[发明专利]水田平地机静力学建模方法及系统

权利要求书

1.水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述方法包括：

建立水田平地机的三维实体模型，以台架替换拖拉机车身，且台架固定不动，以水田平地机的对称面作为基本平面，将三维实体模型的调平系统视为一个质量块，在质量块的安装台上建立局部坐标系，获取质量块质心在该局部坐标系下的坐标；

利用平面任意力系的平衡方程求出质量块受到的平行连杆的作用力；其中，所述平行连杆包括柔性杆和刚性杆；

在柔性杆远离质量块的一端建立局部坐标系，利用平面任意力系的平衡方程求出柔性杆受到的作用力和附加力偶，以及利用弯曲变形中挠曲线微分方程求出柔性杆与质量块连接端的挠度和转角；

对刚性杆进行拉压分析，利用轴向拉压变形公式求出刚性杆的轴向变形量；

根据平面几何分析法，获取平行连杆与质量块连接端的形变位置。

2.根据权利要求1所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述获取质量块质心在局部坐标系下的坐标，具体为：忽略不计调平油缸的质量，质量块的质心与形心重合，利用平面图形的形心计算公式求出质量块质心在局部坐标系下的坐标。

3.根据权利要求2所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述形心计算公式如下：

其中，Ai表示基本平面上质量块任一组成部分的面积，和表示基本平面上质量块任一组成部分的形心坐标，n表示质量块的n个组成部分。

4.根据权利要求1所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述利用平面任意力系的平衡方程求出质量块受到的平行连杆的作用力中，平面任意力系的平衡方程如下：

其中，安装台上建立的局部坐标系为XOY，F1为质量块受到的刚性杆沿刚性杆方向的作用力，F2为质量块受到的柔性杆在竖直方向上的作用力，F3为质量块受到的柔性杆在水平方向上的作用力，L1为F2、F3作用点与F1作用点在Y轴方向的距离，为平行连杆与台架之间的夹角，mg为质量块自身的重力。

5.根据权利要求1所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述利用平面任意力系的平衡方程求出柔性杆受到的作用力和附加力偶中，平面任意力系的平衡方程如下：

其中，柔性杆远离质量块的一端建立的局部坐标系为X1O1Y1，F2’为柔性杆受到的质量块在竖直方向上的作用力，F3’为柔性杆受到的质量块在水平方向上的作用力，F4为台架端对柔性杆在Y1轴方向上的作用力，F5为台架端对柔性杆在X1轴方向上的作用力，M为台架端对柔性杆的附加力偶，F6为高程油缸对柔性杆的作用力，L为平行连杆的长度，L2为F6作用点与柔性杆远离质量块的一端之间的距离。

6.根据权利要求1所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述弯曲变形中挠曲线微分方程如下：

其中，ω为柔性杆与质量块连接端的挠度，θ为柔性杆与质量块连接端的挠度，F2’为柔性杆受到的质量块在竖直方向上的作用力，F3’为柔性杆受到的质量块在水平方向上的作用力，F6为高程油缸对柔性杆的作用力，L为平行连杆的长度，L2为F6作用点与柔性杆远离质量块的一端之间的距离，EI为柔性杆的弯曲刚度。

7.根据权利要求1所述的水田平地机静力学建模方法，其特征在于：所述轴向拉压变形公式如下：

其中，ΔL为刚性杆的轴向变形量，F1’为刚性杆受到的质量块沿刚性杆方向的作用力，L为平行连杆的长度，A1为刚性杆的横截面积，E为弹性模量。