基于Solidworks的残膜捡拾滚筒3D设计及运动仿真

农业现代化需要更多生产效率高、性能良好的农业机械。因此对农业机械设计提出更高的要求。目前，我国的农业机械水平和世界一流技术还存在不少的差距，关键问题之一就是设计水平落后。要改变这一现状，就必须重视现代设计方法的研究、推广和应用。
    
     残膜捡拾滚筒是我国耕前残膜回收中比较典型的工作机构，采用SolidWorks软件和与其无缝集成的机构运动仿真软件COSMOS／Motion对4JSM-1800棉秸秆还田及残膜回收联合作业机的捡拾滚筒进行实例三维设计和机构运动分析，探讨了捡膜齿组数、机具前进速度、捡拾滚筒的转速以及捡膜齿的人土深度等因素对残膜捡拾效果的影响，对残膜捡拾机具研发和使用提供理论支持，展示了现代动态设计工具软件在农业机械设计中的应用方法。
    
     1残膜捡拾滚筒原理及结构设计
    
     1．1残膜捡拾滚筒原理
    
     4JSM-1800棉秸秆还田及残膜回收联合作业机采用弧形往复式挑膜齿残膜清理滚筒，主要由滚筒壁、凸轮盘(2组)、凸轮轴、挑膜齿组等构成[2f。工作时，滚筒壁由链轮驱动，绕着与机架固联的凸轮轴转动，挑膜齿组上的滚轮在凸轮槽中滚动，从而带动整个挑膜齿组作往复式旋转运动。由于凸轮中心与滚筒中心存在偏心距，运动时，挑膜齿相对滚筒表面伸出、缩回。挑膜齿伸出用于捡膜，挑膜齿缩回用于脱膜。
    
     1．2残膜捡拾滚筒结构设计
    
     滚筒壁和地表必须有一定间隙以避免滚筒前壅土，因此挑膜齿需有一定的伸出长度。初步确定滚筒的直径和挑膜齿的外形参数。采用SolidWorks三维软件对各零部件进行设计，同时为了对比分析，采用不同的装配配置。图l。
    
     2仿真软件介绍及分析步骤
    
     2．1 COSMOS／Motion软件的特点
    
     COSMOS／Motion与当今主流的三维CAD软件SolidWorks无缝集成，是一个全功能运动仿真软件，可以对复杂机械系统进行完整的运动学和动力学仿真，得出系统中各零部件的运动情况，如位移、速度、加速度和作用力及反作用力等。并将结果以动画、图形、表格等多种形式输出，另外可将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中，进行强度和结构分析。
    
     2．2仿真分析步骤
    
     为了便于分析，对滚筒进行了结构简化，只保留和机构运动模拟相关的零部件，设计出简化模型进行装配、添加零件间配合关系。COSMOS／Motion可以自动识别Solidworks装配体零件之间的约束副，也可以由COSMOS／Motion进行定义。在进行仿真之前，首先进行基本参数设置，如力的单位、时间单位、重力加速度大小、以及与动画有关的帧时间间隔及帧数等。在进行仿真分析时，设置力的单位为N，时间的单位是s。仿真动画的持续时间和帧数根据不同的需要进行相应设置。然后设置滚筒的运动初始状态，即滚筒旋转速度，机具前进速度。设置完毕点击仿真按钮进行仿真，绘制出相邻两组捡膜齿尖运动轨迹曲线，并将轨迹结果输出。
    

     后采用COSMOS／Motion软件对滚筒的动态干涉进行检查。具体做法是在COSMOS／Motion的仿真过程结束后，选择Check Interferences按钮，然后再选择需要进行干涉检查的零件即可。为了方便对比分析，将轨迹结果输出为Excel格式，然后采用Lisp语言编程，在AutoCAD中绘制出轨迹曲线，进行对比分析。图2。
    

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