基于Proe的多功能一体化播种机设计及关键部件动态仿真

2 . 3 播种机结构 该播种机的结构如图3 所 示 ，主要包括 存种箱、前进轮、进种槽道、排种槽轮、排 图 1 旋耕机结构图
图 2 施肥机结构图
图 3 播种机结构
7 6 AUTO TIME
AUTOMOTIVE TECHNOLOGY 丨汽车技术
D 时代汽车Leabharlann
种 管 道 、放 种 漏 嘴 、覆 土 栏 杆 、播 种 机 机 架 等 组 成 ，播 种 机 的 机 架 与 旋 耕 机 的 机 架 通 过 插销螺栓连接，播种机的前进轮在旋耕机的 牵引下运动，且在运动过程中前进轮为排种 槽轮提供动力，种子在重力的作用下在种箱 内落入进种槽道，后在槽轮的驱动下流入排 种 管 道 ，且 种 子 流 入 的速度和数量由槽轮旋 转的速度和进种槽道的宽度来决定，当排种 管道的种子依次进入放种漏嘴时，放种漏嘴 有节奏的将其一个个地放入到土壤中。
旋 耕 刀 的 建 模 ：旋 耕 刀 采 用 弯 刀 结 构 ， 弯刀刃口由侧切刃和正切刃两部分组成，设 计 回 转 半 径 R=400mm，计算出旋耕刀曲线、 曲面的坐标，然后拟合出侧切刃曲线、正切 刃曲线等各部分方程，将其导入软件并运用 拉伸切除等操作，完成旋耕刀的建模[3]〇
2 . 2 施肥机结构 施肥机对称固定放置于旋耕机的上方， 且 施 肥 的 动 力 由 旋 耕 机 提 供 ，该施肥机的 结 构 如 图 2 所 示 ，主要包括肥料箱、支撑架、 从 动 链 轮 、排 肥 轴 及 其 排 肥 齿 轮 等 ，考虑 耕 作 的 工 况 比 较 复 杂 ，机 器 受到的动载荷 较 大 ，因而釆用二级链传动的方式传递运 动 和 动 力 ，旋 耕 刀 轴 上 的 主 动 链 轮 与 旋 耕 机 机 架 上 的 链 轮 组 成 第 一 级 链 传 动 ，排肥 轴上的从动链轮和旋耕机机架上链轮组成 第二级链传动。 二级传动链的设计：为减少零件的设计 和 布 置 ，考 虑 将 旋 耕 机 机架上的链轮设计为 带 有 2 个相同链轮的链轮轴，链轮的基圆直 径 D=160mm，齿数 z=23，齿厚 w=19.5mm， 模 数 m=2.5,压 力 角 2 0 度 ，利用渐开线直齿 圆柱齿轮参数化设计过程即可以建立链轮轴 的模型气然而用链条分别将链轮轴与旋耕 刀主轴上的主动链轮和排肥轴上的从动链轮 连接麟〇
2 整机构造原理
2 . 1 旋耕机结构 该旋耕机的结构图如图1 所 示 ，主要包 括机架、旋耕刀轴、旋耕刀、蜗 杆 蜗 轮 + 齿 轮 繼 器 ，主 动 链 麟 ，其 悬 挂 于 拖 拉 齡 方 ， 减速器的输入轴与拖拉机的输出轴通过万向 节连接， 输入轴通过蜗杆蜗轮+ 齿轮减速器 给旋耕刀轴提供动力，旋耕刀轴上面均匀分 布有旋耕刀，旋耕机的机架以旋耕刀主轴为 基 本 构 架 ，机 身 上 方 设 计 出 放 置 施 肥 机 的 预 留空间。
t一时间； vm— 机 前 度 ； w- 刀轴旋转角速度。 将 公 式 （1 ) 对时间求导，可求得旋耕刀 端点在x 轴方向和y 轴方向的分速度：
3 . 2 旋耕刀仿真分析 将 式 （1 ) - ( 2 ) 旋 耕 刀 的 运 动 学 模 型 ，导 入 到 数 值 处 理 软 件 MATLAB中的 SIMULINK，利用其模块库功能搭建运动方 程的仿真模型，参 数 取 值 见 表 1 ，仿真结果如 图 5、6 所示。
Proe 在
软 件 建 立 整 机 的 装 配 模 型 ，在 虚 拟 环 境 中 模 拟 系 统 运 动 ，对 各 部 件 干 涉 检 验 ；分 析 旋 耕 刀 的 运 动 过
Simulink 程 并 建 立 其 运 动 学 模 型 ，在
软件中仿真得到旋耕刀端点在水平方向和竖直方向的运动速度和位移，
预 知 产 品 的 工 作 性 能 ，这 对 于 缩 短 产 品 开 发 周 期 ，降 低 开 发 成 本 ，提 高 设 计 精 度 具 有 重 要 的 意 义 。
Proe 关 键 词 ：多功 能 一 体 机 ；联 合 作 业 ； ; ； 虚 拟 样 机 Simulink
1 引言
在我国的广大农村地区，农业生产往往 釆用的是传统的劳作方式，这占用大量的人 力和物力，且在某些使用农机具的区域其集 约化程度不太高，农机具未得到广泛的使用， 而在欧美等农业发达国家，农业机械已向宽 幅、联合和髙速方向发展，单一功能作业机 具日趋 减 少 [1]〇虚拟样机技术是利用计算机 仿真技术，在计算机上搭建产品的整体模型， 预测产品的整体性能，改进产品设计的一种 技 术 [2]，它能将我们的设计灵感转化成为虚 拟 产 品 ，本 文 利 用 该 技 术 设 计 一 款 能 实 现 整 地、施肥、播种等功能的联合作业一体化机。
3 关键部件运动仿真
3 . 1 旋耕刀运动分析 旋 耕 机 工 作 时 ，旋 耕 刀 一 边 绕 旋 耕 刀 轴 旋 转 ，一 边 随 机 组 前 进 ，因此旋耕刀的绝对 运动是旋耕刀轴的旋转运动和机组前进运动 的合成，其运动轨迹是摆线。对 于 卧 錄 耕 机 , 设坐标原点为刀轴的旋转中心，x 轴正向与旋 耕机的前进方向一致，y 轴正向垂直于地面向 下 ，刀片端点位于前方水平位置与x 轴正向 重合[54]，麵 刀 运 动 速 獅 图 4 所示：
AUTOMOTIVE TECHNOLOGY I汽车技术
基 于 P ro e 的多功能一体化播种机设计
及关键部件动态仿真
雷艇马科仝传祥许彬 武汉东湖学院机电工程学院湖北省武汉市430212
摘 要 ：设 计 一 款 能 集 成 耕 地 、施 肥 、播 种 等 功 能 的 一 体 化 播 种 机 ，设 计 思 路 为 以 卧 式 旋 耕 机 为 本 体 ，在 其 上 添 加 施 肥 、
播 种 、覆 土 等 联 合 作 业 功 能 部 件 ，设 计 的 关 键 为 旋 耕 刀 的 建 模 、旋 耕 机 的 输 出 轴 与 施 肥 机 的 排 肥 轴 二 级 传 动
链 的 设 计 ，播 种 机 的 播 种 器 的 设 计 ，并 按 照 农 业 生 产 的 步 骤 ，合 理 的 布 置 各 个 作 业 机 构 。 利 用 虚 拟 样 机 技 术