基于ADAMS的聯合收割機切割機構運動仿真

王孫 楊洋 王志剛 張華培

摘要：為了解聯合收割機切割機構的運動軌跡，需對其進行運動學仿真分析。聯合收割機切割機構的驅動機構是曲柄搖桿一搖桿滑塊機構。首先利用三維設計軟件Creo，實現對聯合收割機切割機構模型的建立。然后采用CAE分析軟件ADAMS對該機構進行運動學仿真分析，得出切割機構運動構件曲線軌跡，為后期切割機構的改進提供必要的依據。

關鍵詞：ADAMS；切割機構；曲柄搖桿一搖桿滑塊機構

Simulation of cutting mechanism based on ADAMS

WANG Sun YANG Yang WANG Zhigang ZHANG Huapei

（610039 School of Mechanical Engineering & automation， Xinhua University，Sichuan，Chengdu）

Abstract： Motion trajectories for the understanding of combine harvester cutting mechanism，need carries on the kinematics simulation analysis. The driving mechanism of combine harvester cutting mechanism is a crank and rocker rocker slider mechanism .First， using three-dimensional design software Creo， to achieve the establishment of cutting mechanism model of thecombine harvester ， Then using CAE analysis software ADAMS on the cutting mechanism of the kinematics simulation analysis， obtains the cutting mechanismmotion curve track， also provides the theory support for the later improvementcutting mechanism.

Key words： ADAMS；The cutting mechanism；Crank rocker 一rocker slider mechanism

引言

隨著國家對農機補貼政策的不斷實施，我國農業機械市場迎來了發展的春天，特別是農業聯合收割機領域。目前大部分切割器在作業時的穩定性較差，影響了切割質量，需設計出符合實際作業需要的切割裝置是收割機研制較關鍵的一步。收割機械切割裝置有往復式和回轉式兩種，往復式利用動刀片相對于護刃器上的定刀片做往復的剪切直線運動，將禾株切斷[1]。本機構采用往復式，其割刀割幅較寬，并且工作效率高，可獲得較好的切割質量，割茬平齊，且不會產生割碎作物的現象[2]。

1.切割機構結構和切割原理

聯合收割機的切割裝置主要有切割器和割刀驅動機構兩個部分。本機構切割器采用標準II型切割器。

聯合收割機的割刀驅動機構為曲柄搖桿一搖桿滑塊機構，它由曲柄、連桿、搖桿和滑塊組成，該連桿機構亦為空間機構，將水平傳動軸的轉動轉化為搖桿繞與該軸呈空間異面垂直軸線的往復擺動[3]。曲柄和連桿通過一圓柱副相連，連桿和搖桿也通過圓柱副相連，搖桿設計成扇形增加整個機構的質量，可以增加該機構的穩定性，亦可使滑塊在槽內驅動割刀趨于直線往復運動。其在Creo中的模型如圖1。

1—曲柄；2—連桿；3—搖桿；4—滑塊；5—水平傳動軸；

該機構切割原理如圖2-圖3。此機構的動力由水平傳動軸提供，其通過一對錐齒輪驅使曲柄以O為圓心， LOA為半徑圓周轉動；曲柄OA的回轉使連桿AB能夠在一定的空間范圍內移動和轉動，產生偏轉；從而帶動搖桿BD繞C點一定范圍的擺動，搖桿固定在機架于C點，搖桿BD的擺動驅使安裝在D點上的滑塊的往復移動，搖桿BD設計成扇形可使滑塊趨于直線往復移動，滑塊放置于動割刀的槽內，將動力傳遞給動割刀，從而實現動割刀的直線往復運動。在動刀片和定刀片的往復式直線運動的作用下，完成切割作業。其空間機構簡圖如圖2。

2.切割機構的建模和運動仿真分析

2.1 切割機構的建模

對割刀機構進行仿真分析，首先要建立三維模型，割刀機構的三維模型主要在軟件Creo中建立。將建好后將模型在CROE中另存為X_T格式。在ADAMS軟件中調用導入X_T文件，給每一個構件添加運動副，然后給曲柄添加一個驅動力。

在ADAMS中仿真分析有效，需對導入的三維模型定義材料質量等屬性，在添加運動副約束時避免過約束和欠約束并且在滑塊和方框槽間定義運動之間接觸的摩擦系數等[2]，在ADAMS添加好約束與驅動的三維模型如圖3所示。

2.2 切割裝置驅動機構運動學仿真分析

根據割刀的實際情況，設定曲柄的角速度為30r/min時，由于滑塊與搖桿相連，通過仿真搖桿即可，仿真后通過點到點設置得到該機構搖桿運動學曲線軌跡如以下圖4-圖6。

從上圖顯示的運動軌跡看出，當曲柄OA做勻速圓周運動時，推動連桿驅使扇形搖桿BCD做簡諧運動。同時可以看到此機構運行較平穩，具有良好的穩定性，符合設計的需要。

3.結束語

本論文利用ADAMS軟件對收割機的切割機構進行運動仿真分析，驗證理論設計階段的數據，提高整個設計效率，結論可看到該機構運行平穩。

參考文獻：

[1]中國農業機械化科學研究院.農業機械設計手冊[M].中國農業科學技術出版社，2007，11（2）：98-125.

[2]陳樹人.基于ADAMS秧草收割機往復式割刀機構的運動學仿真[M].農業裝配技術，2010.

[3]孫書民.半喂入式小型收割機關鍵技術研究與樣機研制[D].成都：西南交通大學，2013.

作者簡介：

王孫（1990—），男，漢族，江蘇東臺人，碩士研究生，主要研究方向為機械設計及理論。