基于虚拟样机动力学仿真大豆扶禾器参数优化.pdf

第28 卷 第18 期 农 业 工 程 学 报 Vol.28 No.18 2012 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2012 23 基于虚拟样机动力学仿真的大豆扶禾器参数优化 陈海涛，顿国强 （东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030） 摘 要：针对大豆扶禾器因结构及作业参数不合理而造成割台损失增加的问题，在大豆植株性状及秸秆材料物理 性能测定的基础上，应用 Solidworks 软件虚拟设计了大豆植株及扶禾器，并应用机械系统动力学仿真软件 MSC.ADAMS 构建其三维运动仿真模型，实现了在 ADAMS/View 环境下扶禾过程的运动仿真。利用 Design-Expert6.0.10 软件，采用二因素三水平正交试验方法，以作业速度及扶禾器倾角为影响因素，以扶禾器对植 株x （作业方向）、y （垂直向上）、z （水平向左）三轴方向作用力为目标函数表征扶禾性能及割台损失，对影响扶 禾性能的参数进行优化模拟试验研究，并进行了田间验证试验。结果表明，当作业速度为0.9 m/s ，扶禾倾角为22° 时，扶禾器对大豆植株作用力x 轴52.3 N 、y 轴73.2 N 、z 轴95.9 N ，扶禾效果最好且割台损失率 1.19%。该研究 为大豆扶禾器设计提供了理论参考。 关键词：农业机械，优化，速度，大豆，扶禾器，虚拟技术，碰撞 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.18.004 中图分类号：S225.6 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-18-0023-07 陈海涛，顿国强. 基于虚拟样机动力学仿真的大豆扶禾器参数优化[J]. 农业工程学报，2012，28(18)：23－29. Chen Haitao, Dun Guoqiang. Optimization of parameters for soybean lifter based on dynamic simulation of virtual prototype[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 20 12, 28(18): 23 －29. (in Chinese with English abstract) 中国各地大豆的种植模式和品种差异很大,本文 0 引 言 以东北主产区典型的65 cm 行距的 “垄三栽培”模 目前，采用传统的设计方法进行扶禾器的研究 式为对象，进行大豆扶禾器参数优化虚拟试验研究。 开发过程要经过样机设计及试制、田间试验、改进 通过对东北农业大学香坊农场收获期的东农44、 设计、再试制、再试验等多个步骤和环节，这一过 东农50 和东农54 3 种大豆材料进行植株性状及秸秆物 程一般需要凭借设计者的经验，通过理论分析和试 理性能参数测量，应用Solidworks 及机械系统动力学 验来完成，不能很好地量化分析说明问题，结果具 仿真分析软件Adams 建立大豆植株力学模型及对影响 [1-4] 有近似性 。近年来，国内外学者采用虚拟样机技 大豆扶禾效果的结构参数和作业参数进行虚拟试验， 术对水稻、甘蔗、芦苇等扶禾器进行了设计研究。 对扶禾过程进行动力学仿真。利用design-expert6.0.10 利用虚拟样机技术对扶禾器进行虚拟试验研究，能 软件，采用二因素三水平正交试验方法优化扶禾器的 够更好地分析研究其关键技术，并且节约物理