【摘 要】
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牧草作为发展畜牧业的基础,是一种宝贵的自然资源。近年来随着我国畜牧行业的快速发展,牧草短缺问题也日益凸显,造成这一问题的主要原因便是牧草收获机械化程度低,由于牧草具有松散的物理特性,在运输收获过程中要面临成本高,占地空间大等问题,降低了利润空间,无法形成规模化生产,以供应畜牧业发展。使用大方捆打捆机将牧草压缩成高密度草捆成为解决当前牧草收获难题的有效途径。预压缩机构是大方捆打捆机核心机构之一,其作
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牧草作为发展畜牧业的基础,是一种宝贵的自然资源。近年来随着我国畜牧行业的快速发展,牧草短缺问题也日益凸显,造成这一问题的主要原因便是牧草收获机械化程度低,由于牧草具有松散的物理特性,在运输收获过程中要面临成本高,占地空间大等问题,降低了利润空间,无法形成规模化生产,以供应畜牧业发展。使用大方捆打捆机将牧草压缩成高密度草捆成为解决当前牧草收获难题的有效途径。预压缩机构是大方捆打捆机核心机构之一,其作业效果直接影响到大方捆打捆机性能,国内大方捆打捆机预压缩机构多是采用小拨叉配合大拨叉作业,普遍存在结构复杂、功耗大、作业效率低和拨叉运动轨迹不合理等问题。针对上述问题,本文设计了一种适用于大方捆打捆机的预压缩机构,利用单拨叉双模式切换作业实现牧草的预压缩与抛送,通过运动分析、仿真模拟以及田间试验验证了预压缩机构设计的合理性,主要研究内容如下:（1）针对预压缩机构存在的问题,根据大方捆打捆机工作原理和实际作业需求,开发了基于曲柄摇杆机构的单拨叉双模式切换作业的压缩拨叉,通过配合模式切换装置,实现了对牧草的预压与抛送作业,简化了预压缩机构,为大方捆打捆机预压缩机构的设计提供了理论支持。（2）为了解预压缩机构压缩拨叉各杆件之间的运动关系,利用解析法对其进行运动分析,建立了压缩拨叉在压草过程和抛草过程中的位置、速度以及加速度变化模型,并根据压缩拨叉各杆件的配合关系,构建了拨叉齿端点在压草过程和抛草过程中的坐标方程。（3）通过UG软件建立了预压缩机构的三维模型,装配后进行了干涉情况分析,确定了模型的准确性。采用ADAMS仿真软件对压缩拨叉压草过程和抛草过程进行运动学仿真,得到预压缩机构的运动轨迹和速度、加速度变化曲线。通过对运动仿真结果进行分析,得到了预压缩机构的运动规律,验证了预压缩机构设计的合理性。（4）为保证预压缩机构的安全性和稳定性,通过ANSYS软件对预压缩机构的压缩拨叉和计量板进行了静应力分析,校核其强度,探究最大应力应变发生点;通过模态分析,得到了压缩拨叉固有频率和振型图,通过计算大方捆打捆机外部激振频率进行对比,避免了共振现象的发生。（5）将预压缩机构安装到样机中进行田间试验。以草捆密度和规则草捆率作为响应指标,选取机器前进速度、驱动杆转速和计量板预设压紧力作为试验因素,利用Box-behnken中心组合试验方法设计三因素三水平响应面试验,并对试验结果进行分析与处理,研究各因素对响应指标的影响规律。试验结果表明各因素的最佳组合方案为:机器前进速度为6.65km/h,驱动杆转速为51.8r/min,预设压紧力为1.5k N,得到草捆密度为254.8kg/m~3,规则草捆率为98.4%。验证试验所得结果与预测值接近,符合方捆打捆机行业标准,证明预压缩机构设计合理。
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