基于CREO和ADAMS的切割裝置運動與仿真_圖文

1、第53卷第2期0引言隨著農(nóng)業(yè)機械一體化的不斷發(fā)展,收割機在國內(nèi)市場的需求量不斷增加。但由于國內(nèi)市場缺乏某些機型,例如小區(qū)收割機,只能從國外進(jìn)口,價格昂貴1。考慮到廣大消費者的切身利益,我們需要研發(fā)一種屬于自己的機型,滿足國內(nèi)市場的需求。切割裝置是最先接觸農(nóng)作物的機構(gòu),是收割機至關(guān)重要的部件。切割器驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計將影響整機的質(zhì)量2。以往的驅(qū)動機構(gòu)都是根據(jù)農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊提供的資料和公式在理想的條件下設(shè)計出來的,沒把實際切割時存在的外在因素考慮進(jìn)去3。本文通過機構(gòu)學(xué)計算設(shè)計的小區(qū)收割機切割器裝置,先用CREO 建立三維模型,再通過ADAMS 軟件進(jìn)行仿真,繪出其速度、加速度曲線,為后期機構(gòu)的優(yōu)化提

2、供理論依據(jù)4。1切割裝置結(jié)構(gòu)和切割原理小區(qū)收割機的切割裝置主要由割刀和割刀驅(qū)動機構(gòu)組成。其中割刀主要由動刀片、護刃器、壓刃器、摩擦片組成。割刀在切割時,護舌和定刀片能夠?qū)斩掃M(jìn)行雙支撐5。割刀驅(qū)動機構(gòu)為曲柄連桿機構(gòu),驅(qū)動割刀作往復(fù)運動,使動刀片和定刀片形成穩(wěn)定的剪切副6。小區(qū)收割機切割器如圖1。收稿日期:2014-10-11修回日期:2014-10-24基于CREO 和ADAMS 的切割裝置運動與仿真張華培,楊洋,王志剛,王孫(610039四川省成都市西華大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院摘要小區(qū)收割機切割裝置的驅(qū)動機構(gòu)是空間連桿機構(gòu),基于CRE O 軟件,能對小區(qū)收割機切割裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建模,然后采用

3、ADAMS 軟件進(jìn)行仿真,繪制出切割裝置各個構(gòu)件上的質(zhì)心在不同的時間段的位移、速度、加速度等運動曲線,從而能較為清晰地顯示該切割裝置的機構(gòu)設(shè)計是否合理,其設(shè)計方案是否具有可行性,為后期機構(gòu)的優(yōu)化作參考。關(guān)鍵詞CRE O ;ADAMS ;切割裝置;連桿機構(gòu)中圖分類號S225.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號1673-3142(201502-0075-03Design and Simulation of Cutter Based on CREO and ADAMSZhang Huapei ,Yang Yang ,Wang Zhigang ,Wang Sun(School of Mechanical Engi

4、neering &Automation ,Xihua University ,Chengdu 610039,China Abstract The drive mechanism of plot harvester cutter is spatial linkage.The structure of harvester cutter can be modeledbased on CREO software.Then the motion curve of displacement ,velocity and acceleration at different time period ca

5、n be mapped out with the ADAMS software.According to that ,it can be more clearly shown whether the cutter mechanism design is reasonable and its design plan is feasible ,which is the theoretical basis for the optimization of the later institution.Key words CREO ;ADAMS ;cutter ;linkage農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程AGRIC

6、ULTURAL EQUIPMENT &VEHICLE ENGINEERING第53卷第2期2015年2月February 20151.護刃器梁2.壓刃器3.摩擦片4.刀桿5.動刀片6.定刀片7.護刃器圖1小區(qū)收割機切割器Fig.1Plot harvester cutter12345671455200-0.5A AA AA76.2A農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程2015年 圖4割刀驅(qū)動機構(gòu)虛擬樣機模型Fig .4Cutter drive mechanism virtual prototype小區(qū)收割機的割刀驅(qū)動機構(gòu)為曲柄連桿機構(gòu),該連桿機構(gòu)為空間機構(gòu),它由曲柄、連桿、搖桿和割刀組成7。該機構(gòu)的桿件都

7、在不同的平面內(nèi),需用空間坐標(biāo)來確定機構(gòu)中各桿的位置。工作時,曲柄OA 以角速度做勻速圓周運動,通過連桿AB 帶動搖桿BC 繞C 點擺動,以實現(xiàn)割刀的往復(fù)直線運動。其空間機構(gòu)簡圖如圖2。小區(qū)收割機的割刀的驅(qū)動機構(gòu)為空間曲柄連桿機構(gòu),這種驅(qū)動機構(gòu)能實現(xiàn)空間異面垂直兩軸轉(zhuǎn)動的傳遞8。從圖2可知,主動軸與從動軸垂直交錯,當(dāng)主動件OA 繞O 回轉(zhuǎn),即A 點以O(shè) 作圓心,以L OA 為半徑的圓周運動時,連桿AB 作回轉(zhuǎn)運動,V 形搖桿以C 為不動點作擺動,從而帶動割刀做左右往復(fù)運動9。2基于CRE O 和ADAMS 的切割裝置驅(qū)動機構(gòu)的建模和運動仿真分析 2.1切割裝置驅(qū)動機構(gòu)的建模割刀的驅(qū)動機構(gòu)主要是由

8、CRE O 軟件建立三維模型,如圖3。 將裝配體模型在CRE O 中另存為X_T 格式。然后啟動ADAMS 軟件,在對話框中導(dǎo)入X_T 文件,給每一個構(gòu)件添加運動副,如表110。然后給曲柄添加一個驅(qū)動力,如圖4。用ADAMS 進(jìn)行仿真,如圖5。2.2切割裝置驅(qū)動機構(gòu)運動學(xué)仿真分析當(dāng)曲柄的角速度為角速度90r/min 時,仿真后示波器模塊顯示的切割機構(gòu)運動學(xué)曲線如以下各圖6圖8。由圖6見,當(dāng)曲柄OA 做勻速圓周運動時,搖桿BCD 做簡諧運動。圖7和圖8反應(yīng)了搖桿BCD表1割刀驅(qū)動機構(gòu)虛擬樣機所用約束Tab.1Constraints used by cutter drive mechanism v

9、irtual prototype約束添加處約束副名約束副功能PART8與GroundJOINT_8,旋轉(zhuǎn)副約束2個旋轉(zhuǎn)和3個移動自由度PART8與PART7JOINT_7,旋轉(zhuǎn)副約束2個旋轉(zhuǎn)和3個移動自由度PART7與PART6JOINT_6,球副約束3個移動自由度PART6與PART5JOINT_5,固定副約束3個旋轉(zhuǎn)和3個移動自由度PART5與PART4JOINT_4,固定副約束3個旋轉(zhuǎn)和3個移動自由度PART4與PART3JOINT_3,球副約束3個移動自由度PART3與PART2JOINT_2,旋轉(zhuǎn)副約束2個旋轉(zhuǎn)和3個移動自由度PART2與GroundJOINT_1,旋轉(zhuǎn)副約束2個旋轉(zhuǎn)

10、和3個移動自由度圖5切割機構(gòu)仿真圖Fig.5Simulation of cutting mechanism圖2切割機構(gòu)簡圖Fig.2Diagram of cutting mechanismCDBy x zOOA 1圖3切割機構(gòu)模型Fig3Cutting mechanismmodel76第53卷第2期張華培等:基于CREO 和ADAMS 的切割裝置運動與仿真隨曲柄OA 運動時的角速度和角加速度的變化情況。同時通過仿真可以看到動刀片的運動情況,即動刀片也是在做簡諧運動。角加速度的變化曲線便于后面我們分析機構(gòu)所受到的最大慣性力,以便我們對切割裝置的驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化11。3結(jié)束語本論文利用CRE O

11、和ADAMS 軟件對收割機的切割裝置進(jìn)行建模和運動仿真。由于該設(shè)計是在理想的條件下進(jìn)行的,沒有把實際切割過程中存在的外界條件考慮進(jìn)去,得到的曲線與實際的曲線稍有不同。但這些結(jié)論為后期我們進(jìn)行機構(gòu)優(yōu)化提供了必要的依據(jù)。 參考文獻(xiàn)1李慶章.我國水稻聯(lián)合收割機的發(fā)展?fàn)顩rJ.農(nóng)機市場,2006(6:.2中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊M.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2007.3易中贅.2007年中國農(nóng)業(yè)機械化年鑒M.北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2008.4孫書民.半喂入式小型收割機關(guān)鍵技術(shù)研究與樣機研制D.成都:西南交通大學(xué),2013. 5何國修.半喂入式聯(lián)合收割機傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計D.成都:西

12、華大學(xué),2012.6Coen T ,Vanrenterghem A ,Saeys W.Autopilot for a combine harvester J.Computers and E lectronics in A griculture ,2008(63:57-64.7李陸俊.割刀行星齒輪傳動機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究D.西安:西北農(nóng)林科技大學(xué),2011.8汪鋒.900t 架橋機導(dǎo)梁支腿的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計D.西安:長安大學(xué),2011.9Seoko ,Jin S L .Hybrid genetic algorithms for feature selection J.IEEE Transacti

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