微耕機刀輥切土動力學(xué)建模及仿真.pdf

1、微型耕耘機（又稱微耕機）具有體積小、重量輕、操控方便和易于移動等優(yōu)點，適宜于丘陵山地、小面積田塊和溫室大棚作業(yè)，在我國應(yīng)用廣泛，對促進(jìn)我國丘陵山區(qū)耕作機械化水平的提高起到十分積極的作用。微耕機將動力最終傳遞給旋耕刀輥，旋耕刀輥與土壤間相互作用，實現(xiàn)碎土和翻土并改變土壤結(jié)構(gòu)，消滅雜草等功能，同時實現(xiàn)微耕機前進(jìn)。由于土壤具有多相、松散和物性分散的特性，運用傳統(tǒng)的實驗方法很難定量的描述旋耕刀輥的耕作性能。通過計算機數(shù)值模擬旋耕刀輥切土，可以方

2、便、快速地模擬旋耕刀輥的切土過程、虛擬定量的分析旋耕刀輥的切土功率，為旋耕刀輥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和刀片的排列方式等提供理論依據(jù)。
　　本文主要以南方丘陵地區(qū)使用的微耕機為原型，針對南方土壤特點建立有限元模型，運用光滑質(zhì)點流體動力學(xué)SPH對旋耕刀輥切削土壤過程展開數(shù)值模擬，并將模擬仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，為微耕機整機以及機械零部件的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。論文的主要工作包括:
　　(1)運用三維建模軟件PRO/E對旋耕刀及旋耕

3、刀輥進(jìn)行三維實體建模，以LS-DYNA的前后處理器LS-PREPOST為基礎(chǔ)，定義土壤有限元參數(shù)和土壤特性參數(shù)，建立土壤SPH模型。
　　(2)運用有限元分析軟件ANSYS對旋耕刀進(jìn)行靜力分析，找到旋耕刀受力時的應(yīng)力應(yīng)變集中和分布情況。
　　(3)通過對不同彎折角度和不同刀身寬度的旋耕刀進(jìn)行靜力分析，得到在不同情況下旋耕刀的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。
　　(4)通過分析旋耕刀輥的工作特點，結(jié)合彈塑性理論，建立適合于有限元計算分