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丘陵山地自走式玉米收获机设计方法与试验研究（硕士学位论文），共149页。
摘要
丘陵山地作为我国玉米的主要种植区,但其机收水平与平原地区相比,无论是规模还是速度,其差距都在进一步扩大。为此,本文以适用于丘陵山地的自走式玉米收获机为研宄对象,基于田间适应性试验和室内试验台试验结果,分析了丘陵山地玉米收获机整机设计原则;基于玉米植株力学特性,研宄了丘陵山地玉米收获机的设计方法;利用虚拟样机技术,对整机及摘穗部件进行了虚拟仿真分析;最终研制了适用于丘陵山地的玉米收获机,并进行了田间试验验证。本文的主要的研究工作如下:
(1)在查阅大量文献和深入调研的基础上,分析了当前国内外玉米收获机发展动态、关键技术和研究方法,总结了国内主要玉米收获机生产企业的机型参数,在此基础上,确定了本文的研宄内容和技术路线。
(2)根据国内现有玉米收获机的分类和特点,提出了丘陵山地玉米收获机的筛选原则,筛选了两款小型玉米收获机,开展了丘陵山地玉米收获的适应性试验。基于试验结果,提出了目前国内玉米收获机在丘陵山地地区存在的问题和核心技术,为后续研宄提供了数据支持。
(3)研制了玉米收获机室内多功能试验台,并进行了玉米植株喂入及摘穗过程试验。试验台包括玉米植株喂入试验装置、多工况摘穗和剥皮试验装置、功耗测试系统以及高速摄像系统。玉米植株喂入装置能够模拟玉米收获时植株喂入状态,同时能够实现喂入速度、行距及株距可调,并满足进行不对行收获的技术要求。多工况摘穗和剥皮试验装置利用变频调速电机调节拉茎辊与剥皮辊转速,同时能够方便快速调节拉茎辊、摘穗板间隙,摘穗倾角,剥皮辅间隙,压送器长度等参数。针对自走式玉米收获机摘穗装置,开展了不同工况下的功耗试验,并基于高速摄像技术,对摘穗和剥皮过程玉米穗的运动特征进行了分析。
(4)对丘陵山地某一种植品种的玉米植株物理几何参数进行了测量,获取了与机械化收获密切相关的植株几何参数,并建立了玉米植株关键几何参数的数学关联模型;基于试验和文献资料,研究了玉米莲秆的折弯、拉伸、剪切及挤压特性,获取了茎秆的最大折弯角、最大拉断力、最大剪切力和最大挤压破坏力;研宄了苞叶和籽粒的力学特性,并获取了植株与不同材料的摩擦特性。
(5)基于丘陵山地地形地貌特点和轮式农业机械行走机理,进行了玉米收获机底盘设计方法研究,确定了整机物流模块、行走机构及传动机构的设计方案;基于玉米植株的物理力学特性,研究了玉米收获机关键部件设计方法。以玉米茎秆折弯、拉伸、剪切以及挤压特性,苞叶的拉伸特性以及籽粒的力学特性为基础,提出了分未器、摘穗机构、秸秆粉碎机构的设计方法。
(6)基于虚拟样机技术和玉米植株在摘穗过程中的受力和运动分析,提出了玉米收获机关键部件仿真方法。以玉米植株的力学特性为基础,建立玉米茎秆及果穗的刚柔模型,确定了仿真关键参数取值,并进行玉米植株与关键部件相互作用的仿真分析。同时,进行了整机在不同坡度路面的爬坡及侧倾仿真试验。
(7)与企业合作研制了适用于丘陵山地的4YZP-2自走式玉米收获机。该机长度仅为3980mm,比国内2行收获机平均尺寸(5490mm)小27%;质量仅为1680kg,比国内2行收获机平均质量(2560kg)小34%;同时,整机功率仅为22.98kW。通过田间试验,验证了该机在丘陵山地地区的适应性和工作可靠性。
关键词:玉米收获机,丘陵山地,摘穗,设计方法,试验

目录
M ^ I
Abstract Ill
第一章绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2玉米收获机分类及收获模式 3
1.3玉米机械收获国内外发展现状 9
1-4论文主要研究内容与技术路线 17
1.5本章小结 18
第二章丘陵山地玉米收获适应性试验研宄 19
2.1适应性试验的玉米收获机筛选 19
2.2丘陵山地玉米收获适应性试验 20
2.3适应性试验问题分析及丘陵山地玉米收获机关键技术 21
2.4本章小结 23
第三章玉米收获机关键部件性能试验台研制与室内试验研究 24
3.1试验台设计 25
3.2硬件设计 25
3.3关键部件试验研宄 31
3.4本章小结 40
第四章玉米植株的物理力学特性研究 42
4.1玉米植株物理参数 : 42
4.2玉米茎秆力学特性 48
4.3玉米苞叶力学特性 52
4.4玉米籽粒力学特性 53
4.5玉米植株的摩擦特性 54
4.6本章小结 55
第五章底盘及关键工作部件设计方法 56
5.1底盘设计 56
5.2分禾器设计 64
5.3拨未链设计 67
5.4摘穗机构设计 68
5.5秸杆粉碎机构设计 74
5.6本章小结 78
第六章玉米收获机整机及摘穗部件性能的仿真分析 79
6.1虚拟样机技术 79
6.2爬坡和侧倾仿真分析 81
6.3玉米植株的刚柔建模 94
6.4分禾器与玉米茎秆仿真 102
6.5摘穗部件与玉米植株仿真 107
6.6秸轩粉碎机构仿真 115
6.7本章小结 118
第七章田间试验验证 119
7.1论文研宄成果的应用情况 119
7.2 4YZP-2自走式玉米收获机主要技术参数 119
7.3田间试验 120
7.4本章小结 123
第八章结论与展望 124
8.1 辦 124
8.2创新点 125
8.3 展望 126
参考文献 127