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 Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

玉米-花生间作播种机折叠机架的设计与仿真分析

根据玉米-花生间作播种机设计要求,结合平行四边形平动原理,设计了一种玉米-花生间作播种机用水平折叠机架,用于解决玉米-花生间作播种机幅宽的问题.通过矢量方程法分析该折叠机构的运动特性并根据机架折叠和平放的要求对机架进行液压驱动系统设计.利用Ansys有限元分析软件对设计出的水平折叠机构进行应力和模态分析,结果显示,机架承受的最大应力、产生的最大形变量及最大应变均可满足设计要求,且机架固有频率与外界激励相对比,工作时不会产生共振现象,能有效延长播种机的使用寿命,提高播种机的工作效率.     

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。     

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.     

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。     

小区小麦育种收获机机架模态分析及结构优化

【目的】减小小区小麦育种收获机工作过程中的振动对其作业可靠性、育种试验结果测定产生干扰.【方法】利用Solidworks软件对育种收获机机架进行参数化建模,结合有限元分析软件ANSYS Workbench提取出机架的前10阶固有频率和模态振型,在对比分析外部激振频率与机架固有频率特点的基础上,找出引起机架共振的环节,并对机架进行结构优化以避免共振现象的发生.【结果】当机架横梁厚度由3.0mm减为2.6mm,竖梁厚度由3.0mm减为2.8mm,圆杆直径由25mm减为21mm,板件厚度(包括侧板和底板)由1.5mm减为1.1mm后,优化机架的固有频率均有效避开了收获机各外部激振频率范围.【结论】该研究可以为小区育种收获机机架结构的设计与优化提供参考.     

腐熟剂喷施机械机架部分轻量化设计

为了解决腐熟剂喷施机械质量过重以及避免机架工作时发生共振的问题,以喷施机械的机架部分作为研究对象,建立其有限元模型,并同时对拖拉机系统振动的频率进行了分析。在有限元软件中对机架系统进行了静态分析和模态分析,计算了机架系统在工作情况下的应力分布、变形以及固有频率。以有限元分析结果和应避免拖拉机系统中的振动频率为约束对机架进行轻量化设计,结合现实条件得出优化结果。结果显示,经过尺寸优化,轻量化后机架系统刚度、强度和模态均在可接受的范围内,机架系统总质量减少了65.06%,实现了轻量化目标。     

3WPZ-500自走式喷杆喷雾机机架的轻量化设计

为了解决喷杆喷雾机机架因安全裕度过大而引起质量过重的问题,利用Optistruct软件的尺寸优化模块进行轻量化设计。利用CATIA和Hypermesh软件建立整机有限元模型,通过机架的自由模态分析结果与试验结果的对比,验证了机架模型的准确性并分析了机架的振动频率。在有限元软件中对机架系统进行了静态分析,计算了机架系统在工作情况下的应力分布和变形。结合实际情况,采用离散的设计变量,以安全系数为1.3时材料的最大许用应力和变形量为约束条件,对机架进行轻量化设计。结果显示,经过尺寸优化后,机架在满足强度和刚度的情况下,其质量减少了58.1%,达到了轻量化的目的。     

3WPZ-h00自走式喷杆喷雾机机架的轻量化设计

为了解决喷杆喷雾机机架因安全裕度过大而引起质量过重的问题,利用Optistruct软件的尺寸优化模块进行轻量化设计.利用CATIA和Hypermesh软件建立整机有限元模型,通过机架的自由模态分析结果与试验结果的对比,验证了机架模型的准确性并分析了机架的振动频率.在有限元软件中对机架系统进行了静态分析,计算了机架系统在工作情况下的应力分布和变形.结合实际情况,采用离散的设计变量,以安全系数为1.3时材料的最大许用应力和变形量为约束条件,对机架进行轻量化设计.结果显示,经过尺寸优化后,机架在满足强度和刚度的情况下,其质量减少了58.1%,达到了轻量化的目的.     

基于ANSYS的半喂入花生摘果机机架模态分析

在花生摘果机摘果过程中,由于剧烈的振动,经常会引起摘果机零部件毁坏及机器的故障。为研究是否发生共振,首先利用三维绘图软件Inventor对摘果机机架进行参数化实体建模,接着通过接口将模型导入ANSYS软件中进行模态分析,得到机架前6阶的振动频率分别为24.783、29.496、34.483、42.197、64.033、72.378 Hz,并得到相对应的各阶振型云图,分析出了其固有频率及振型对应的机架变形情况,为后续的减振分析和机架优化提供了理论依据。     

北方旱地玉米免耕播种机的设计与有限元优化

北方干旱地区免耕玉米播种机在使用过程中,由于播种机的开沟器与土壤在接触中不可避免地受到磨损,导致播种质量和一些技术指标降低。为此,对免耕玉米播种机各零件进行三维参数化设计和虚拟装配,针对播种机的关键受力部位开沟器选用普通金属、Al_2O_3陶瓷等2种材料进行有限元对比分析。结果表明,普通金属材料的最大变形量为0. 088 mm,Al_2O_3陶瓷材料的最大变形量为0. 065 mm,陶瓷材料工作时变形更小,能增强开沟铲的耐磨性,并且Al_2O_3陶瓷材料满足开沟铲的强度要求,可使用Al_2O_3陶瓷材料来代替开沟铲的金属材料。同时,对机架三维模型进行有限元分析,表明最大应力产生在机架前段拐角处,制作过程中应加强焊接强度,满足播种机的强度使用要求。     

红枣收获机骑跨式机架的优化设计

为提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以机架为研究对象,建立有限元模型并进行静力学分析和模态分析,根据分析结果以机架的最大变形量和质量为优化目标,机架各构件的厚度为设计变量,利用design-expert统计学软件进行响应曲面设计,获得24组最优设计点,结合ANSYS软件计算各设计点的结果,并对试验方案进行响应曲面分析,获取机架各构件厚度的最优参数组合;对最优化机架进行模态分析,并与各激励频率范围进行比较,验证减振效果。结果表明,优化设计后机架质量降低11.17%,30 Hz时最大变形量减小79.848%,由14.773 mm变到2.977 mm,明显改善了机架的振动特性。     

滚筒式棉秆铡切机构的设计与试验

设计一种适用于棉秆等硬质茎秆,配套打捆机作业的滚筒式铡切机构。该机构采用先破碎后铡切的滚筒式刀组和安装于机架上的定刀配合作业将棉秆切断。滚筒式刀组采用破碎板与铡切刀在圆周上交错布置的方式,实现对棉秆先破碎后铡切的作业,减轻铡切刀的磨损,降低铡切作业功耗。根据棉秆特性,确定关键部件的参数,并运用SolidWorks Simulation软件对铡切刀进行静强度校核和对滚筒式铡切机构进行模态分析,研究铡切刀的应力、应变分布和滚筒式铡切机构的固有频率和振型。结果表明:铡切刀最大应力和最大变形均发生在螺栓孔处,分别为234.6×106 N/m2和7.521×10-4 mm,铡切刀材料选用65Mn钢材,可满足性能要求;滚筒式铡切机构的最低阶固有频率为53.675Hz,高于其工作激励频率6.5 Hz,不会形成共振。对该机构的主要性能进行试验,结果表明:当铡切滚筒以185r/min旋转时,棉秆的铡切长度合格率为95.31%,消耗功率约30kW。     

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。     

清扫式红枣收获机Ⅴ型布置清扫辊刷支撑架的设计与有限元分析

为了实现新疆矮化密植枣园红枣的机械化采收,设计出一种基于落地果清扫收获原理的清扫式红枣收获机。介绍了红枣收获机的整机结构及工作原理,并对关键部件Ⅴ型布置清扫辊刷支撑件进行单独设计和理论分析。运用ANSYS Workbench对Ⅴ型布置清扫辊刷支撑架进行有限元结构静力学和结构动力学分析,并进行相应的改进。有限元分析结果表明:改进后的Ⅴ型布置清扫辊刷支撑架的最大总变形和等效应力分别为6.935 mm和199.2 MPa,相比改进之前最大变形和等效应力均有大幅度减小,改进设计合理;Ⅴ型布置清扫辊刷支撑架的前三阶固有频率分别为7.7212 Hz、9.1361 Hz和17.441 Hz,与机具自激振动频率存在明显差异,即Ⅴ型布置清扫辊刷支撑架在工作时不存在共振现象,进一步表明改进设计合理。该研究可为清扫式落地果收获机械的设计与改进提供参考。     

基于Solidworks建模及有限元分析的核桃收获机的仿真设计

运用Solidworks建模，设计了一种核桃振动收获机，主要由夹持装置、激振装置及机架组成，通过激振器中偏心块运转产生的激振力作用于核桃树干上，侧枝上核桃被迫振动，产生大于果柄力的拉力，使果柄断裂、果实脱落。用UG对核桃树进行三维建模，导入Workbench进行模态分析，得到核桃树最适激振频率为15.41 Hz，夹持装置夹紧力为3.185 kN。对激振装置中偏心块进行参数设计，通过有限元分析，得偏心块固有频率为1 626.1~ 5 072.6 Hz；对偏心块结构静力进行分析，其形变为0.022 mm，应变为55.12 MPa，偏心块结构稳定，可满足设计要求。     

谷物联合收获机方向盘总成的模态分析与结构优化

以某谷物联合收获机方向盘总成为研究对象,基于Pro/E软件建立其几何模型,采用有限元分析软件(ANSYS)对方向盘组合体模型进行模态分析。结果表明,模型第一阶固有频率为44.005Hz,位于人手敏感振动频率范围37.5～65.0Hz,对操作人员身体健康具有较大影响。为了调整组合体模型的固有频率以避开人手的敏感频率范围,在将方向盘骨架材料更换为45钢的基础上,通过增大转向柱和传动轴的直径对组合体进行结构优化。优化后组合体模型第一阶固有频率由44.005 Hz提升至67.31 Hz,避开了人手敏感的振动频率,同时也避开了发动机激振频率。结构优化后的模型可避免共振现象的发生,并提升作业人员的操作舒适性。     

基于模态的联合收获机车身框架振动特性分析与结构优化

以某联合收获机主机车身框架为研究对象,采用有限元柔性体技术创建车身框架的有限元柔性体模型,并在其基础上进行模态分析与计算。结果表明,车身框架的第一阶模态频率为7.29 Hz,与收获机正常工作时割刀的激励频率(7Hz)接近,易发生共振,且对人体舒适性影响最大。为了调整收获机车身框架的固有频率,以避开外部激振频率范围,采用HyperMesh软件对收获机车身框架柔性体模型进行尺寸优化和拓扑优化,结果表明,尺寸优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29 Hz提升至8.63 Hz,车身框架质量下降了0.006t;拓扑优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29Hz提升至8.49Hz,车身框架质量下降了0.107t。拓扑优化与尺寸优化均可使收获机车身框架固有频率避开外部激振频率范围,但综合考虑优化设计的目标与生产制造成本,采用尺寸优化技术对收获机车身框架进行结构优化更为适合。     

棉田耕层残膜回收机的设计与机架模态分析

针对现有残膜回收机存在土壤旋耕后残膜过碎不易捡拾、残膜缠绕工作部件、耕层残膜回收量少等问题,设计一种深松铲松土,轧辊翻膜、旋转锹二次抛膜,多齿捡拾和输送带收膜的棉田耕层残膜回收机。该机翻土深度180 mm,作业幅宽2000mm,配套动力51. 5 KW,作业速度2～5 m/s,具有深翻土、少碎膜、捡拾残膜干净等特点。通过ANSYS Workbench16. 0对整机机架进行有限元模态分析,得出机架前6阶固有频率范围为21. 084～57. 865 Hz,分析得出机架主要受到的外激频率不在固有频率范围内,在作业过程中不会出现共振现象。该文可为耕层残膜回收机的设计提供理论依据与参考。