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（重庆市农业科学院农业机械研究所,重庆 401329）
摘 要：随着计算机技术的发展,电脑在机械设计中的作用越来越大,CAD和CAE成为新兴的辅助设计技术.CAD（CAD-Computer Aided Design）即计算机辅助设计,是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作.本研究采用CAD、CAE技术进行开沟机刀具的设计.建立了刀具三维模型,模拟土壤条件进行虚拟试验,验证了刀具的可靠性.
关键词：CAD、CAE；刀具；三维模型
0 引言
南方由于气候原因,水稻只能种一季,为提高水田的利用率,通常会在冬季种上其他作物,这就需要开沟排湿.排湿沟通常要求30cm宽,30cm深,人工开沟不光劳动强度大,效率低,而且论文范文高,如果利用开沟机开沟,不光省力省时,同时也省钱,开沟机有着广阔的市场前景.但是目前市场上的开沟机动力均为中拖以上,体积大,重量重,不适应重庆及周边丘陵山区,并且现有开沟机所开沟宽度和深度都不够,这主要是由于开沟阻力非常大,需要很大的动力,因此,研究一种省力的开沟刀具显得非常重要,这对于缩小开沟机体积,提高开沟质量都有着非常重要的作用.
随着计算机技术的发展,电脑在机械设计中的作用越来越大,CAD和CAE成为新兴的辅助设计技术.CAD（CAD-Computer Aided Design）即计算机辅助设计,是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作.CAE（Computer Aided Engineering）即工程设计中的计算机辅助工程,指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能,以及优化结构性能等[1].采用CAD、CAE技术可以借助计算机分析计算,确保产品设计的合理性,减少设计成本；缩短设计和分析的循环周期；CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程,虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性,采用优化设计,降低材料的消耗或成本[3].
1. 利用CAD技术,建立开沟机刀具三维模型
利用CAD技术,建立开沟机刀具三维模型,进行刀具设计,建立虚拟样机模型,开沟机设计参数见表1、建立的虚拟样机模型见图1.
2. 研究重庆及周边丘陵山区土壤条件,分析开沟机刀具的受力状况
分析了土壤条件,重庆及周边丘陵山区大多为重壤.开沟机刀片切削土壤的阻力Ft′,可按经验公式计算,计算公式[2]如下：
式中：
Itu——前苏联道路科学研究所坚实度计冲击值,按重壤土设计,取 Itu等于12；
δ——切削厚度（cm）,取4mm；
δc——刀片的横向切削厚度（cm）；
Ψ——刀片切削角（°）,取ψ等于11°；
e——考虑刀片刃角γ的系数,取 e等于0.81,
计算得
3. 利用CAE技术,借助计算机进行虚拟样机的辅助分析,验证虚拟样机的可靠性
配置Pro/E和Ansys的接口,实现Pro/E和Ansys的无缝连接,采用Ansys对刀具进行静力学分析.刀片选用45号钢调质处理,刀片受到的约束及力见图2.
对刀片进行了静力学分析得出：整个刃口处、刀片螺栓固定处的圆孔以及刀片的小端是应力集中的地方,最大的应力位于刃口刀尖处.刃口容易磨圆变钝,若遇到大的阻力冲击,刀尖及刀片的小端容易发生损坏,甚至发生断裂.刀片可以承受5倍于正常载荷的冲击载荷.图3和图4分别为刀片等效位移图和等效应力图.
4. 结语
采用CAD、CAE技术进行开沟机刀具的设计,建立了开沟机及其刀具的三维模型,模拟土壤条件进行虚拟试验,验证了开沟机刀具的可靠性.
数控刀具刀片:沃尔特G500高精度五轴数控工具磨床-数控刀片磨床-木工刀具磨床
参考文献
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