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      深耕挖掘犁刀是長根莖中藥材收獲機械的主要工作部件，傳統的類比設計方法是在經驗的基礎上進行的，對深耕挖掘犁刀的結構和尺寸以及載荷的設計都不夠精確。鑒于挖掘部件在收獲作業時承受復雜、隨機變化的沖擊載荷，是設計中的重點和難點，因此，有必要建立分析模型，對其進行有限元分析。
      用Pro/E軟件建立深耕挖掘犁刀的三維實體模型，主要由刀柄、刀頭、沉頭螺栓、螺母構成。為了研究深耕挖掘犁刀的剛度特性，計算工作載荷下的變形，把模型進行簡化和抽象，忽略一些圓角。挖掘犁刀模型網格采用自由劃分的四面體單元，單元數249777個，節點數61752個，如圖所示。為了在保證計算精度的前提下降低計算量，在靠近接觸區域部分的有限元網格劃分得比較密集，而遠離接觸區域的網格分布比較稀疏。
      挖掘犁刀所受載荷的測定在佳木斯大學農機挖掘犁刀所受載荷的測定在佳木斯大學農機實驗中心土槽試驗臺上進行。采用杭州江建機械廠的BLR-1-3T型拉壓力傳感器測定挖掘犁刀水平方向平均作業阻力，實驗條件為：試驗土槽長25m、寬1.8m、土壤為黑鈣土。土壤的含水率及硬度見表1和表2。犁刀挖掘深度為40cm，土槽臺車前進速度為1.3m/s，通過3次實驗測得其作業時的平均水平阻力為962.3N，平均垂直受力為866.5N。
      根據深耕挖掘犁刀作業的實際情況和土槽試驗的結果，固定刀柄的上部，在垂直于挖掘刀面方向施加壓強，接觸部分用懲罰函數法(Pure Penalty)進行計算。
      分析結果表明深耕挖掘犁刀在本試驗條件下，產生的最大總變形量為9.6204mn，發生在深耕挖掘犁刀的刀頭，而最大主彈性應變、最大彈性應變、最大等效彈性應變發生在深耕挖掘犁刀聯接螺母上。
      在深耕挖掘作業時，由于作業阻力比較大，挖掘犁刀的刀頭會承受較大的應力，發生變形。利用有限元分析軟件ANSYS對深耕挖掘犁刀進行了強度分析，確定了深耕挖掘犁刀在挖掘時的應變分布圖，分析結果為深耕挖掘犁刀的進一步優化設計提供了理論依據。

                                                                                專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
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