鼓式制动器模态及谐响应分析

为研究某农用车鼓式制动器在制动过程中的动力学特性,避免产生共振,对鼓式制动器进行模态和谐响应分析。建立鼓式制动器的三维模型,导入至ANSYS中对鼓式制动器进行模态分析,得到鼓式制动器的前六阶固有频率与模态振型。在模态分析基础上,对鼓式制动器进行谐响应分析,得到位移与频率响应曲线和加速度与频率响应曲线。结果表明:鼓式制动器的位移和加速度幅值分别在320 Hz和450 Hz时振幅最大,即固有模态阶数的第2阶和第3阶附近。通过谐响应分析,得出鼓式制动器易发生共振时的频率,为鼓式制动器的结构设计和优化提供理论依据。     

基于声学传递向量的某型客车车内噪声分析

以某型客车为研究对象,建立客车车身有限元模型,并在此模型基础上建立了该客车室内声腔有限元模型。基于模态分析理论,获得了该客车白车身前十阶模态频率及振型,通过与模态试验结果进行对比,验证了模型的正确性。运用Radioss进行车身的模态频率响应分析,以此分析结果为边界条件,基于声学传递向量计算车内声场及板块贡献量,为车身的优化设计提供依据。     

联合收获机脱粒滚筒有限元模态分析与试验

针对联合收获机脱粒滚筒在工作中的振动和噪声问题,为了避免共振,利用软件ANSYS Workbench对联合收获机脱粒滚筒进行了有限元模态分析,得到了前6阶的固有频率和振型。对脱粒滚筒进行了模态实验,与有限元分析结果进行对比,其固有频率相对误差在4.6%以下,且振型一致,验证了有限元分析的准确性。模态分析结果表明:前6阶固有频率与主要振源激励频率相差较大,较好地避开了共振区;钉齿杆与幅盘的振幅较大,且两者的连接处最为薄弱,在设计和焊接时应尤为注意。该研究为联合收获机脱粒滚筒的设计与优化提供了参考。     

马铃薯土薯分离装置模态分析——基于ANSYS Workbench

运用三维造型软件Pro/E绘制一种马铃薯联合收获机土薯分离装置的实体图,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对其进行模态分析,得到了分离装置前6阶的振型图。通过对振型图的分析可以发现:分离装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中前3阶频率变化较大,以分离装置主轴沿坐标轴轴向振动和弧形拨齿沿Z轴轴向平动或摆动为主,第4阶、第5阶、第6阶振动的各阶频率比较接近,主振型为弧形拨齿沿Z轴轴向摆动。通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性,同时也为更详细的动力学分析提供了前期基础。     

钉齿滚筒式残膜回收装置捡膜部件的设计与有限元分析

对钉齿滚筒式残膜回收装置的钉齿捡膜部件进行设计,并对钉齿运动轨迹进行分析,获得捡膜部件能够连续作业的条件。运用三维建模软件SolidWorks建立钉齿的三维模型,并采用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析和瞬间动力学分析。模态分析结果显示:钉齿的最小固有频率为206.57Hz,并得到钉齿的前6阶模态振型图,为避开共振区及结构优化设计提供理论依据。瞬间动力学分析结果显示:钉齿的总变形量为0.027 61mm,最大等效应力为17.354MPa,钉齿的最大弹性模量为8.31×10~(-5)mm,并得到钉齿作业时易发生应力集中的部位,为钉齿的改进提供了理论参考。     

联合收割机割台及过桥振动有限元模态分析

割台及过桥是联合收割机完成切割和输送的重要部件。收割机工作时,减小割台及过桥振动,能够有效降低收获作业中的落粒损失。基于此,对联合收割机的割台及过桥进行有限元模态分析,建立联合收割机割台及过桥的三维模型,对其进行约束模态的有限元分析,得到割台及过桥前二十阶约束模态的固有频率及相应振型;将分析得到的模态频率与工作中的激振频率做比较分析,提出进一步的改进措施。     

弧齿锥齿轮参数化设计

圆弧锥齿轮是基于Bertrand共轭原理发展起来的一种新型齿轮。建立了弧齿锥齿轮的模型;进行了有限元模拟仿真分析,通过计算机仿真提取前5阶的固有频率及振型,为改善齿轮零件的频率响应特性、工作中的可靠性提供了依据。     

弧齿锥齿轮参数化设计

圆弧锥齿轮是基于Bertrand共轭原理发展起来的一种新型齿轮。建立了弧齿锥齿轮的模型;进行了有限元模拟仿真分析,通过计算机仿真提取前5阶的固有频率及振型,为改善齿轮零件的频率响应特性、工作中的可靠性提供了依据。     

基于ANSYS的柔性脱粒齿弹性振动分析

为减少脱粒过程中的破损率,获得更好的脱粒效果,对柔性杆齿脱粒过程中的弹性振动进行分析。基于Timoshenko Beam理论建立柔性脱粒齿自由弯曲振动的微分方程,通过ANSYS软件对其模态进行数值计算与模拟,得到其前几阶固有频率与振型。计算柔性脱粒杆齿直径、齿长对其一阶固有频率的影响,分析柔性脱粒齿对打击力激励的响应,得到在脱粒滚筒转速及喂入速度一定的条件下,有利于脱粒的齿长和齿直径。当脱粒齿直径为75mm,直径分别为4mm、6mm、8mm时,最佳的滚筒转速分别为631r/min、561r/min及650r/min。     

基于ANSYS Workbench的马铃薯茎叶清理装置模态分析

运用三维造型软件Pro/E绘制了一种牵引式马铃薯联合收获机茎叶清理装置的实体图,应用ANSYSWorkbench有限元分析软件,对其建立有限元网格模型,进行有限元约束处理,通过对清叶装置进行模态分析,得到了清叶装置前6阶的振型图.通过对振型图的分析可以发现;清叶装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中第1阶和第2阶主振型由沿轴向窜动、绕轴向转动和切刀刀片左右摆动组成;第3阶到第6阶各阶频率比较接近,其主振型为切刀刀片左右摆动.通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性.同时,也为其它动态特性的分析,如谐响应分析、瞬态动力学分析等提供了前期基础.     

旋耕机齿轮箱主轴与直齿锥齿轮装配体模态分析

利用CATIA的几何建模功能以及ANSYS Workbench的有限元分析功能,对1LGH―230型旋耕机齿轮箱主轴与直齿锥齿轮装配体进行模态分析,求解算出其前六阶的固有频率与振型,为改装1LGH―230型旋耕机齿轮箱提供了有效的数据,更为正确合理的设计主轴与直齿锥齿轮装配体提供了理论依据。     

弧形扎膜钉齿设计与试验弧形扎膜钉齿设计与试验

为研究弧形扎膜钉齿设计合理性和作业可靠性的问题,采用理论分析的方法研究弧形扎膜钉齿在土壤中的受力情况,并基于Ansys有限元分析软件对其进行模态仿真与静力学仿真,最后根据田间试验结果验证设计与仿真试验的合理性。通过理论分析可知,弧形扎膜钉齿结构参数和机具牵引力对其在土壤中运动时的受力情况影响显著;通过对弧形扎膜钉齿的模态分析可知,其1阶固有频率为788.15 Hz,远大于外界激励频率,弧形扎膜钉齿不会发生共振;通过对弧形扎膜钉齿的静力学分析可知,弧形扎膜钉齿的最大变形为6.705 8 mm,最大应变为3.889 2×10-3 mm/mm,最大等效应力为466.27 MPa;通过田间试验结果表明残膜回收机的残膜捡拾率均值为58.53%,脱膜率均值为98.14%,弧形扎膜钉齿的设计达到预期目标,工作满足实际作业要求,强度也满足实际工作需求。本研究可为新型残膜回收机的设计提供基础。     

基于HyperStudy的汽车转向系统振动分析与优化

以某轿车转向系统为研究对象,在HyperMesh中建立有限元模型并进行了有限元模态分析。为避开发动机怠速激励频率,避免共振,通过对转向系统支架进行灵敏度分析与尺寸优化,提高转向系统一阶模态频率。为了在提高转向系统一阶模态频率的同时尽量控制总质量,在HyperStudy中建立了基于拉丁超立方试验设计和Kriging模拟法的转向系统近似模型。以转向系统一阶频率最大和总质量最小为目标,以各支架厚度为约束,利用多目标遗传算法进行优化,最终得到一组转向系统支架厚度的最优组合。     

基于Virtual.Lab的某驾驶室声场特性分析

根据某驾驶室的结构有限元模型,建立了该轻卡室内声腔边界元分析模型。基于模态分析理论,获得了驾驶室白车身前十阶模态频率和振型,并多次与模态试验结果进行对比,修正并确定后续分析采用的模型。以Hypermesh结构频率响应分析结果作为室内声场分析的边界条件,利用Virtual.Lab软件计算出驾驶员和乘客耳部的声压级、车身板件振动声学贡献量。基于此提出了降低该车车内噪声的车身改进意见,而这一结论可用来改进车身系统的声学设计。     

基于模态对标的制动鼓优化设计

针对国产制动鼓刹车时存在啸叫的问题,参考进口制动鼓材料特性,基于响应面法对制动鼓固有频率进行优化。首先对制动鼓进行有限元模态分析以及实验模态分析。在此基础上,通过中心组合设计试验方法采样,结合最小二乘法构建制动鼓的前五阶响应面近似模型。采用活动域优化法对材料参数进行优化,并以使前五阶仿真固有频率与试验模态固有频率的相对偏差最小为优化目标,以灰口铸铁的弹性模量和泊松比为变量,以其常用取值为约束条件。相比于初始设计,优化设计后的前五阶固有频率偏差百分比总和由10.82%降至1.01%,显著提高国产化制动鼓与进口制动鼓的模态特性吻合程度。     

面向微耕机减振的扶手模态分析

为了降低西南地区广泛应用的微耕机扶手处的振动,得到扶手的振动特性至关重要。为此,在UG中建立了扶手的三维模型,应用ANSYS软件和LMS test.lab系统分析了扶手的自由模态和试验模态,分别得到了扶手前6阶固有频率及振型,通过对比可知两者振型一致,频率的平均相对误差为4.24%,仿真结果的精度满足要求。进而,分析了扶手的约束模态,得到了其前6阶模态值,前4阶频率分别为13.02、17.22、28.57、77.88Hz;1阶振型是Y轴的横向振动,2阶振型是Z轴的上下振动,3阶固有频率处发生了扭转振动,4阶振型是Z轴的弯曲振动;各阶振型在扶手与人手接触处的位移量最大。     

双轴旋耕施肥播种机设计及模态分析

针对秸秆无法实现全量还田的耕作现状,设计了双轴旋耕施肥播种机,可同时满足大耕深和旋耕施肥播种复式作业,既能实现秸秆全量还田又能提高作业效率;利用ANSYS对机具进行模态分析,计算其前15阶固有频率,发现固有频率远离工作频率,可确保机具工作时不会因共振而遭到破坏,也说明了该机具的结构设计可靠有效。     

基于ANSYS的旋耕机210普箱有限元模态分析

针对旋耕机210普箱的结构特点,应用模态分析理论对其进行了约束模态的有限元分析。在Pro/E软件中建立了210普箱的三维实体模型,在有限元分析软件ANSYS中采用四面体单元对其进行了网格划分,建立了箱体的有限元模型。采用Block Lanczos法进行模态求解,计算出箱体前10阶约束模态的固有频率和相应振型,通过振型分析找到了箱体振动的薄弱部位,并提出了相应的修改措施,为箱体结构的改进设计及其动态响应分析提供了理论依据。     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

仿鸮翼型风力机叶片气动弹性变形分析

为抑制风力机叶片的气动弹性变形,提出一种用于大型风力机的仿鸮类翼型改型设计方案.通过单向流固耦合方法分析了仿生翼型对叶片气动弹性变形的影响,并通过模态分析和共振响应阐述了仿生翼型抑制叶片气动弹性变形的机理.结果发现：与模型叶片相比,仿生翼型叶片气动弹性变形量降低了11.05%.仿生翼型使叶片压力面应力分布趋势发生改变,使叶片压力面的最大应力值由叶中转移至前缘.仿生翼型使叶片上下表面的压力差提高,且吸力面的压力值约为原来的2倍,使叶片提高了在挥舞方向的抗变形能力.同时,叶片的气动性能有所提高.仿生翼型使叶片的一阶至六阶固有频率升高;仿生翼型使叶片在挥舞方向上的共振变形量减小了89.23%,叶片的共振速度和加速度幅值也降低了.故仿生翼型能够有效抑制叶片的气动弹性变形,其设计方法及结论可为抑制大型风力机叶片的气动弹性变形研究提供一种新思路.