【摘 要】
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秸秆可以作为饲料、有机肥料和生物质燃料,但因储存方法不当,导致大量的秸秆无法被高效利用,造成资源的极大浪费。我国每年农作物秸秆产出量极大,为了提高秸秆资源的利用率,有效解决秸秆包膜及其长期储存问题十分迫切。一般来说,方草捆的密度比圆草捆密度大,且方便运输和堆垛储存,国内对圆草捆包膜技术的研究已相对成熟,而对方草捆的包膜技术的理论研究则甚少。为此,针对方草捆包膜的技术难题,设计了集方草捆夹持、自转、
【基金项目】
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安徽工程大学、安徽理工大学和安徽科技学院三校联合承担的安徽高校协同创新项目:新型自驱动式秸秆打捆机的研发与应用（GXXT-2019-021）；
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秸秆可以作为饲料、有机肥料和生物质燃料,但因储存方法不当,导致大量的秸秆无法被高效利用,造成资源的极大浪费。我国每年农作物秸秆产出量极大,为了提高秸秆资源的利用率,有效解决秸秆包膜及其长期储存问题十分迫切。一般来说,方草捆的密度比圆草捆密度大,且方便运输和堆垛储存,国内对圆草捆包膜技术的研究已相对成熟,而对方草捆的包膜技术的理论研究则甚少。为此,针对方草捆包膜的技术难题,设计了集方草捆夹持、自转、包膜一体化的自走式打捆机翻转缠绕机构,通过夹持托辊机构极限位置仿真分析有效解决了成型草捆尺寸匹配问题,通过翻转缠绕机构关键部件CAE分析与结构优化达成了整机轻量化目标。主要研究内容和创新点如下:（1）翻转缠绕机构方案创新。为实现方草捆夹紧定位、自转的功能,设计了曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构;为保证全方位对方草捆包膜,设计了旋转机构。确定翻转缠绕机构总体设计方案之后,对其各部件,如夹持托辊机、构拉伸供膜机构、转臂等进行结构参数设计并使用三维绘图软件UG进行建模和虚拟装配。（2）夹持托辊机构仿真分析。建立夹持托辊机构的相关数学模型,对模型添加约束和仿真参数,在ADAMS中进行仿真分析,仿真结果表明:夹持托辊机构的运动范围,满足将一定尺寸范围内的方草捆夹持、托起的功能要求。夹持托辊机构各个部分提升臂、托辊、托辊支架之间能协调运动,使方草捆在托辊上自转,实现方草捆全方位无遗漏包膜。（3）翻转缠绕机构关键部件CAE分析与结构优化。使用ANSYS软件对关键部件进行了力学分析,验证所设计的结构在实际工况的情况下是否能够能满足材料的强度和刚度要求,其次分析部件的固有频率,结果显示与外部激励频率不发生共振;在CAE分析的基础上再进行拓扑优化,进一步,将优化后的模型后,再次进行静力学分析,验证了优化后的模型其刚度强度仍能满足应用的力学性能要求,且更加合理,达到了轻量化的目的。
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