【精品】马铃薯收获机振动部件运动学分析报告

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1、马铃薯收获机振动部件运动学分析摘要：对山西襄垣华成机械制造有限公司生产的4S-280A9型马铃薯收获机的振动部件进行了的运动学分析，建立了其振动机构的运动学数学模熨，并运用Matlab软件编程对该数学模熨做了仿真，得到了挖掘铲的运动轨迹曲线，机构的振动曲线，位移曲线的一系列重婆参数。振幅为137mm,在所选的输入转速下振动的频率为9Hz°相比于其它同类马铃聊收获机,存在振輔过人的问题。关键词：马铃薯收获机械；振动机构；计算机仿真引言使用马铃薯收获机收获马铃薯主要包括挖掘和分离两个过程。本研究针对的山西襄垣华成机械制造有限公司生产

2、的4S-280A9型马铃薯收获机，其振动部件是包括了挖掘铲和振动筛的整体，挖掘和分离过程没有严格区分。振动筛上是物料主耍是失去土壤保护和缓冲后的马铃薯块茎，振动的频率和振幅与其损伤关系I•分密切，所以对马铃薯收获机振动部件进行研究以获得最佳机构参数有着重要意义。1数学模型的建立本文所研究的马铃薯收获机工作部分是一•个偏心振动机构，可以简化为一个曲柄摇杆机构，机构的运动简图如下：曲柄OA为主动件，逆时针转动，带动连+1AB运动，通过连杆AB将曲柄的转动化为BC杆的摆动,BC杆与振动筛合挖掘铲是一体的，进而带动振动筛和挖掘铲以一定的

3、频率和振幅工作，完成对马铃蒋的挖掘和与土块的振动分离，图中的D点为挖掘铲的入土起始位置。主要参数有：~OA=l{=20;乔二厶=420;荒=厶二185；说=厶二460;莎=人=202・在上图屮的四杆机构用位移矢量取代连杆，如图所示可得一个闭环矢量方程。数学模型的建立过程如下：(1)欠量方程：«+厶=厶+A①求解角仇：将①式，整理为：两端各自点积:1;=I；+1：+/

4、2+2/3/4cosq—2IJ3cos(&3—q)—2/

5、/4cos市上式整理得：2/]厶sinqsin仇+2人(£cosq—厶)cos0?+/;—1(~/；_/[

6、+2IJ&cosq=0分别令：M=2仏sinGN=2lQcosq—厶)+2仏cosq则上式町整理为MsinQ+NcosQ+F=0解之得：tan(q/2)=(M±Jm?+N?—宵)/(n—P)将①式整理为A=石+?2—厶③同理，可解得：tan(q/2)=(M*±,24-Na-P)2)/(N‘一P)其中，M,=2/1/2sin^17V'=2/2(/4-/1cos^1)”=£_厶2_龙_仔+2“4cosq(2)厶杆的角速度，将②式对时间求导可得:&厶&=印3e}+。厶4④将两边同吋用/点积，消去〃2得:其中&、&即©、整理得:列3s

7、in(&3-G)=卯Isin©-仇)©=Q]/

8、Sin(0]—&2)/厶sin(&3_&j]同理可得：0=—切1sin©—仇)/小加(&2—仇)]挖掘铲末端D点是绕定轴转动的刚体上的一点，所以，D点的切向速度分别可以表示为:(3)厶杆的角加速度，对④式収r的导数：阳3可+Oj屈=代虑；+El屈+4虫⑤上式中由于厶为匀速转动，故角加速度为()，即即屈=0°用西点积⑤式:整理得躺•巨2+&虫•@2=殆屈・巨2+轨可・巨2—6^/3cos（&3-&）—。3‘3"n（&3—&2）=—cos（q—厲）—cd^I-,_妨/

9、COS（妬-@）

10、+遨2-破38S（E-&2）“3—处血（仇-&2）同理，用爲点积⑤式，可消去&,整理得:=-號爪叽氏-阳十尿!3-艇gcosG-E)u2_3M&2-E)(3)挖掘铲末端D点是绕定轴转动的刚体上的一点，所以，D点的加速度分别可以表示为:D点的切向(转动加速度)：%=也法向(向心加速度):%=佃=也合加速度：色=血+盗忒(4)由图屮的几何关系得D点的位移轨迹方程也nJ进一步整理为［心M+'8呛(其屮QQ+龙-。)Iyo=Issine5y；+aY=i；2运动学仿真对以上数学模型编制Matlab程序，(程序清单附后)，其中设经减速器输入

11、曲柄的转速为540r/min,曲柄逆时针匀速转动，仿真时间为曲柄的两个转动周期。仿真程序的运行结果如下：1.挖掘铲末端D点的位移函数Illi线：EileEdit里iewInsertTool8desktopWindowHelp■□Q3◎◎娈□SJ□D点的位移曲线Time/秒图1:挖掘铲末端D点的位移函数曲线1.D点的切向速发曲线:EiloEditjliov/InsertToolsDesktopWindowHelp■DQtl自話題®◎⑥哽□0■口(S/WE)翌同旦吕邑些QTime/s图2：D点的切向速度曲线2.D点的切向加速度、向心

12、加速度和总加速度FileEditVievzInsertToolsDesktopWindowHelp、DO口呂B題Q窃®宦□0□图3“：D点的切向加速度0.050.10.150.20.252FileEditViewInsertToolsDesktopWindowH