计算机论文：割台挑秧机构的运动特性仿真分析

 　　摘 要: 提出了一种基于 VB 编程与 SolidWorks 验证进行割台挑秧机构仿真分析的方法。对割台挑秧机构进行了原理分析、数学几何建模和动画仿真，详细阐述了其具体实现步骤。利用 VB 编写了该机构的运动程序，并给出了基于 SolidWorks 的实例验证，比较了两种方法的结果，具有良好一致性。
　　关键词: 割台; 挑秧机构; 模拟仿真; Visual Basic; SolidWorks
　　割台切割捡拾装置是番茄收获机上除果秧分离装置、色选装置之外的3大核心部件之一，包括分禾器、拨秧装置、往复式切割器、输送装置等。彭霞等人建立番茄收获机往复式切割器的运动模型，用Matlab软件对往复式切割器做了运动学仿真研究，侧重于复式切割器的结构参数和运动参数设计。而在实际收获过程中，割台除了要达到切割番茄秧苗目的，还要实现挑秧输送的效果。因此，本文主要对挑秧部分进行研究，简化割台挑秧机构为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可以认为是铰链四杆机构的演化形式之一，推导典型铰链四杆机构的运动规律的常用方法有速度瞬心法，矢量方程图解法、解析法等。
　　其中，解析法应用最为广泛，得益于计算机技术的迅猛发展。段守勇、毕新胜等人采用复数矢量法对平面连杆机构进行了运动方程的建模，并均利用Adams等相关工具对所研究的机构进行了仿真分析。其优点在于对所构建模型的运动学分析较为全面，不足之处在于其研究对象多为封闭式的连杆机构，所采用的推导公式较为复杂、运算繁琐。陈建能、俞高红、赵匀等学者通过建立机构的运动学模型，推导出运动方程，采用VisaulBasic编写机构运动学仿真与优化软件来分析主要参数对机械性能的影响，并利用虚拟样机试验进行仿真，验证所得到的优化结果。
　　结合割台挑秧机构本身的特点，利用VB编程、辅以SolidWorks验证的方法对割台挑秧机构重要参数点的运动轨迹进行了模拟仿真。仿真结果能够预见机构的实际运行效果，指导完善机构运动曲线的精确度，为实现割台挑秧机构的优化设计提供依据。主要由驱动轴、偏心凸轮、拨叉组(分前后)、吊杆和割台侧板构成。其中，前拨叉组和后拨叉组的拨叉相互交错排列，同时拨叉组通过吊杆连接到割台侧板上(形成两个铰接点);偏心凸轮在驱动轴上相错180°放置;驱动轴通过轴承安装在割台侧板上，割刀安装于点①后方由拨叉本身机构构成的夹角内。工作时，马达的动力通过驱动轴传给偏心凸轮带动其转动;偏心凸轮又带动其他从动件运动。在这一过程中，挑秧机构将偏心凸轮的旋转运动转换成拨叉的往复摆动，从而形成前、后拨叉对番茄秧的交替扶持作用和抛秧作用。在切割过程中，割刀始终位于并列拨叉头所形成的夹角间，其作用如下:一方面拨叉夹角上部防止番茄漏下造成不必要的损失;另一方面夹角下部可以有效地保护割刀，防止石头等硬物损坏割刀。
　　当整车静止时，割台侧板可视为固定件，偏心凸轮视为主动件，吊杆和拨叉组为从动件。虚线上点①区域运动学模型的研究对于挑秧机构辅助切割和抛秧是重点，而点①、点③和点②之间的具体机构配置可以根据实际要求和设计需要进行变化，但是这3点之间的直线距离不宜随意改变。