摘要:本文基于对深根茎植物收获机械在国内外市场的发展状况，对深根茎植物收获机械的作业工况以及作业要求进行了综合考量，明确了深根茎植物收获机械在进行收获作业时所遇到的一些困难，同时确定了解决这些困难的方法。本篇论文在对深根茎植物收获机械所需要的功能进行分析，根据其所需要的技术原理对整个深根茎植物收获机械进行总体方案设计，并通过各种技术方法和软件对深根茎植物收获机械做总体构设。

通过三维模型设计软件对深根茎植物收获机械的工作装置建立模型，并对其关键部位用优化分析软件做有限元分析，得出挖掘机构钢爪承受最大工作载荷的时候其本身的静应力变化，得到了钢爪在极限作业载荷时的使用寿命；应用有限元分析结果，对深根茎植物挖掘装置进行了改进，使深根茎植物挖掘装置更能被市场接受。在模糊优化的理论做出客观的判断，选择出经济性好的零件材料。

本文通过研究和优化进行一些例子的分析，解决了深根茎植物收获机械的一些问题，并且得出比较科学的先进的深根茎植物收获机械的挖掘方法，提高了收获效率，为当代的工程收获机械行业提供了一点帮助。

关键词 深根茎植物；挖掘装置；有限元分析；模糊优化理论模型

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 本课题研究的目的和意义-1

1.2 深根茎植物收获机的发展和国内外研究现状-3

1.2.1 国内外根茎类收获机械的研究现状-3

1.2.2 深根茎植物收获机的发展-4

1.3 课题的设计依据和技术路线-4

1.3.1 课题的设计依据-4

1.3.2 课题研究的技术路线-6

2深根茎植物挖掘装置的总体参数的确定-7

2.1深根茎植物挖掘装置的工作原理-7

2.1.1 机构组成-7

2.1.2 工作原理-7

2.2深根茎植物挖掘装置工作参数的确定-7

2.2.1钢爪设计-8

2.2.2主杆设计-8

2.2.3 液压缸设计-8

2.2.4挖取装置静力学分析-12

2.2.5支架的设计-14

2.2.6 挖取参数确定-14

3 深根茎植物挖掘装置重要工作部件的仿真-16

3.1  ANSYS简介-16

3.2 土壤特性分析及本构模型的建立-16

3.2.1 土壤物理特性-17

3.2.2 土壤的力学特性-17

3.2.3 土壤本构模型的建立-19

3.2.4 土壤的SPH算法本构模型-24

3.3刀片的有限元分析-25

4 深根茎植物挖掘装置的优化-28

4.1 优化的意义和方法-28

4.2 基本原理-28

4.3 运用MATLAB软件模糊优化-29

4.3.1 MATLAB软件简介-29

4.3.2 钢爪材料的选择-29

结论-31

致谢-32

参考文献-33

附录-34

附录1 刀具在土壤中的受力计算-34

附录2 材料的选择计算-35