辣椒移栽机开沟器有限元结构分析与优化

为了解决云南丘北地区辣椒移栽机核心部件的结构适应性问题,本文基于Solid Works Simulation对现有开沟器的结构进行了有限元分析。结果表明,开沟器的最大应力幅值为251 MPa,超过材料的屈服极限,强度不够;危险截面位于开沟器支撑架与滑刀根部以及支撑架与调节板的结合处。通过对开沟器局部结构的优化,其应力幅值较原结构下降了19.92%,安全系数提高了25.25%,满足了工作安全强度要求;优化后开沟器的模态分析表明,其固有频率均避开了辣椒移栽机工作时的外部激振频率,有效避免了共振的产生。研究结果为云南丘北辣椒移栽的适应性设计提供了技术指导,为机器优化改型提供理论依据。     

荔枝单果采摘机设计

为实现荔枝单果采摘机械化,对其单果采摘机进行了设计。阐述了采摘机的各部件设计原理,确定各部件结构,并对主要受力部位进行了有限元分析,分析结果表明,伸缩杆的最大应力11.65MPa远小于屈服极限325MPa,最大合位移仅约为杆长的0.12%,伸缩杆的刚度满足工作要求。     

果园自动避障割草机前架设计与仿真

为了解决现有果园割草机自动避障性能较差、避障多为接触式机械避障的问题,为未来非接触式避障割草机整体的研制而设计出1种割草机前架机械平台。基于ADAMS仿真软件对前架进行虚拟样机仿真,采用响应曲面的优化设计方法对前架中以割盘、摆臂和套筒组成的装配体进行优化前后静力学分析对比,通过ANSYS Workbench对优化后装配体进行模态分析。结果表明,割盘所受最大应力降为0.822 7 MPa,优化率为39.82%;摆臂所受最大应力降为14.150 0 MPa,优化率为39.03%;套筒所受最大应力降为15.669 0 MPa,优化率为17.89%。优化后低阶频率为297.72 Hz,符合设计要求。     

暗直榫欧式木窗专用数控机床主轴的有限元分析

通过主轴模型的建立、网格的划分、边界条件的设置和载荷的施加、刚度与强度分析以及模态分析,对暗直榫欧式木窗专用数控机床主轴的静态特性进行了有限元分析。结果表明:主轴加载后的最大位移出现在主轴最下端,且最大位移值为0.114 mm,是在误差的允许范围; 对主轴的应力、应变进行了分析,得到主轴的最大应力为282.76 MPa,小于主轴的许用应力[σ]=355 MPa,符合主轴的设计要求; 对主轴进行了模态分析,得到主轴前6阶固有频率,当机床工作时的固有频率低于主轴的1阶固有频率时,就不会引起机床的共振。并获得了主轴的位移云图、应力应变云图,验证其刚度在静态下均在许用范围内,可满足设计要求。     

果园电动履带运输车车架轻量化设计

为实现果园电动履带运输车车架的轻量化,构建车架的有限元分析模型,获取弯曲工况及扭转工况下的车架应力应变分布特点,并进行静态电测试验研究。基于结构优化的方法轻量化设计车架,并对优化后的车架进行有限元校核和模态分析。结果表明,静态电测试验的各测点应力值与模拟计算值基本一致,验证了所构建有限元分析模型的可行性;在满足承载强度及刚度的条件下,轻量化设计后的车身质量减轻8.82%,一阶频率提高11.81%。研究结果为果园电动履带运输车的轻量化设计与结构优化提供了参考。     

4U-1400型薯类收获机机架有限元分析

根据4U-1400型薯类收获机机架的结构特征和受力情况,运用Solidworks软件进行三维建模,并以Solidworks simulation为平台分析其受力、应力分布、最大应力及其产生部位.结果表明:机架设计合理,最大应力值为223 Mpa,小于材料的屈服极限235 Mpa,应变、位移变化均符合要求,强度、刚度足够.     

某采棉机大梁结构设计与优化

采棉机大梁要求具有足够的强度和刚度,以承受整个采棉机的载荷和从车轮传来的冲击,同时要求具有一定的动态振动特性,以避免在各种旋转零部件转动工作频率激励下出现共振。针对采棉机大梁结构设计与优化问题,运用UG三维计算机辅助设计软件,建立了7种不同车架结构实体模型,运用有限元分析方法对车架实体模型建立网格模型,并对车架进行静力学分析和强度评价,同时进行模态振动特性分析。数值分析结果表明,随着大梁结构的改变和优化,其最大应力集中值发生变化,从386.36 MPa下降到176.88 MPa,总变形量从8.51 mm下降到3.99 mm,强度有明显提高、变形量明显变小。可知结构强度提高了56.3%,总变形量降低了53.8%。模态振动分析结果表明,优化前的大梁结构前10阶固有频率在7.3～44.9 Hz范围内变化,随着结构的进一步完善和优化,结构6第2、6、8、10阶固有频率分别较优化前提高53.2%、31.3%、31.1%、20.1%,结构弯曲振型部位从前桥连接板和主横梁转移到前桥附横梁,尾部扭转振型渐渐消失,且经过优化,成功避开了拖拉机怠速频率和重要工作部件采棉头的工作频率范围;通过对各优化结构之间进行对比分析并考虑采棉机实际工作环境,最后确定符合实际加工和工作机制的边梁材料为材料横截面积100 mm×200 mm、厚度7 mm,外部的加强大梁结构,为采棉机大梁国产化、提高其强度和动力稳定性提供理论依据。     

自适应丘陵山地拖拉机虚拟设计及仿真分析

为进一步解决丘陵山地拖拉机易倾翻、通过性差等问题，利用虚拟样机技术对自适应丘陵山地拖拉机底盘模型进行模拟仿真分析，结合丘陵山地田间作业特点，考虑实际作业要求，用SolidWorks软件建立自适应丘陵山地拖拉机底盘三维简化模型，在ADAMS/View环境中模拟实际作业工况进行侧倾稳定性和越障性能分析，并利用ANSYS Workbench软件对车架纵梁及轮边传动箱等关键零部件在整机结构上进行有限元仿真分析。结果表明，自适应丘陵山地拖拉机底盘的最大侧倾稳定角为37.5°，大于标准要求的35°，符合丘陵山地作业要求；单侧越障100 mm障碍时，四轮始终同时着地并且紧贴路面，双轮越障100 mm障碍时，左右车轮同时同步越障，车身保持平稳状态，其具有良好的作业稳定性和障碍通过性。对关键零件进行有限元分析得出，车架纵梁与动力传输位置应力最大为3.002 2 MPa，形变位移量为1.289 6×10^-3mm；轮边传动箱和驱动桥链接处应力最大为30.229 0 MPa，其形变位移量为2.810 4×10^-2mm；关键部位所受应力均小于材料的屈服极限235 MP...     

自走式植保车折腰转向底盘结构设计与仿真分析

为解决现有自走式植保机械难以适应复杂地形作业的问题,本研究设计了一款自走式植保车.针对不同的田间作业环境,车体结构上轮距和底盘离地间隙可调,其中轮距在1.0～1.3 m范围内可调,底盘离地间隙为0.5～1.3 m可调;通过对轮式车辆主要转向方式的对比分析,设计了中部折腰主动转向结构.为验证作业车底盘结构设计的合理性,对植保车底盘进行了有限元分析,得到了底盘在弯曲和扭转2种工况下的应力和位移分布图.植保作业车底盘最大应力为68.692 MPa,最大位移为0.5284 mm,均小于材料的屈服极限.并对底盘进行了模态分析,得到前6阶的固有频率(22.367～81.881 Hz)和振型,同时计算出外部激振频率最大为9.375 Hz,不会与底盘结构产生共振.分析结果表明,底盘结构设计符合工作要求,为自走式植保车底盘系统的研制奠定了基础.     

兆瓦级风电偏航减速机行星齿轮疲劳仿真分析

针对兆瓦级风电偏航减速机的运行工况，采用Pro/E对新型风电偏航减速机进行了虚拟装配，利用Pro/E与ANSYS之间的接口技术建立了新型风电偏航减速机行星齿轮接触模型，模拟行星齿轮运转过程中的接触应力变化.结果表明：行星齿轮初始啮合最大接触应力为395 MPa，啮合过程最大应力为460 MPa，但仍小于行星齿轮材料的屈服极限.通过对兆瓦级风电偏航驱动减速机行星齿轮疲劳载荷和42CrMo材料的 S -N 曲线分析，结果显示齿轮轮齿的疲劳寿命为125 800次，累计疲劳系数为0.725 01，能满足兆瓦级风电偏航减速机行星齿轮设计与运行要求.     

基于ABAQUS的钢结构厂房T型梁载荷研究

目的为了避免钢结构厂房在暴雪天气时发生垮塌事故,引入承载极限实验分析,分析在承载极限时,实验材料不会发生变形的数据。方法利用ABAQUS对组成钢结构厂房的构件T型梁进行建模并仿真其堆叠受压过程,采用伽辽金法对Q345钢实验材料进行理论计算分析,结合软件分析结果,研究该材料强度和刚度数据。结果综合ABAQUS分析数据,Q345钢在极限承载状况下,其强度载荷应力值最大为493.481 MPa,最大变形位移为0.555 mm,无应力突变区域。结论得出Q345钢在实验条件下可承载50 t的极限载荷,研究结果为钢结构厂房设计提供了参考。     

落地式救生器支架的力学性能分析和加强措施验证

为了提高落地式救生器支架的安全性和可靠性,利用DH-3816静态应变采集系统采集救生器支架静力加载447 kg时各构件的最大应力值,分析救生器支架的结构安全性,提出对薄弱构件的优化设计方案。结果表明,加载到447 kg时挡杆的最大应力达到所用材料极限抗拉强度的75%,已屈服失效,挡杆为薄弱构件。应用商用有限元,模拟了静力加载过程,所得结论与实验结果十分吻合。提出了将挡杆直径由10 mm增大到20 mm的结构优化方案,仿真模拟计算结果表明,该方案可有效提高救生器支架的安全性和可靠性。     

残膜捡拾机机架及梳齿的仿真设计与试验

机架和梳齿是残膜捡拾机的主要承载部件,为了研究机架的振动特性,利用有限元分析软件对机架进行模态分析,结果表明,机架的固有频率和外激频率相差较大,可以有效避免共振的发生。为了研究梳齿设计的合理性,利用离散元分析软件进行梳齿应力应变的正交试验,并利用DesignExpert软件进行曲面响应分析,结果表明,梳齿作业时运动速度越大,入土深度越大,入土角度越小,所受的土壤阻力越大。以耦合的方式分析得到梳齿的受力云图和变形量,结果表明,梳齿齿尖处受力最大,变形最大,其最大等效应力为183.4 MPa,最大变形量为20.949 mm,经校核梳齿的设计符合要求。样机捡拾率的田间试验结果高达85%以上,满足捡拾要求。     

基于ANSYS的双侧果园开沟机机架模态分析与结构改进

在双侧果园开沟机机架设计过程中,针对机架强度和刚度问题,利用Creo软件对机架固定段和折叠段进行参数化实体建模,导入到ANSYS Workbench中对机架进行有限元模态分析,得到其前6阶频率和振型,并进行结构性能分析。以结构强度及刚度为优化目标,以低阶模态频率和振动幅度为参考标准,针对固定段机架提出该机架结构的改进方案,采用增添桁架、消除焊接残余应力的方法增加其可靠性。结果表明:改进后的固定段机架前6阶固有频率范围为52.884～135.770Hz,最大变形量为0.055 724mm,其低阶模态频率和振动幅度得到有效改善,机架的整体刚性有了很大改进,满足设计要求。模态试验表明,有限元模态分析与模态试验结果的固有频率最大误差百分比为0.857%,振型基本一致。田间验证试验表明,应用改进后的机架进行开沟作业,作业质量完全符合NY/T 740―2003田间开沟机作业质量标准规定,性能稳定,满足果园开沟机的园艺要求。     

菌瓶洗瓶机洗瓶台的设计与试验

为了解决食用菌工厂化生产菌瓶清洗耗费大量人力的问题,设计了基于工厂化种植特性的菌瓶洗瓶机,重点阐述洗瓶机关键部件洗瓶台的结构特点,并对洗瓶台的结构进行了设计和计算,确定了洗瓶台的材料、尺寸等属性,且对洗瓶台的关键部件中心驱动齿轮做了有限元分析。分析表明,中心驱动齿轮的最大应变是0.053 5 mm,最大应力是38.7 Mpa,小于齿轮材料PA6的屈服极限(69 Mpa),齿轮应力、应变均满足设计要求。结果表明,洗瓶机每小时可以清洗菌瓶5 760瓶,是人工洗瓶的12.8倍;机器洗瓶与人工洗瓶清洁度接近,符合洗瓶要求。该研究为食用菌工厂化生产菌瓶洗瓶机的结构优化设计与性能提升提供了重要参考。     

锤片式饲料粉碎机架板的有限元分析及拓扑优化

以某锤片式饲料粉碎机转子系统架板为研究对象,采用ANSYS Workbench软件对其进行静力学计算与模态分析。结果显示:实际工况下架板的最大总形变量为0.035 mm,其发生在中间支撑板上装有8块锤片的2个销轴的安装孔处,架板沿X、Y及Z轴方向上的最大形变量分别为0.035、0.001以及0.016 mm,各形变量均较小且与架板实际受力情况相符;架板所受最大应力为165.72 MPa,且应力较大的部位仅集中分布在中间支撑板上装有8块锤片的2个销轴的安装孔附近,架板上绝大部分位置的应力值均在36.862 MPa以下;架板的一阶固有频率为339.79 Hz,且前六阶固有频率均远大于粉碎机的激振频率58.33 Hz,但其存在较大的材料冗余。基于此,对架板进行拓扑优化,并根据材料去除率为50%的计算结果对架板结构进行优化设计,优化后架板的质量由最初的46.66 kg降至25.85 kg。对优化后的架板进行静力学计算与模态分析,结果表明,全新的架板的强度与刚度均足够,且其材料冗余量大幅降低,架板在工作过程中不会发生共振。     

谷物联合收割机脱粒机机架有限元分析及优化

为校核某型号的谷物联合收割机脱粒机机架的强度特性,运用P/ROE软件建立机架的三维模型,并导入到ANSYS Workbench中进行有限元分析,确定其力学特性,得到该结构的应力、变形云图,找到最大应力产生的部位。结果表明,机架应力分布均匀,最大应力小于其许用应力,满足强度要求,且具有较大富余。最大变形量较小,变化合理,满足要求,并进一步运用拓扑优化方法对机架结构进行优化,优化后的机架质量减少20%,节省了材料,拓扑优化运用在机架设计中是有效的。     

基于ANSYS的水稻精量直播机械机架的有限元分析

为了使开发的水稻直播机的机架满足播种作业的承载要求,避免变形过大导致播深出现较大浮动而影响出苗率,同时为防止机架与发动机等激振源发生共振,影响排种的均匀性,利用ANSYS对机架进行系统分析。综合考虑平地行驶以及翻越田垄导致一轮离地等工况,发现当右前轮离地时应力和变形量最大,最大应力为58.969 MPa,最大变形量为1.662 9 mm。通过模态分析,获得机架的一阶固有频率为90.873 Hz,而激振频率在10～30 Hz范围内,远小于机架的固有频率,该状态下机架不会发生共振。通过对应力和大变形区的结构进行优化和强化,并重复进行了有限元仿真分析,结果表明变形量明显降低。上述工作表明设计开发的机架完全满足精量直播工作的要求,同时为进一步拓扑优化和轻量化设计提供了重要的理论依据。     

真空浸渍工艺对速生杨木改性材力学性能的影响

以速生杨木为试验材料,以不饱和聚酯树脂为改性剂,采用真空浸渍的方法处理速生杨木,探讨真空浸渍工艺对速生杨木力学性能的影响。浸渍处理工艺中真空度对改性后的速生杨木力学性能影响显著,真空度稳定时间、恢复常压时间及常压浸渍时间对改性速生杨木力学性能影响不显著。综合考虑,优化的工艺条件为真空度0.08 MPa、真空度稳定时间15 min、恢复常压时间140 s、常压浸渍时间8 min。经过改性处理后,处理材抗弯强度最大95.5 MPa,增加81.66%;弹性模量最大8.13 GPa,增加28.84%;顺纹抗压强度最大73.33 MPa,增加34.28%;横纹径向全部抗压比例极限应力最大9.08 MPa,增加52.09%;横纹弦向全部抗压比例极限应力最大6.04 MPa,增加25.83%。     

摩擦卷筒的轻量化设计

基于Hyper Works软件建立摩擦卷筒的有限元模型,并在工况下进行静力学分析.建立拓扑优化数学模型,优化摩擦卷筒的结构,使体积最小.优化后,摩擦卷筒的体积减少了9.4%,最大位移为0.43 mm,最大应力为99.99 MPa,满足强度和刚度的要求(最大位移1.00 mm,最大应力113.00 MPa).拓扑优化是实现摩擦卷筒轻量化和节约成本的一个非常有效工具.