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摘 要:全自动的机械化移栽技术能够提高工作效率、降低人工劳动强度、提高蔬菜产量、缩短生育期,是蔬菜移栽机械发展的必然趋势。目前,我国虽已研制有半自动化的蔬菜移栽机械,但受人工喂苗作业速度和强度以及生产劳动力短缺的限制,效率一直无法提高。本文根据对大棚蔬菜种植的技术特点和农艺要求的研究,设计了一套结构合理,性能可靠,作业效率高的全自动化育苗移栽机。首先利用Pro/E进行三维建模和结构设计;然后利用ANSYS对关键部件进行静力学分析;接着将移栽机模型导入ADAMS产生虚拟样机,进行运动学、动力学仿真及参数优化设计;本文主要讨论关键部件的静力学分析。
关键词:机械;ANSYS静力学分析;自动化
中图分类号:TP23 文献标志码:B
上个世纪以来,人们解决了粮食短缺等温饱问题,但随着物质生活水平的不断提高,人们对食物及其营养的追求更加精益求精。由于蔬菜中含有人类每天必须摄入的各种营养元素,所以蔬菜的供应需求不断加大。目前我国蔬菜的种植仍然处于田间播种为主,但是在部分发达地区,采用育苗栽植等作物方式的规模正在不断扩大,农作物种植方式的机械化、自动化技术研究成为国家重点研究领域。
移栽技术和直播相比,虽然有着费工费时的缺陷,但是其所带来的优势却前所未有。移栽可以有效的避开冬天的低温、雪霜的冻结等气候影响,大大提高幼苗的成活率。另外,还能延长蔬菜的生长周期、改善作物的品質,使作物的产量和质量均得到显著地提高。
上个世纪20年代初期,欧美和日本等发达国家和地区就开始着手研制简易的移栽机械,当时主要应用在蔬菜等经济作物的种植领域,后期发展成为大部分粮食作物诸如水稻、玉米的移栽机器。
1 气缸滑块与导杆的静力结构分析
1.1 导入模型与划分网格
气缸滑块的材料为不锈钢3Cr13,导杆的材料为铝合金。不锈钢 材料的弹性模量 ,泊松比 ,密度为。铝合金材料的弹性模量E=71.7GPA,泊松比u=0.33,密度为 2.81g/cm3。将Pro/E建立好的气缸滑块与导杆的三维模型导入到ANSYS中,进行网格划分。结合其结构的特点,仍然采用自动网格划分方法,通过几何模型来自动选择合适的网格划分方法。
1.2 添加载荷与约束
无杆气缸在运行时,滑块处于固定状态,气缸上下运动,主要承受机械手结构的自重。如图1所示,将滑块的两个侧面施加约束,在气缸的端面添加载荷,F=200N。
1.3 分析结果及强度校核
上述可知无杆气缸的滑块的材料为铝合金,根据材料性质可知,其屈服极限为 。根据实际情况,取安全系数为n=2,计算许用应力 。其设计满足强度要求。如图2所示为气缸滑块与导杆模型的应变分布云图,图中最大应变为2.0835 mm。
2 小结
本章主要通过有限元分析软件ANSYS Workbench对育苗移栽机的关键零部件无杆气缸进行线性静力结构分析。其承受载荷较大,危险性最强。静力分析的流程是:
(1)导入模型和网格划分;
(2)添加约束和载荷;
(3)结构分析和强度校核。
经过ANSYS Workbench的有限元分析,结果显示各个零件的强度均符合设计要求。
参考文献:
[1]李宝筏.农业机械学[M].北京:中国农业出版社,2005.08:108-113.
[2]陈宝成,尹大庆,吕程,张智超,张昊,纪海鹏.移栽农机具概况与发展思考[J].农机化研究,2015,(3).
[3]潘启明.国内外移栽机技术现状和发展趋势[J].安徽农业科学,2013,(31).
[4]卢勇涛,李亚雄,刘洋,李斌,王涛.国内外移栽机及移栽技术现状分析[J].新疆农机化,2011,(3).
[5]吴畏,孙松林,肖名涛.我国移栽机机械的现状与发展趋势[J].农业技术与装备,2013(12):7-8,10.
[6]刘存祥,李晓虎,岳修满,等.我国旱地移栽机的现状与发展趋势[J].农机化研究,2012(11):249-252.
关键词:机械;ANSYS静力学分析;自动化
中图分类号:TP23 文献标志码:B
上个世纪以来,人们解决了粮食短缺等温饱问题,但随着物质生活水平的不断提高,人们对食物及其营养的追求更加精益求精。由于蔬菜中含有人类每天必须摄入的各种营养元素,所以蔬菜的供应需求不断加大。目前我国蔬菜的种植仍然处于田间播种为主,但是在部分发达地区,采用育苗栽植等作物方式的规模正在不断扩大,农作物种植方式的机械化、自动化技术研究成为国家重点研究领域。
移栽技术和直播相比,虽然有着费工费时的缺陷,但是其所带来的优势却前所未有。移栽可以有效的避开冬天的低温、雪霜的冻结等气候影响,大大提高幼苗的成活率。另外,还能延长蔬菜的生长周期、改善作物的品質,使作物的产量和质量均得到显著地提高。
上个世纪20年代初期,欧美和日本等发达国家和地区就开始着手研制简易的移栽机械,当时主要应用在蔬菜等经济作物的种植领域,后期发展成为大部分粮食作物诸如水稻、玉米的移栽机器。
1 气缸滑块与导杆的静力结构分析
1.1 导入模型与划分网格
气缸滑块的材料为不锈钢3Cr13,导杆的材料为铝合金。不锈钢 材料的弹性模量 ,泊松比 ,密度为。铝合金材料的弹性模量E=71.7GPA,泊松比u=0.33,密度为 2.81g/cm3。将Pro/E建立好的气缸滑块与导杆的三维模型导入到ANSYS中,进行网格划分。结合其结构的特点,仍然采用自动网格划分方法,通过几何模型来自动选择合适的网格划分方法。
1.2 添加载荷与约束
无杆气缸在运行时,滑块处于固定状态,气缸上下运动,主要承受机械手结构的自重。如图1所示,将滑块的两个侧面施加约束,在气缸的端面添加载荷,F=200N。
1.3 分析结果及强度校核
上述可知无杆气缸的滑块的材料为铝合金,根据材料性质可知,其屈服极限为 。根据实际情况,取安全系数为n=2,计算许用应力 。其设计满足强度要求。如图2所示为气缸滑块与导杆模型的应变分布云图,图中最大应变为2.0835 mm。
2 小结
本章主要通过有限元分析软件ANSYS Workbench对育苗移栽机的关键零部件无杆气缸进行线性静力结构分析。其承受载荷较大,危险性最强。静力分析的流程是:
(1)导入模型和网格划分;
(2)添加约束和载荷;
(3)结构分析和强度校核。
经过ANSYS Workbench的有限元分析,结果显示各个零件的强度均符合设计要求。
参考文献:
[1]李宝筏.农业机械学[M].北京:中国农业出版社,2005.08:108-113.
[2]陈宝成,尹大庆,吕程,张智超,张昊,纪海鹏.移栽农机具概况与发展思考[J].农机化研究,2015,(3).
[3]潘启明.国内外移栽机技术现状和发展趋势[J].安徽农业科学,2013,(31).
[4]卢勇涛,李亚雄,刘洋,李斌,王涛.国内外移栽机及移栽技术现状分析[J].新疆农机化,2011,(3).
[5]吴畏,孙松林,肖名涛.我国移栽机机械的现状与发展趋势[J].农业技术与装备,2013(12):7-8,10.
[6]刘存祥,李晓虎,岳修满,等.我国旱地移栽机的现状与发展趋势[J].农机化研究,2012(11):249-252.