双行木薯收获机虚拟设计与运动仿真

0 引言

    木薯曾作为一种补缺型作物在我国华南地区的贫瘠土地上种植多年。近几年，随着国内生物能源的兴起，被称为乙醇生产最佳原料的木薯受到广泛关注，木薯产业已然进入发展的黄金时期。然而，由于木薯生产过程中劳动强度最大的两个环节一播种与收获仍停留在原有的生产水平上，制约了木薯产业的发展。

    2008年，国内开始了木薯收获机械的研究，到目前为止，已有几种机型应用于实际生产中。就使用效果来看，这些机型尚存诸多不足，不能被木薯种植者广泛接受。存在的主要问题：一是伤薯和埋薯现象严重，损失率大；二是适用性差，杂草稍多，土地稍硬机具就无法满足作业要求，甚至无法作业；三是油耗大；四是效率低。针对这些情况，本研究采用三维设计软件，对悬挂式木薯收获机进行零部件设计建模，对整机进行虚拟装配仿真；通过干涉检查，对机具各零部件参数进行修正，确保加工尺寸精准；通过虚拟运动仿真，调整机具运动轨迹；通过产生工程图，进行样机试制。

1 基于特征的木薯收获机设计与建模

    1.1 零件模型与装配体模型的建立

    在中，零件的模型由一系列特征构成，设计时选择所需特征，设定好特征尺寸和定位参数，即可生成所需三维模型。通过参数和几何约束之间的相互关联确定零件的特征。几何约束关系在创建模型的同时被创建，修改模型时约束关系不变，模型特征也保持不变。

    1.2 整机模型的建立

    整机模型由多个零件和装配体构成，具备一定装配关系的多个零件组合在一起构成部件装配体，部件模型的创建对整机模型有直接影响。结构合理的部件装配能够提高整机模型的创建和修改效率，节约宝贵时间。本研究依据工程图的要求创建不同部件装配体，为便于模型的修改和工程图的创建，将部件装配体组合成两个装配体，再将这两个装配体进行装配，即构成了木薯收获机的整机虚拟模型。通过干涉检查，发现设计中的不合理之处，调整尺寸，及时改进。虚拟设计能够第一时间发现设计的缺陷，及时修改完善，节约了设计时间及实验投入，将样机试制成本降到最低。

    木薯收获机模型主要由机架和挖掘装置两部件组成，如图1所示。木薯收获机通过销与拖拉机三点悬挂装置连接，挂接于拖拉机尾部。作业时，拖拉机手释放提升状态的机具，入土铲首先人土；起薯板在入土铲辅助作用下入土，并达到预定的作业深度，将木薯块根松动抬升；延伸板碎土，使薯土分离。