 ～ 之間效果最好 ,即挑膜滾筒的線速度略大于機(jī)組的工作速度。 挑膜滾筒的直徑可根據(jù)內(nèi)部機(jī)構(gòu)布置要求確定 。 但從試驗(yàn)結(jié)果看，如果直徑偏小則轉(zhuǎn)速就要偏高以滿足與機(jī)組的工作速 度的匹配關(guān)系 ,如此大量土壤和雜物被帶到脫膜位置，送入膜箱；如果 滾筒直徑大，挑膜齒齒端的線速度就大，雜物在自重的作用下避免了被滾筒和挑膜齒帶起，膜土分離效果好，減少了雜物特別是土壤進(jìn)入膜箱的數(shù)量 。但是滾筒的直徑不能過大，過大將大幅度增加滾筒自身的重量，從而使整機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，動(dòng)力消耗大 [21]。 根據(jù)多次試驗(yàn)的結(jié)果，取挑膜滾筒直徑 D為 600mm。 ＝機(jī)挑???? 機(jī)具作業(yè)速度取配套動(dòng)力的慢 5檔分別計(jì)算，工作速度分別為 和。 圖 24 彈性挑膜齒的配置圖 圖 33 彈性挑膜齒配置圖 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 25 m / s 1 9 m / h ?＝機(jī)? m / s 8 3 m / h ?＝機(jī)? 挑膜滾筒轉(zhuǎn)速為： ? ?機(jī)挑 ＝ ? 代入機(jī)具工作速度，計(jì)算得到滾筒轉(zhuǎn)速分別為： ＝挑 4n 45 r/min ＝挑 5n 67 r/min 根據(jù)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)兩個(gè)傳動(dòng)鏈輪。實(shí)際作業(yè)時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆N植模式和地塊作業(yè)條件確定工作速度，進(jìn)行選擇安裝，以獲得最佳工作效果。 結(jié)論 ①利 用凸輪盤曲線的適當(dāng)形式，可使挑膜齒在脫膜區(qū)域內(nèi)不伸出滾筒使脫膜方便可靠。 ② 凸輪盤的軌道有強(qiáng)制挑膜齒伸縮的作用，使挑膜齒伸縮可靠、故障少。 ③ 挑膜齒進(jìn)出滾筒的孔眼大小合適時(shí)，不夾殘膜，土漏進(jìn)漏出總量變化不大而且很少，不影響滾筒工作。 ④經(jīng)過田間試驗(yàn)，滾筒直徑為 600mm左右時(shí)，膜土分離效果較為理想 [14]。 ⑤利用錯(cuò)位配齒法，可避免撿收較大土塊和漏撿較小殘膜。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 26 4 基于的 ANSYS 建模 ANSYS 雖然是一個(gè)有限元分析軟件，但是它同樣具有三維建模的功能。但是它的建模存在 這非常大的缺陷，不能夠撤銷上步的操作。對(duì)于比較復(fù)雜的裝配件的繪制更實(shí)現(xiàn)的麻煩，那是因?yàn)樗鼪]有裝配功能及智能驅(qū)動(dòng)功能。用 ANSYS 建模的優(yōu)點(diǎn)在于：避免了由其他軟件向 ANSYS 轉(zhuǎn)化時(shí)所遇到的劃分網(wǎng)格出錯(cuò)的問題，這正是沒有用 UG 繪制三維圖形的原因。 建模前要對(duì) ANSYS 進(jìn)行一些設(shè)置：在 File 菜單中的 Change Directory 改變文件存放目錄（如 E: /part）； File 菜單中的 Change Jobname 改變文件的名字（如 tiao mo chi zu）。這些設(shè)置可以幫助我們很快的找到自己畫的零件圖，也不會(huì)造成文件在默認(rèn)的路徑中互相代替。 挑膜齒組的建模過程 定義工作文件的目錄、文件名和工作標(biāo)題 1選擇 Utility Menu / File / Change Directory 命令，出現(xiàn) Change Working Directory 對(duì)話框，選擇工作目錄為 E:/part，單擊確定按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 2選擇 Utility Menu / File / Change Jobname 命令，出現(xiàn) Change Jobnam 的對(duì)話框，在 [/FILNAM] Enter new jobname 輸入欄中輸入工作文件名tiao mo chi zu，并將 New log and error file 設(shè)置為 Yes，單擊 [OK]按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 定義單元類型 1 選擇 Utility Menu / Preprocessor / Element Type / Add/Edit/Delete 命令，出現(xiàn) Element Types 對(duì)話框，單擊 [Add]按鈕，出現(xiàn) Library of Element Types 對(duì)話框（如圖 41）。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 27 圖 41 Element Types 對(duì)話框 2在 Library of Element Types 復(fù)選框中選擇 Stuctural Solid,Brick 8node 185,在 Element type reference number 輸入欄中輸入 1，單擊 [OK]按鈕關(guān)閉該對(duì)話框（如圖 42）。 圖 42 Element Types 對(duì)話框 3單擊 Element Types 對(duì)話框上的 [Close]按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框。 創(chuàng)建三維模型 1設(shè)置顯示顏色 : 選擇 Utility Menu / PlotCtrls / Style / Reverse Video 命令。 2選擇 Utility Menu / Preprocessor / Modeling / Create / Volumes / Cylinder / Hollow Cylinder 命令，出現(xiàn) Hollow Cylinder 對(duì)話框。并在對(duì)話 框 中 輸入 以 下數(shù) 據(jù) :Wp x=0。 Wp y=0。 Rad 1=。 Rad2=。 Depth=1442；（如 43圖）：單擊 [OK]按鈕關(guān)閉對(duì)話框，生成一圓柱筒。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 28 圖 43 Hollow Cylinder 對(duì)話框 4選擇 Utility Menu / work plane /offset Wp by Increments 命令 ,打開offset Wp 對(duì)話框 ,在 Snaps 下的對(duì)話框中輸入 0,0,17。單擊 [OK]按鈕關(guān)閉對(duì)話框（如圖 44）。 圖 44 offset Wp 對(duì)話框 5以上述同樣的操作將坐標(biāo)系以 Y 軸為旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn) 90 度，將移動(dòng)后的坐標(biāo)定義為工作坐標(biāo)。 6 Utility Menu / Preprocessor / Modeling / Create / Volumes /Solid Cylinder 命令，出現(xiàn) Solid Cylinder 對(duì)話框，在對(duì)話框中依次輸入 0， 0，3， 20（如圖 45）所示：單擊 [OK]后生成一圓柱。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 29 圖 45 Solid Cylinder 對(duì)話框 7選擇 Utility Menu / work plane /offset Wp by Increments 命令 ,出現(xiàn) offset Wp 對(duì)話框，在 Snaps 下的對(duì)話框中輸入 64， 0， 0，單擊 [OK]關(guān)閉對(duì)話框 。 8選擇 Utility Menu / Preprocessor / Modeling / Reflect / Volumes命令，出現(xiàn) Reflect Volumes 對(duì)話框（如圖 46），選擇需要鏡相的實(shí)體，單擊 [OK]后出現(xiàn)另外一個(gè)對(duì)話框，選擇 YZ平面為對(duì)稱面進(jìn)行鏡像操作。 圖 46 Reflect Volumes 對(duì)話框 9以同樣的操作進(jìn)行多次鏡相得到（如圖 47）所示的實(shí)體。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 30 圖 47 挑膜齒組橫梁 10 選擇 Utility Menu / Preprocessor / Operate / Booleans / Subtract / Volumes 命令，出現(xiàn) Subtract Volumes 對(duì)話框，拾取圓柱體筒，單擊[OK]按鈕。出現(xiàn)另一 Subtract Volumes 對(duì)話框，拾取 12 個(gè)圓柱體，單擊 [OK]關(guān)閉對(duì)話框，生成挑膜齒橫梁，（如圖 48）。 圖 48 進(jìn)行布爾減運(yùn)算后的挑膜齒組橫梁 12選擇 Utility Menu / work plane /Offset Wp by Increments 命令 ,打開Offset Wp 對(duì)話框，在 Snaps 的輸入欄中輸入 960， 0， 0，然后以 X 軸為旋轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng) 90 度，單擊 [OK]按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 新疆大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè) 計(jì)） 31 13〉選擇 Utility Menu / Preprocessor / Model