基于技术系统进化的玉米割台创新设计研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jack607
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创新设计是推动我国实现中国制造2025的重要力量,农业装备制造在中国制造2025中占有非常重要的地位。我国玉米机械收获目前存在收获机械作业时间短、闲置时间长、锈蚀严重、寿命短、丘陵地区机械收获率低的问题。TRIZ(Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch)发明问题解决理论是一种可以正确把握发明方向的发明工具。针对以上存在的缺点,本文将基于TRIZ理论完善玉米割台。应用TRIZ理论的技术系统进化法则,定性、定量分析了从1989年至2019年与玉米割台相关的1321个专利,得出了当前玉米割台技术处于衰退期的结论,总结出玉米割台沿向超系统进化法则向系统功能增加增强方向发展的进化规律,进而应用技术系统进化法则中的向超系统进化法则创新设计玉米割台。然后结合了国内玉米的种植环境,提出既可以收获青贮玉米又可以收获食用玉米的新型玉米割台概念模型。将青贮型玉米割台作为新型玉米割台的基座,单独使用基座可以收获青贮玉米,在基座上安装摘穗输送模块后可以茎穗兼收食用玉米。对新型玉米割台基座和摘穗输送模块之间动力传递和安装位置进行了机械设计。在具体产品设计阶段,第一,以实验的方式测出了果穗输送模块的额定功率,设计了茎穗兼收状态下新型玉米割台的传动系统。第二,改造了现有的青贮玉米割台机架和摘穗输送模块的机架,实现方便地安装和拆卸摘穗输送模块的操作。第三,对创新设计的新型玉米割台两种工作状态下的机架进行了模态分析,并通过反复的更改设计方案和模态分析解决了收获青贮玉米时新型玉米割台存在的共振问题。第四,为了新型玉米割台在青贮状态和茎穗兼收状态之间便捷的切换,提出了两套新型玉米割台设计方案。第五,测量了实验人员在虚拟环境下将以上两套设计方案中的新型玉米割台由茎穗兼收状态切换到青贮状态的安装时间,由青贮状态切换到茎穗兼收状态的安装时间,得出更优的玉米割台设计方案。本文创新性的将技术系统进化法则应用到玉米割台的创新设计中,系统性的梳理了玉米割台的进化过程,准确地预测了玉米割台的进化方向,为TRIZ理论应用于农业装备的创新设计提供了借鉴。将虚拟装配实验应用于玉米割台的创新设计中减少加工材料消耗,提高设计效率,对保护环境也有重要的意义。
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