小型甘蔗联合收割机对于加快我国甘蔗种植机械化、增强我国糖业国际竞争力具有极其重要的作用。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的基础部分,主要运用虚拟设计及协同仿真技术,通过对虚拟甘蔗收割机模型进行三维建模和运动、动力仿真,搭建虚拟实验平台,为甘蔗收获机械智能设计系统提高设计知识和经验数据。其中具体包括以下工作: 首先,通过调查研究甘蔗种植收割情况及国内外甘蔗收割机研究现状,搭建基于协同仿真技术的甘蔗收割机虚拟设计技术路线,详细阐明甘蔗收割机虚拟设计技术方案是遵照“由下而上、由上而下”的路线进行的,并由此深入研究了相关的先进设计、制造技术。 其次,研究了柔性化甘蔗的建立方法并选择适于研究甘蔗收割机的方法,并从理论上分析含柔性梁机械系统的有限段方法。进行柔性甘蔗模型与刚性甘蔗模型的仿真分析,研究两种甘蔗模型在甘蔗特性和收割机研究上与实际甘蔗的拟实性问题。 再次,在提出基于ADAMS的新的Proe装配模式下,按照虚拟设计技术路线由下至上地进行仿真分析甘蔗收割机关键部件的运动、动力特性,并建立台架虚拟实验平台,以此平台进行台架机构扶架横杆的虚拟实验研究,并通过建立台架机构的ANSYS静力学分析模型优化台架结构,分析优化后结构模型的合理性、功能满足度及机构干涉问题。再者,按照虚拟设计技术路线由下至上方案进行整机物流仿真及运动、动力学仿真,优化各功能部件结构及转速,分析在满足生产率要求下的整机结构性能。 最后,在定义砍蔗质量两个指标——切割损失和破头率的基础上,通过砍蔗实验平台进行收割机砍蔗实验,分析三个单因素实验的最优参数组合,并对各个因素下双刀盘和单刀盘的正交实验进行方差分析,得到因素对切割损失的影响大小排序,并分析了单双刀盘结构下对切割损失的影响。