【摘 要】
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我国对苜蓿的需求量巨大,是畜牧业和奶业持续稳定发展的重要保障。甘肃省是我国苜蓿种植较多的省份之一,但种植地形多为丘陵山地,存在种植地块小且有坡度,机具转弯困难等现状,主要靠人工收获,机械化水平低。因此,本文设计了一种小型前驱式苜蓿刈割压扁机,主要对切割装置和压扁装置进行设计研究,通过计算机软件分析检验整机的工作性能和设计参数的合理性。主要研究内容如下:（1）根据苜蓿的收获特点和机具设计要求,对小型
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我国对苜蓿的需求量巨大,是畜牧业和奶业持续稳定发展的重要保障。甘肃省是我国苜蓿种植较多的省份之一,但种植地形多为丘陵山地,存在种植地块小且有坡度,机具转弯困难等现状,主要靠人工收获,机械化水平低。因此,本文设计了一种小型前驱式苜蓿刈割压扁机,主要对切割装置和压扁装置进行设计研究,通过计算机软件分析检验整机的工作性能和设计参数的合理性。主要研究内容如下:（1）根据苜蓿的收获特点和机具设计要求,对小型前驱式苜蓿刈割压扁机完成整体方案设计。整机主要由机架、切割装置、压扁装置、传动机构、悬挂装置等组成;结合切割和压扁装置的结构,设计传动系统并计算主要工作部件的消耗功率;在Solid Works中完成机具的三维建模,并对其工作原理进行分析。（2）完成切割装置的结构和关键部件设计,对苜蓿刈割过程进行研究。选用上传动旋转式切割器并进行设计分析,确定的主要参数有:机具割幅为1.75m,刀盘直径为795mm,两刀盘中心距为855mm,刀盘转速为1800r/min;通过对割刀数量的理论计算和刀盘间重合区域的研究,验证切割器参数设计的合理性和收获过程不会发生漏割现象;通过对割刀进行运动学和动力学分析,表明刀盘转速越快或割刀刀刃越长,割茬断面越平整。（3）确定压扁装置的结构和关键部件的设计,对苜蓿压扁过程进行研究。压扁辊选用一对人字形橡胶压扁辊,其有效工作长度为700mm;采用支撑连杆、调节支架和弹簧组合方式控制从动辊的移动;通过苜蓿未喂入和到达辊间时的两种状态进行受力分析,完成拉伸弹簧和压缩弹簧的选型计算,并分别进行稳定性、疲劳强度和振动验算,满足承载压力要求,能配合苜蓿喂入量自动调节辊间间隙。（4）完成关键部件的仿真分析。应用ADAMS软件模拟分析切割器在起伏地面作业情况,得出割刀以一定频率和振幅波动前进,可以保证割茬高度一致;利用ANSYS Workbench软件对立轴进行静力学和模态分析,静力学分析表明受到最大应力为57.941MPa,刚度和强度满足要求;模态分析结果可知,立轴工作时与外部激励不会发生共振现象;对压扁辊进行随机振动分析,得到3σ下的应力最大值为93.79MPa,发生率为99.73%,有较大的安全裕量;在Fluent中对前置双圆盘进行气流场分析,结果表明双圆盘在高速转动作业时,边缘处的流速最大,并且两圆盘中间能形成气流场,对苜蓿收获有扶持和输送作用。（5）基于虚拟样机,设计刀盘转速、割刀伸出刀盘长度和机具前进速度对重割率影响的优化仿真试验。以刀盘转速、前进速度和割刀伸出刀盘长度为试验因素,重割率为试验指标,设计三因素三水平虚拟正交试验,试验结果表明影响重割率的主次顺序为:刀盘转速＞前进速度＞割刀伸出刀盘长度,确定重割率的最优作业参数组合为:刀盘转速为1800r/min,割刀伸出刀盘长度为50mm,前进速度为3.2m/s。
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