【正文】 從研究課題的確定、課題研究工作的進(jìn)行到論文撰寫(xiě)、修改的過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都凝聚了導(dǎo)師大量的心血。優(yōu)化后,篩子平均加速度由降低到，故擺動(dòng)篩既降低了傷薯率又提高了生產(chǎn)效率和明薯率。圖624 曲柄轉(zhuǎn)速影響對(duì)比報(bào)告 表5 優(yōu)化分析結(jié)果Trial加速度a（）（m/s）（m/s）轉(zhuǎn)速n（r/min）2從表45可知：擺動(dòng)分離篩經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，擺動(dòng)分離篩不僅可以分離出大量土壤，使得土薯得到充分的分離，而且可以提高生產(chǎn)率。在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)條件的情況下，為達(dá)到最高生產(chǎn)率，故尋求最大推進(jìn)速度，即滿(mǎn)足所有條件下的、的最大值，如表4所示。圖616 優(yōu)化設(shè)計(jì)程序框圖 （6）優(yōu)化結(jié)果及分析①以曲柄半徑r為設(shè)計(jì)變量時(shí)：保持曲柄轉(zhuǎn)速不變，以曲柄半徑為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，重復(fù)56次的優(yōu)化試驗(yàn)后得出圖617至圖619優(yōu)化過(guò)程。故約束條件為：maximum value during simulation of baidongshai_velocity_X. (62)②篩面在Y方向上的速度盡可能小為了降低傷薯率，薯塊不應(yīng)跳離篩面，不能擁有過(guò)大的。即：。 圖67 曲柄轉(zhuǎn)速n變化時(shí)對(duì)篩面的影響 圖68 曲柄轉(zhuǎn)速n變化時(shí)對(duì)篩面的影響 圖69 曲柄轉(zhuǎn)速n變化時(shí)對(duì)篩面a的影響  圖610 r對(duì)x向速度的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 圖611 r對(duì)y向速度的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 圖612 r對(duì)a的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 圖613 n對(duì)x向速度的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 圖614 n對(duì)y向速度的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 圖615 n對(duì)a的設(shè)計(jì)分析報(bào)告 從上面的圖64～615可以看出，各參數(shù)取不同水平時(shí)，對(duì)篩面的加速度會(huì)有不同程度的影響。基本做法是：把其中的一個(gè)參數(shù)定義為設(shè)計(jì)變量(DesignVariable)，同時(shí)保持其余參數(shù)不變，通過(guò)一系列的仿真分析，根據(jù)設(shè)計(jì)分析報(bào)告判斷設(shè)計(jì)變量在其變動(dòng)時(shí)對(duì)篩面運(yùn)動(dòng)的影響。進(jìn)行1s，50步的仿真，得到擺動(dòng)分離篩的質(zhì)心加速度、隨時(shí)間變化的曲線如圖662所示。進(jìn)行參數(shù)化建模時(shí)，只對(duì)變化的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)篩面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都有影響，比如曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、連桿、篩面傾角以及前、后吊桿長(zhǎng)度，這些量發(fā)生變化都會(huì)導(dǎo)致篩面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，但其中有些參數(shù)的變動(dòng)可能對(duì)篩面運(yùn)動(dòng)的影響并不是很大，所以通過(guò)虛擬試驗(yàn)從多個(gè)參數(shù)中選擇出對(duì)篩面運(yùn)動(dòng)影響較為顯著的那些參數(shù)，把它們作為優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)變量。ax的正負(fù)變化可使篩面上的物料有向前和向后滑動(dòng)的趨勢(shì)；②ay影響物料的拋起和透篩運(yùn)動(dòng)，其值為正時(shí)，物料有被拋起的趨勢(shì)，其值為負(fù)時(shí)，物料有透篩的趨勢(shì)。由圖可知：①篩子質(zhì)心速度大致符合,的條件；②篩子質(zhì)心的合成速度在上下波動(dòng)，比較平穩(wěn)，有利于向后輸送馬鈴薯。分別對(duì)擺動(dòng)篩質(zhì)心點(diǎn)cm設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量，獲得了在一個(gè)周期內(nèi)沿篩面出料方向(x方向)、垂直于篩面方向(y方向)和其合成量的曲線圖。設(shè)置所需輸出后，經(jīng)過(guò)仿真分析，ADAMS/Solver求解之后．可獲得仿真分析輸出結(jié)果。 虛擬樣機(jī)的初步仿真分析建完模型后，可以對(duì)其進(jìn)行仿真分析了。在ADAMS/View模型界面中單擊菜單[Tools]→[Model Verify]，進(jìn)行模型自檢，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出自檢信息窗口(圖54)。(5)添加驅(qū)動(dòng)設(shè)定偏心輪為原動(dòng)件，在其旋轉(zhuǎn)副上創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(Rotational Joint Motion) Motionl，F(xiàn)unction(time)為。(4)添加約束副由于SolidWorks模型導(dǎo)入ADAMS后，模型中原有的裝配關(guān)系都已經(jīng)無(wú)效，故需要使用ADMAS中的布爾加運(yùn)算和約束副將它們連接起來(lái)，以定義物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)置重力加速度沿Y軸負(fù)方向。所以要在ADAMS中將零部件“裝配”成整體并設(shè)置實(shí)體模型的質(zhì)量特性，從而建立完整的虛擬樣機(jī)模型。圖51 建模仿真分析步驟 ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶(hù)可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析；另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)[12]。第五章 基于ADAMS軟件的虛擬仿真及優(yōu)化分析 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介虛擬樣機(jī)技術(shù)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)(指在某單一系統(tǒng)中零部件的CAD和FEA技術(shù))揉合在一起，在計(jì)算機(jī)上建造出產(chǎn)品的整體模型，并針對(duì)該產(chǎn)品在投入使用后的各種工作情況進(jìn)行仿真分析，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)[9]。 桿式分離裝置設(shè)計(jì)圖46 桿式分離裝置 分離裝置的三維實(shí)體建模用的是Solidworks三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，它提供了從二維到三維的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的概念、外觀、總體、結(jié)構(gòu)和零部件設(shè)計(jì)等功能。由于拖車(chē)是依靠收獲機(jī)拖拽而行駛的，底架便成為承受行駛中所產(chǎn)生的沖擊載荷以及能否安全的運(yùn)載土豆的重要結(jié)構(gòu)體，底架結(jié)構(gòu)制造精度的優(yōu)劣，將直接影響土豆的傷薯率。 拖車(chē)底架設(shè)計(jì)拖車(chē)底架為裝薯拖車(chē)的重要部分，它的設(shè)計(jì)廣泛的受到周?chē)h(huán)境的影響，凸起的地面以及持續(xù)的震動(dòng)要求它具有良好的簡(jiǎn)易的身軀和抗震性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)單行馬鈴薯收獲機(jī)械進(jìn)行收獲作業(yè)時(shí)，76%～80%的土壤要求在裝箱前分離，然而仍存在部分土壤。本文創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了較為可行的裝薯箱設(shè)計(jì)，它包括裝薯部分、桿式分離裝置、減震裝置、底架結(jié)構(gòu)以及地輪等。切秧器運(yùn)作原理如圖42所示。具體結(jié)構(gòu)如圖41所示。針對(duì)上述問(wèn)題，本文嘗試進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)：切秧器、拖掛式裝薯箱的設(shè)計(jì)。要求馬鈴薯塊莖在不跳離篩面的情況下, 向前滑動(dòng)的距離應(yīng)大于向后滑動(dòng)的距離。這些作用都是隨機(jī)的，無(wú)法用確定的力函數(shù)表達(dá)，從而給進(jìn)一步的分析帶來(lái)了困難。從上述方程可以看出，影響擺動(dòng)篩工作性能的主要參數(shù)是曲柄轉(zhuǎn)速和曲柄半徑。篩面傾角，擺動(dòng)方向角，擺動(dòng)方向與篩面夾角。由于篩上物料大部分是馬鈴薯塊莖，沒(méi)有足夠的土壤對(duì)薯塊進(jìn)行保護(hù)，故擺動(dòng)篩和篩上物的運(yùn)動(dòng)情況及相關(guān)參數(shù)與薯塊的損傷和篩分效率關(guān)系密切，需要合理確定擺動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。擺動(dòng)篩在偏心輪和連桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下擺動(dòng)，其功能是將桿條式升運(yùn)鏈上輸送來(lái)的物料(馬鈴薯塊莖及少量土壤)進(jìn)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(jī)器后面，在地面上鋪放成條。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)螺桿在調(diào)節(jié)螺母的控制下上下移動(dòng)起到滑塊的作用，并且能夠在要求位置實(shí)現(xiàn)靜止。 挖掘鏟主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有鏟刃斜角、鏟寬和鏟長(zhǎng)。挖掘鏟所有鏟片的上表面共面, 鏟尖共線, 鏟片間距為20mm,挖掘鏟總寬度為680mm。若鏟片數(shù)量為5個(gè)，單個(gè)鏟片寬度為100mm，長(zhǎng)度為250mm，鏟刃傾斜角度，鏟面傾角為，鏟間間隙為25mm。多片鏟在工作發(fā)生局部磨損時(shí)，更換方便維修成本低。⑤輸出端與升運(yùn)鏈承接端相對(duì)位置合理, 能保證土、薯順暢輸送。要滿(mǎn)足這一原則, 必須做到:①鏟面傾角可合理設(shè)置。作業(yè)時(shí)，利用懸掛機(jī)構(gòu)將作業(yè)機(jī)降下使其工作部件滿(mǎn)足播深要求。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和收獲機(jī)懸掛架構(gòu)成一個(gè)空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂面和水平面的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。SolidWorks可以以IGES格式、STEP格式和Parasolid格式將輸出的裝配體文件讀入ADAMS/View。首先完成各零件的三維建模，再通過(guò)裝配功能將零件模型依據(jù)霉部件之間的裝配關(guān)系，添加相應(yīng)裝配約束(如同軸、平行、重臺(tái)等)進(jìn)行模擬裝配，最后裝配各零部件生成整機(jī)的實(shí)體模型，在此過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行干涉檢查。作業(yè)時(shí)，挖掘鏟3進(jìn)入土壤后，莖稈、薯塊及土壤等的混合物一起被掘起，并沿鏟面向后滑移被輸送到桿條式升運(yùn)鏈6上，經(jīng)抖動(dòng)、疏松、振動(dòng)、破碎，使小于輸送鏈桿條間距的土塊和夾雜物被篩下，落到桿條鏈下部壟溝內(nèi)。該機(jī)主要為60～65馬力拖拉機(jī)配套適用，在成熟的馬鈴薯地上可一次完成挖掘、薯塊分離、鋪條等聯(lián)合作業(yè)，具有結(jié)構(gòu)輕巧、工作平穩(wěn)、挖掘薯塊完好、擺放整齊、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)虛擬試驗(yàn)尋找出影響分離裝置篩分性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。獲得了收獲機(jī)參數(shù)化模型，完成了擺動(dòng)分離篩篩分性能關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化，提供了一種馬鈴薯收獲機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 本課題研究的目的與意義本課題主要是針對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)械存在的土薯分離效果不好，明薯率較低，馬鈴薯?yè)p傷較重等問(wèn)題，在現(xiàn)有機(jī)型基礎(chǔ)上不斷攻關(guān)完善，對(duì)分離裝置工作原理進(jìn)行分析研究，對(duì)影響其工作性能的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)較好的土薯分離效果和降低馬鈴薯的損傷。m)，要求分離掉的土壤達(dá)7080％，工作可靠，對(duì)薯塊的損傷小，并在分離的同時(shí)