园艺拖拉机前桥倍速机构设计及仿真研究

转弯半径的大小影响四驱园艺拖拉机的转弯性能,是园艺拖拉机的一个重要参数。设计一种新型的拖拉机前桥倍速机构,采用电液结合控制实现拖拉机转向倍速,能够在相同转角下使转弯半径为3 455 mm的园艺拖拉机的转弯半径减小至3 215 mm。根据园艺拖拉机的整体参数,设计倍速齿轮传动比为0.598、确定摩擦片参数大小。进行齿轮模型的建立,使用有限元前处理软件HyperMesh对齿轮进行网格划分,并通过Workbench进行传动齿轮的静力学分析。得出在载荷作用之下齿面接触应力分布情况,最大接触应力为432.71 MPa。采用有限元分析的结果与传统接触应力计算结果以及实际检测相比较,从而验证倍速机构齿轮的安全可靠性。并对倍速前桥进行试验,得出实际最小转弯半径为3 157 mm。该倍速机构结构安全可靠,能够实现减小转弯半径,使园艺拖拉机转向灵活。     

宽型水田轮作业过程动力学仿真

宽型水田轮是前耕后驱微耕机的行走驱动装置,除具有驱动性能之外,还具有碾压碎土和搅动混土的作用,其设计参数对作业质量有大的影响。为此,以1WGQ4型微耕机为对象,采用有限元法和光滑粒子流体动力学方法(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)相结合的方法,构建土壤-宽轮系统的动力学仿真模型,对其作业过程进行动力学仿真分析,在细微上研究其与土壤的作用机理。结果表明:随着宽轮的转动,轮叶与土壤的接触应力和轮叶水平推进力均呈现先增大后减小的变化趋势,但接触应力比水平推进力先达到最大值;滑转率不同,轮叶出现水平推力为零的位置不同;轮叶折角对驱动性能、碾压碎土和搅动混土作用有较大的影响。     

水果细胞的内压和应力与变形之间关系的研究

水果或蔬菜在收获、运输、加工和贮藏的各个环节中都要不同程度地受到机械损伤,并造成大量损失。多数机械损伤都与外载引起的细胞损伤紧密相关。为此,把细胞模拟成充满不可压缩液体的、封闭的圆柱形薄壁结构,分析了水果细胞在外载作用下,细胞内压和细胞壁应力与主伸长比之间的关系,为探讨水果、蔬菜在外载作用下的损伤机理提供理论依据。     

多功能作业机传动齿轮的齿廓修形研究

齿廓修形是减小啮入、啮出冲击,提高齿轮传动平稳性的重要手段,为确定不同修形量分配方式和不同修形量对齿轮修形效果的影响,利用KISSsoft和ANSYS软件,对多功能作业机传动齿轮进行修形和瞬态动力学分析,得出修形前、后齿面接触应力随时间的变化曲线。结果显示:修形量相同时,两齿轮齿顶修形比两齿轮齿顶、齿根同时均分修形量效果好;两齿顶修形时,最大接触应力随修形量的增加先减小后增大,甚至出现局部突变。瞬态动力学分析为确定最佳齿轮修形量提供参考依据,且在最佳修形量下,齿轮副的其他性能也得到一定程度的提高。     

打结器割绳脱扣机构磨损分析与改进设计

针对打结器割绳脱扣机构盘形凸轮内轮廓磨损严重的问题,提出以凸轮理论廓面的等距圆弧面代替现有柱面轮廓的解决方案,即将凸面-凸面和凸面-平面的点接触改进为凸面-凹面的弧点接触;计算得到改进后凸轮轮廓的曲面方程,以及改进前后滚子与凸轮的压力角、初始接触面积和初始最大接触应力;最后,用硬铝合金材料试制改进前和改进后的凸轮,进行磨损对比试验,并定量分析其磨损量。结果表明:改进后滚子与凸轮的压力角在推程开始和接近结束阶段比改进前减小25%左右;改进后滚子与凸轮的初始接触面积比改进前增大约50%,初始最大接触应力减小约38%;各运转10 h后,改进后盘形凸轮内轮廓的磨损痕迹宽度比改进前增加31.7%,磨损量减小约50%。     

圆柱滚子轴承外圈装配应力对轴承应力分布的影响研究

考虑外圈与轴承座之间的过盈配合,求解套圈装配应力、滚道变形量、轴承应力分布和疲劳寿命,并分析过盈量的大小对计算结果的影响.结果表明:随着过盈量的增加,套圈最大应力和外圈滚道最大变形量逐渐增大,且变形量与过盈量值相当;在载荷作用下,随着过盈量的增加,轴承内圈和滚子最大等效应力基本不变,外圈最大等效应力逐渐减小;轴承最大接触应力不随装配过盈量的改变而变化.     

基于romax修形斜齿轮动力学特性研究

斜齿轮是齿轮传动的重要组成部分,由于标准齿面斜齿轮传动过程中存在传动误差峰峰值和接触应力过大的问题,使得传动系统振动和噪声过大。而采用修形的方法可以有效提高齿轮传动稳定性和齿面啮合效果,用以提高齿轮传动系统动力学特性。本文基于romax软件提供的修形算法——优化遗传算法进行修形,修形曲线选择抛物线,并将得到的最佳修形结果对标准齿面齿轮进行修形。有效减小了传动误差峰峰值和接触应力,采用优化后的遗传算法修形效果更明显,提高了斜齿轮传动系统动力学特性。     

石油钻井设备新型密封圈密封性能研究

针对石油钻井设备中的新型密封圈,运用ABAQUS软件模拟密封圈密封工作情况,对新型密封圈的密封性能进行分析,并通过采取控制变量法研究密封圈的压缩位移、压差、橡胶硬度等参数对新型密封圈的密封性能的影响规律。结果表明:新型密封圈在工作过程中随着压缩位移量的增加,密封面接触应力先减小后增加;随着密封圈两侧压差、橡胶硬度的增加,接触面接触应力也随之增加。因此,选择合适的压缩位移、压差、橡胶硬度对密封圈获得可靠的密封性能非常重要。     

基于局部综合法的非零正传动弧齿锥齿轮副设计

利用局部综合法对非零正传动弧齿锥齿轮副进行大重合度加工参数设计,克服了非零正传动由于啮合角增大而使得重合度降低的不足。通过实例与常规设计的结果进行仿真与应力分析对比,结果表明,在同样的载荷条件下,新设计比常规设计的小轮最大齿根拉伸应力减小27.6%,最大齿根压缩应力减小23.5%,最大齿面接触应力减小6.5%,同时大轮的齿根应力也有所降低,使得齿轮副具有更高的寿命和可靠性。     

连续反拱底板结构水闸加固改造的有限元分析

以某连续反拱底板水闸加固改造工程为例,建立反拱底板水闸改造前后三维有限元仿真数值计算模型,利用有限元计算软件模拟公路桥拱圈、工作桥的拆建,底板填平,新建支撑结构以及墙后减载等施工过程,实现拆除部分与新建部分的替换.通过改造前、结构拆除、减载、改造后4种工况的分析对比,研究了拆除、减载、新建过程对闸室底板应力状态的影响.研究结果表明:采用有限元计算可直观、准确地反应施工过程中底板应力变化趋势,主拉应力极值主要位于边孔部位;施工过程中,采取减载措施有效减小了底板受力,与未减载工况相比,底板主拉、主压应力极值分别减小了40%和55%,避免了施工期应力突变;反拱底板填平能够改善底板受力状况,改造后底板主拉应力减小了10%左右,主压应力由于受新建结构加重的影响有所增大.     

直廓内齿与渐开线齿轮啮合传动计算与噪声试验

提出用直线齿廓替代内齿轮的渐开线齿廓,使渗碳淬火后的内齿轮易于成形磨齿.利用齿面接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)技术,研究分析直廓内齿轮与渐开线齿轮啮合的受力状态、齿间载荷分配、传动误差.通过台架试验,采集渐开线内齿轮行星减速器和直廓内齿轮行星减速器在不同转速和载荷下的噪声,进行对比分析,研究直廓内齿轮传动的动态性能.直廓内齿轮传动有"修缘"的特点,承载下的传动误差波动比空载小得多.     

基于ANSYS参数化语言汽车钢板弹簧有限元分析及优化

用APDL参数化有限元分析技术,对重型载货汽车钢板弹簧进行参数化建模,应用有限元软件ANSYS10.0中的非线性模块,考虑大变形、接触等非线性因素,对其进行模拟装配分析和满载分析,得到了钢板弹簧的应力大小及分布,并在此基础上,应用ANSYS10.0中的优化分析模块,优化钢板弹簧的几何尺寸,减小钢板弹簧的重量。     

电动助力转向系统机械部分建模与有限元分析

根据齿条式电动助力转向系统机械部分工作情况,用Pro/E建立简化模型,使用有限元软件ABAQUS分析球头、球头座、橡胶在施加位移情况下应力分布和变形状态,将分析结果和实际变形球头进行比较,确定装配结构中的危险区域,为转向系统提供改进依据和建议。     

沙漠仿生轮胎的静态特性和动态特性研究

运用试验和理论分析方法,对沙漠仿生轮胎的静态特性和动态特性进行了研究。建立了沙漠仿生轮胎接地变形、接地长度、接地宽度、接地面积、静刚度、动刚度和阻尼特性的预测公式。研究结果表明,所建立的预测公式能够反映沙漠仿生轮胎的静态特性和动态特性。     

真实齿面相交干涉误差来源及接触分析

考虑安装误差、支撑条件和齿轮承载变形等因素的影响,研究了基于有限元计算渐开线斜齿轮变速器箱体系统误差的新方法,利用齿轮空间啮合理论,得出各个齿轮副的系统误差及人为误差,给出齿轮综合误差的计算公式。搭建真实渐开线斜齿轮相交干涉齿轮副模型,对标准齿轮和相交干涉齿轮的齿廓应力变化、齿向接触区域分布进行对比分析研究。计算结果表明,考虑齿轮副安装误差时,点接触和线接触的接触应力均有上升,线接触状态只变化了10.8%,而点-线接触的接触应力变化了46.4%,说明斜齿轮点-线接触对齿轮综合误差敏感性大于线接触。      

油菜茎秆弹性力学特性试验研究

油菜茎秆的弹性力学特性是在油菜颗粒物料运动理论研究中所需要的基础数据。为此,采用TA-XT2i型物性测定仪对收获期的油菜茎秆整体、油菜茎秆内海绵体及油菜茎秆外壳分别进行了弹性力学特性试验,并对试验结果进行了拟合和对比分析。结果表明:在加载阶段,油菜茎秆整体和油菜茎秆外壳的受力均随着加载深度的增加而增加,显示出较明显的弹性特征,但油菜茎秆内海绵体则由于其松散的结构在加载深度超过2mm后出现应力屈服现象。研究结果可为后续油菜颗粒运动研究提供参考。     

汽车钢板弹簧循环应力有限元分析

应用CAE技术对钢板弹簧进行循环应力分析,准确计算组件在装配和加载阶段的应力情况。将钢板弹簧两个阶段危险部位的计算应力合成,得到实际工况的交变应力极限值。分析结果得到钢板弹簧刚度试验的验证,表明该方法是实用有效的并可以用于钢板弹簧的设计计算。     

平行动轴少齿差传动多齿接触问题研究

以有限元弹性接触分析理论为基础，建立了平行动轴少齿差内啮合齿轮多齿接触时的有限元模型，提出了一种对平行动轴少齿差内齿轮副啮合过程中实际接触齿对数、齿间载荷的分配及齿面载荷分布的分析计算方法。以SH－350型平行动轴少齿差双环减速器为例，分析了其在额定载荷工况下的实际接触齿对数、齿间载荷分配及齿面载荷分布规律等，并利用应变测试方法进行了相应的实验，验证了理论分析计算的结论，为平行动轴少齿差内啮合齿轮传动承载能力的估算，齿轮几何参数的确定及零部件的强度分析计算提供了理论依据。     

基于有限元分析的气囊抛光头结构优化设计

针对气囊抛光头对接触区域压力呈类高斯分布的要求,采用有限元分析的方法,通过研究气囊抛光头接触区域的充气变形情况,对气囊抛光头展开结构优化设计。基于Preston方程分析影响压力分布的实验参数,建立有限元三维模型,观察气囊抛光头与工件在不同实验参数条件下的接触变形情况,并提取气囊抛光头轮廓圆度变形数据,采用最小二乘法对气囊抛光头轮廓进行优化,并在相同实验参数条件下对比优化前后气囊抛光头的接触变形情况,利用轮廓数据拟合气囊抛光头曲线方程。结果表明:在相同充气压力下,优化后气囊抛光头圆度变形量下降约50.8%,具有良好的抵抗充气变形的能力,且接触区域压力呈类高斯分布。     

谐波齿轮传动中柔轮的有限元分析

柔轮的疲劳断裂是谐波齿轮传动的主要失效形式,确定柔轮中的应力大小和分布规律是柔轮研究的关键。为此,建立了农业机器人转向机构中杯形柔轮与波发生器接触分析的有限元模型,通过分析得到了柔轮壳体的应力分布状况。研究表明:柔轮壳体上的最大应力出现在齿圈与波发生器的接触部位,齿圈上沿圆周方向的应力呈对称分布,在长轴和短轴处较大;此外柔轮底部的应力也较大。