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甘蔗是我国南方的一种非常重要的经济作物,也是我国食糖生产的主要原料之一,产糖量占全国食糖总量的90%以上;全国糖料蔗种植面积约179.5万hm~2,居世界第三位。目前,我国甘蔗机械化收获率只约为0.7%,是我国糖业发展亟待解决的问题。由于甘蔗收割机技术比较成熟,得到越来越多的农民以及科研单位的重视及认可,自身也得到了长足的发展。把收获得到的甘蔗段实时输送到田间运输车上是切段式甘蔗收割机输送臂的主要的工作内容和功能,针对目前甘蔗输送臂在输送过程中存在的末端落料位置不精确、收割时结构刚度不足等问题,在总结前人输送臂设计及分析的基础上,改进设计了折叠式刮板输送臂,并进行了虚拟样机的仿真分析与试验研究,主要内容与结论如下:(1)通过对国内外甘蔗输送臂的研究与分析改进设计了折叠式输送臂。(2)建立了输送臂的ADAMS虚拟样机。采用SolidWorks软件建立输送臂的三维图装配体模型,去除不必要的零件并进行干涉检测,在确保输送臂的各个零件无干涉后,将装配体导入ADAMS,建立了输送臂的虚拟样机。(3)对输送臂进行运动学建模、仿真、分析。采用D-H方法建立输送臂的运动学模型,运用理论分析的方法求解正、逆运动学方程,用以证明其运动学的解是可求的。(4)通过ADAMS和MATLAB的联合仿真,求解输送臂的空间运动范围。并得出结论:输送臂落料最高点为6.367m,输送臂末端最低点达到1.824m。侧面最远能伸展达到5.991m,最近能收缩达到3.557m。(5)对输送臂进行ANSYS有限元静力学分析及模态振动分析,得到输送臂结构应力云图、变形云图、模态振型图以及模态共振频率。分析输送臂结构的合理性以及薄弱环节,为设计提供指导。仿真结果表明:小臂结构应力最大区域位于大臂与小臂连接处,小臂应力最大值为113MPa,安全系数为3.14;大臂应力最大值为225MPa,安全系数为1.58,需用安全系数为1.2~1.4,满足结构设计要求。小臂结构最大变形量在末端中心位置,且越靠近末端变形量越大,最大变形量为4.24mm;大臂最大变形量在与小臂连接端的末端,且越靠近连接端结构变形量越大,最大变形量为5.3mm;变形量都在许可范围内,满足设计要求。中间连接轴应力最大位置在轴肩处,最大为232MPa,安全系数为1.53;需用安全系数为1.2~1.4,变形量最大位置在轴末端处,最大值为0.88mm;都在许可范围内,满足设计要求。(6)对输送臂进行应力验证试验,试验结果表明:小臂靠近中间连接轴测试处应力最大,其他两测试位置应力较小且差别不大,最大应力值的平均值为104.484MPa,小于仿真值113MPa;大臂三个截面的测试点上中间处应力最小,与小臂连接处的应力最大,底座处的应力居于两者之间,大臂测试应力最大值的平均值为212.47MPa,小于仿真值225MPa。对比仿真结果,结论如下:虽然实际测试值与静力学分析时有一定的差距,但实际测量的数据在应力变化上与仿真分析是一致的,且所有的测试值都在仿真许可范围内,证明仿真分析结果是可靠的。