论文基于ADAMS的机械式穴播器仿真和优化设计，本文是优化设计论文写作技巧范文与穴播和优化设计和ADAMS有关函授毕业论文范文.
摘 要：本文介绍了虚拟样机技术在农业机械设计中的应用,使用ADAMS对棉花播种机械式穴播器进行机构运动仿真,研究机械式穴播器的取种排种原理,判断影响机械式穴播器空穴率的冈素,以更好的满足播种农艺要求-
关键词：虚拟样机：ADAMS;机械式穴播器
1 虚拟样机技术简介
机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术,是随着计算机技术的应用而迅速发展起来的一项新技术,它利用软件建立机械系统的三维实体模型和力学模型,分析和评估系统的性能,从而为物理样机的设计和制造提供参数依据.利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估,以缩短产品开发周期,降低产品开发成本,改进产品设计质量,提高而向客户与市场需求的能力.
图1 传统设计流程
传统的农业机械设计需经过概念设计、样机制作、田间试验、设计改进等环节（图1）,由于农业机械的发计需结合不同作物的农艺要求,设计参数参考相似机型,或根据设计者的经验未定,这样发计出来的产品需要经过多次反复进行样机制作与田间试验来验证设计,这种设计方法会造成设计周期的延长,原材料的浪费.虚拟样机技术应用到农业机械设计中,能够模拟农业机械的功能、结构、强度,能及时发现设计缺陷,减少样机制作的次数（图2）,从而达到减少设计周期,降低设计成本的目的.
图2 采用虚拟样机技术的设计流程
2 ADAMS软件介绍
ADAMS即机械系统动力,学自动分析(Aut0m aticDynamicAna1ysis 0fM echanica1Systems), 该软件是美国机械动力公司开发的虚拟样机分析软件.ADAMS己被伞世界各行各业的数百家主要制造商采用,ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线.ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.
3 机械式穴播器建模仿真
机械式穴播器是目前在棉花播种过程中使用最为广泛的一种点种器,其相比气吸式穴播器具有使用能耗低、作业速度快、作业便捷等优点,但其宁穴率以及多籽率都略偏高.内部结构如图3所示.主要工作原理：穴播器随着拖拉机的前进而在上壤表而转动,随着腰带的转动,腰带内与种块用扭簧连接的拐臂以相同方向转动,撞击与不随腰带转动的后定盘上的导轨,带动拐臂上连接的取种窝转动,拐臂转动到最大位置时,取种窝上的窝眼在种室内露出,种子开始掉入种窝,导轨上的凸起使拐臂联同种窝一起振动,确保种子准确的掉入种窝,继续旋转则拐臂离开导轨,种窝转向下,把取到的种子倒入鸭嘴中.鸭嘴入上时,动嘴与上接触与定嘴分离,种子掉落在上壤中,至此一个取种过程完毕.
1.腰带；2.取种块：3拐臂：4取种窝：5定盘；6扰种器总成：7导轨
图3 机械穴播器内部构造
3.1 导入模型创建约束
使用CREO软件建模后转换为Paras01id格式文件,导入ADAMS中.由于机械式穴播器不同穴数的取种方式都一样,所以穴数不同并不会对其下种产生影响,本文为降低仿真分析工作量,将机械式穴播器简化为3穴,包含3套鸭嘴及取种装置,挡盘的模型增加迫使鸭嘴打开的底座如图4.
在ADAMS中为导入模型中的各个零件发置材料参数,腰带、鸭嘴挡盘、导轨等发置为钢,密度7.8x 103 kg/m3,杨氏模量设置为2.07 X 1011N/m2,泊松比设置为0.29;取种窝、拐臂、取种块、倒车块等材料设置为尼龙,密度1.2 x 103 kg/m3,杨氏模量2.6x 109N/m2,泊松比0.34.设置模型整体的重力方向延支撑底座方向向下,约束的设置按照穴播器各部分的运动规则设置固定副、旋转副以及接触等,同时由于建模时将鸭嘴弹簧、拐臂扭簧以及倒车块拉簧简化,此处在ADAMS中,在3个动嘴与腰带之间设置压缩弹簧,弹性系数8N/mm,预紧力10 N;拐臂与种块之间设置扭转弹簧,弹性系数5N/mm,预紧力8N;倒车块与倒车座之间增加拉伸弹簧,弹性系数3N/mm,预紧力5N.穴播器机构运动仿真时,为模拟穴播器在上壤中的转动,给腰带设置旋转驱动,由于正常播种速度为3.5 km/h,则穴播器的转速大约为50 r/min,所有约束创建完的模型如图4所示：
图4 边界条件设置完成的模型
3.2 运行机构仿真
此时为研究机械穴播器的取种情况,在系统中增加棉花种子模型,长6mm、宽4 mm的椭球体,密度发置为0.85 x 103 kg/m3,在种子与所有零部件之间建立固体对固体的接触,恢复系数设为0.2.放置在穴播器的种室内,见图5.
图5 种了模型
发置仿真脚本运行时间5s,运行步数1 000步,此处由于软件限制,设置步数过少会造成零件互相穿透的现象,影响仿真结果,运行脚本,查看各部件的运行情况,发现与实际工作中穴播器的运行状况基本一致,种子先掉入取种窝,后随穴播器旋转,拐臂与导轨分离时,在弹簧力的作用下,把种入鸭嘴内,又旋转半圈后,种子随鸭嘴的打开掉出,见图6.
图6 仿真运行中的模型
3.3 穴播器优化设计
由于在机械穴播器的作业过程中,由于上地不平整会导致穴播器整体前倾或后倾,此处在ADAMS中模拟穴播器前倾或后倾对取种的影响.在ADAMS中只需调节底座与穴播器轴的相对位置和重力的方向即可实现.
穴播器前倾,底座以及重力方向逆时针旋转一定角度,运行仿真查看结果,发现取种窝张开的时间段在种而中经过的时间变短,取种量减小,前倾角度过大时,种子会在导轨的末端,从取种窝内掉出造成宁穴.见图7.
穴播器后倾,底座以及重力方向顺时针旋转一定角度,运行仿真查看结果,发现取种窝张开的时间段在种而中经过的时间变长,取种量变大.
1.取种窝：2拐臂：3.种了：4.导轨
图7 穴播器前倾机构仿真
根据以上仿真结果,设计机械穴播器相位调整块,上没有5个调节孔,两孔之间相差15.,如图8.机械穴播器轴上的定位销插入调整块上方的孔内定位.根据穴播器在框架上的位置,适当前倾后倾,调整穴播器的取种角度,从而达到调节下种量的目的.
图8 穴播器相位调整块
4 小结
通过ADAMS对机械穴播器的机构运动仿真,更深刻的了解了机械式穴播器的取种过程,并根据仿真结果发计相位调整块,使产品更方便调节下种量,降低空穴率与多粒率.运用ADAMS虚拟样机仿真分析软件,可以快速建立机构的运动仿真模型,对其进行准确的参数化发置,对农机产品的设计优化有重要参考意义.
参考文献
[1]李增刚ADAMs入门详解与实例（第二版）[M].北京：国防工业出版礼.2014.
[2]郝云堂,金烨,季辉虚拟样机技术及其在ADAMs中的实践[J].机械设计与制造.2003(3):16-18.
言而总之,上文是一篇关于穴播和优化设计和ADAMS方面的相关大学硕士和优化设计本科毕业论文以及相关优化设计论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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