王蓮中，胡靖明

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730074）

在使用種子加工機(jī)械的過(guò)程中，時(shí)常會(huì)有轉(zhuǎn)子不平衡、潤(rùn)滑不順暢、振動(dòng)不穩(wěn)定、噪音大等故障的產(chǎn)生。通常情況下，設(shè)備故障的出現(xiàn)是因?yàn)樯a(chǎn)作業(yè)發(fā)生中斷或難以正常進(jìn)行，喪失或降低設(shè)計(jì)功能，經(jīng)短時(shí)間調(diào)整或修理，當(dāng)設(shè)備停止后也可以恢復(fù)正常運(yùn)行[1]。種子加工時(shí)包衣、丸?；⒏稍?、清選等處理技術(shù)，指種子收獲后到播種前實(shí)施的。經(jīng)加工之后，可將受病蟲(chóng)害影響、成熟的、破碎的種子去除，達(dá)到水分適當(dāng)，防霉防凍，改善其物理及生物特性，提升種子的整齊度，便于機(jī)械化播種。除此之外，加工處理種子，是關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)種子產(chǎn)業(yè)及商品化環(huán)節(jié)，同時(shí)是必備的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效技術(shù)。種子的播種質(zhì)量及生物特性，會(huì)因不同加工手段的選擇之后產(chǎn)生不同影響，種子加工機(jī)械工作性能，關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

1 種子加工機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀及ADAMS仿真技術(shù)

1.1 機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，是我國(guó)種子加工機(jī)械設(shè)計(jì)制造起始階段，經(jīng)過(guò)引進(jìn)、消化、吸收等，如今我國(guó)已經(jīng)擁有成套種子加工設(shè)備制造及設(shè)計(jì)能力?？傮w上其生產(chǎn)和保有量，已經(jīng)將水弱旱強(qiáng)局面呈現(xiàn)出來(lái)。蔬菜、牧草以及玉米、小麥?zhǔn)侵饕a(chǎn)的種子加工機(jī)械，還包含水稻。對(duì)于我國(guó)的種子加工行業(yè)科研和生產(chǎn)而言，盡管近些年發(fā)展較快，可由于起步較晚，與國(guó)外種子加工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在較大的差距，此外，還存在關(guān)鍵零件制造工藝不過(guò)關(guān)、設(shè)計(jì)配套性差等問(wèn)題[2]。

1.2 ADAMS仿真技術(shù)

ADAMS軟件是美國(guó)一家公司開(kāi)發(fā)的，是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析的虛擬樣機(jī)分析軟件?，F(xiàn)在全世界有數(shù)百家各行各業(yè)主要制造商，ADAMS已經(jīng)被廣泛采用。通過(guò)對(duì)這一軟件的應(yīng)用，用戶(hù)可以創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，是快速、方便、參數(shù)化的。此模型可以是造型逼真的幾何化，經(jīng)從其他CAD軟件傳過(guò)來(lái)，也可以是軟件中直接建造的。ADAMS軟件創(chuàng)建出的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，是完全機(jī)械化的，使用的零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，以及圖形環(huán)境是交互式的。其求解器選擇的是拉格郎日方程方法，基于多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、靜力學(xué)分析虛擬機(jī)械系統(tǒng)，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，將加速度、反作用力、位移、速度輸出。計(jì)算有限元的輸入載荷，預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的碰撞檢測(cè)、峰值載荷、性能、運(yùn)動(dòng)范圍等，可通過(guò)ADAMS軟件的仿真實(shí)現(xiàn)。DAMS軟件經(jīng)5類(lèi)模塊組成，包含接口、專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、基本、擴(kuò)展模塊及工具箱。用戶(hù)可快速有效建模、仿真分析特定專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的問(wèn)題，通過(guò)選擇專(zhuān)用模塊之后，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，經(jīng)選擇通用模塊之后有針對(duì)性的開(kāi)展?；旧洗嬖诘倪@些模塊，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軟件的要求，同時(shí)涵蓋種子加工機(jī)械各個(gè)方面。

2 需要注意的ADAMS仿真問(wèn)題

MECHANISM／PRO接口，指的是ADAMS這一機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析和PRO、ENGINEER的連接三維實(shí)體建模軟件接口模塊，是MDI公司開(kāi)發(fā)的，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中為了防止丟失掉，二者需選擇無(wú)縫連接方式。假設(shè)在分析單個(gè)零部件的時(shí)候，通常情況下，*．SETP、*．SET、*.IGES等格式，是二維實(shí)體模型保存的文件形式；Parasolid Xmt-txt這一文件格式，是通用的，基于仿真分析一個(gè)機(jī)構(gòu)式[3]。

通常情況下對(duì)于模型的創(chuàng)建，選擇的是三維設(shè)計(jì)軟件，像SOLIDWORKS、PR0／E、UG等，均為專(zhuān)門(mén)的參數(shù)化造型軟件，因ADAMS沒(méi)有很強(qiáng)的三維設(shè)計(jì)功能。之后進(jìn)行仿真分析，需導(dǎo)入ADAMS中。通常設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的格式，按照仿真要求的不同展開(kāi)，ADAMS和參數(shù)造型軟件存在較多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類(lèi)型。

在ADAMS中導(dǎo)入經(jīng)三維模型造型軟件或者是自身所創(chuàng)建模型，彼此間仍然存在一定區(qū)別。通常情況下，創(chuàng)建時(shí)所給的是steel，系統(tǒng)默認(rèn)為加上材料屬性，各個(gè)部件和整機(jī)的marker坐標(biāo)點(diǎn)及質(zhì)量重心，經(jīng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出。在ADAMS中，經(jīng)三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)入其中，坐標(biāo)點(diǎn)及質(zhì)量信息均不存在，所以創(chuàng)建marker坐標(biāo)點(diǎn)、添加質(zhì)量信息，是在作仿真前第一應(yīng)該做的事情，之后加載載荷、添加約束，并進(jìn)行仿真分析[4]。

3 基本的ADAMS仿真步驟

基于三維實(shí)體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，呈現(xiàn)出ADAMS／View仿真功能這樣一種技術(shù)。其能夠仿真、優(yōu)化、建模機(jī)械系統(tǒng)模型，作為一個(gè)強(qiáng)大仿真環(huán)境。一般情況下對(duì)于物理模型創(chuàng)建的步驟，于ADAMS／View中對(duì)模型創(chuàng)建的步驟是一致的。關(guān)鍵部位小部件模型的創(chuàng)建，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜仿真系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)二者間的聯(lián)系，并測(cè)試及確定它們的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)應(yīng)用簡(jiǎn)單的仿真。由此，添加更復(fù)雜的模型，并確保模型正確。進(jìn)展緩慢是起初的狀態(tài)，但能確保每一子系統(tǒng)工作正常，并于開(kāi)始下一步之前，真正做好充足的準(zhǔn)備，用于整個(gè)系統(tǒng)的仿真。建模及仿真分析的步驟大致上分為以下幾步。一是創(chuàng)建一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)模型，包含柔性連接、作用力、運(yùn)動(dòng)件、運(yùn)動(dòng)副等在內(nèi)；二是創(chuàng)建所需仿真分析的模型；三是經(jīng)對(duì)照物理樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬仿真結(jié)果，用于驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的方案；四是在實(shí)際操作過(guò)程中，通過(guò)模擬仿真模型動(dòng)作，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所建模型的測(cè)試[5]；五是針對(duì)不同的靈敏度及設(shè)計(jì)變量，深化設(shè)計(jì)，評(píng)估系統(tǒng)模型；六是細(xì)化模型，使得物理樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和自身仿真測(cè)試數(shù)據(jù)吻合；七是找出最優(yōu)化設(shè)計(jì)組合，其是可以獲得最佳性能的，并積極的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

仿真技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景及市場(chǎng)，加速了開(kāi)發(fā)、研制與使用新技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的過(guò)程，其是一種全新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)手法。想要縮短研制周期、降低成本及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、提高產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)仿真技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵。目前，相較于工業(yè)和其他方面的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)械化層面的仿真設(shè)計(jì)有更廣泛的價(jià)值。然而，基于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，隨著極大程度上推進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程，今后會(huì)得到應(yīng)用的幅度會(huì)更大，同時(shí)帶來(lái)極大的推動(dòng)力，用于增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力。

種子加工機(jī)械和其他機(jī)械不一樣，其可以在完成工作過(guò)程中保證種子的生命特征，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)種子計(jì)量包裝、存儲(chǔ)、分級(jí)、干燥、藥物處理等工作，從收獲后到播種前，使其可以健康茁壯地生長(zhǎng)。所以對(duì)于各工作部件受力及運(yùn)動(dòng)情況分析，基于種子加工機(jī)械設(shè)計(jì)中，可用于實(shí)現(xiàn)是否于安全受力范圍內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)算種子的受力情況。仿真軟件ADAMS可以將工作部件及種子間運(yùn)動(dòng)和受力情況準(zhǔn)確測(cè)出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)種子加工過(guò)程的真實(shí)再現(xiàn)。總之，在種子加工機(jī)械設(shè)計(jì)中，仿真技術(shù)前景廣闊。