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旋耕机己作为我国农业生产主要的耕作机械之一,刀片是旋耕机的重要组成部分,其性能直接影响旋耕机工作性能。随着旋耕机功率的增大、转速的提高,对刀片的性能要求也越来越高。广西地处丘陵地带,土壤含沙石较多,旋耕机刀片碰撞石块、树头时有发生,导致小型旋耕机刀片变形断裂破坏。因此,研究旋耕机刀片的破坏机理及其设计新的刀片缓冲装置,对提高旋耕机刀片的工作寿命、减少旋耕机运行故障具有重要意义。
论文首先采用ANSYS和ADAMS软件建立旋耕机——石块土壤系统模型,通过物理样机试验来验证虚拟样机模型正确。在ADAMS中进行动力学仿真,得到旋耕机刀片碰撞石块的接触力和扭矩。然后在ADAMS中单独建立刀片受力模型,研究了刀片的破坏机理。结果表明:刀片受到的应力超过45号钢许用应力值,导致刀片容易变形破裂。最后对刀片和刀座进行结构优化,设计一个由刀片、刀座、柱销和半圆形片弹簧组成的缓冲装置,给刀片预载200N·m扭矩,通过仿真分析,刀片能够顺利切割土壤,当刀片碰撞石块后,刀片能够缓冲并绕过石块工作,改进后的刀片和片弹簧均未变形破环,说明设计的缓冲装置合理,满足了工作要求,并且提高了刀片工作的寿命。