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题名植树机挖坑机构螺旋式钻头性能特性优化研究
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作者
冯长龙
黄春光
宁辰阳
李树平
陈科锦
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机构
河南理工大学机械与动力工程学院
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出处
《中国农业科技导报(中英文)》
北大核心
2025年第2期89-98,共10页
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基金
国家级大学生创新创业训练计划项目(202210460011)
河南省科技攻关项目(212102210050)。
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文摘
为实现植树机挖坑机构的低能耗和轻简化,对钻头进行了结构设计和参数优化。应用离散元法建立土壤模型,通过EDEM软件对钻头钻土过程进行动力学仿真。采用Design-Expert软件进行响应面试验方案设计,以切刀刃角、螺旋翼片升角、转速3个因素为自变量,以钻头受到的阻力矩为响应值,构建阻力矩的回归方程并进行方差分析。得出最优参数组合为:切刀刃角为32.778°、螺旋翼片升角为28.316°、转速为160.346 r·min^(-1),以上参数组合下阻力矩为275.137 N·m,通过验证试验得出误差仅4.38%。通过ANSYS对钻头进行参数优化,优化后质量减轻了34.39%,应力增大了76.28%,此时的安全系数为2.61;变形增大了59.79%,但仍小于1 mm。对优化后钻头进行模态分析发现,各阶固有频率均避开了主要激励频率,避免了共振的发生。以上研究结果可为挖坑机构参数优化提供参考。
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关键词
挖坑机构
螺旋式钻头
离散元法
响应面法
模态分析
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Keywords
excavation mechanism
spiral drill bit
discrete element method
response surface methodology
modal analysis
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分类号
S776.2
[农业科学—森林工程]
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