应用ANSYS Workbench对大断面集成材压机机架的优化设计

利用ANSYS Workbench有限元分析软件对大断面集成材压机机架的单个框架进行了静力学分析,以其质量与强度指标为目标,采用ANSYS Gold Driven Optimization模块进行优化设计,旨在研究框架工作过程中的应力、应变分布状态,降低框架生产成本。研究结果表明:优化前,框架存在局部应力集中现象,但最大应力为156.2 MPa,明显小于框架的许用应力196 MPa,强度富余,有进一步优化的空间;水平和垂直方向的最大位移值分别为0.31、0.08mm,刚度可靠。优化后,框架的最大等效应力与最大位移分别为179.8 MPa与0.44 mm,保证框架强度与刚度的前提下,框架的质量降低了26.3%,可显著降低生产成本。     

烟苗井窖式移栽成穴机关键部件静力与模态分析

套管和成穴装置是烟苗井窖式移栽成穴机的核心部件,在工作时都承受了手持压力和土壤的反作用力,极易变形,且成穴装置工作时处于高速旋转和振动状态,因此,在对其进行设计机械结构时形变和振动是必需考虑的因素.该文通过典型受力分析和计算,用ANSYS软件对其进行应力形变分析及模态分析,获得了最大形变量和最大应力,并给出了前10阶成穴装置模态分析频率值,表明整个装置能满足强度要求,并有一定的富裕,为进一步优化结构提供了参考.     

Mach-Zehnder双光纤干涉仪应力-应变函数关系研究

利用Mach-Zehnder双光纤干涉传感器定量测量外界的应变应力必须给出相变与应力应变的函数关系式。分析了M-Z双光纤干涉仪光纤应变与相位变化的关系,将光纤应力测量过程简化为悬臂梁模型的受力变形,由该模型计算出相位变化与应力-应变的函数式,从而为双光纤干涉传感器应力应变测量的定量分析提供参考。     

基于ANSYS的棉花移栽机的机械臂设计

为了提高棉花移栽机苗夹的设计效率和设计精度,使用ANSYS软件建立了苗夹执行末端机械臂的有限元模型,并对机械臂的受力和变形进行了虚拟仿真分析.分别采用40Cr钢、45号钢和Q235钢对机械臂的强度和刚度变形进行了仿真模拟,模拟计算结果发现,三种材料机械臂的强度和刚度能够满足设计要求,并且仿真值和实际测试值基本吻合,从而验证了仿真模拟的准确性.通过对结果的分析发现,45号钢作为机械臂材料性能最好,对机械臂结构加圆形孔进行优化设计后,最大应力和应变量都有所降低,从而提高了机械臂的强度.     

C45细石混凝土力学性能的试验研究

为了研究钢筋混凝土异形柱框架在8度地震区的受力变形性能,通过对C45细石混凝土27块立方体抗压强度试块、15块棱柱体抗压强度试块、6块弹性模量试块以及2块应力-应变全曲线试块的试验,分析了立方体强度、棱柱体抗压强度的分布规律,探讨了它们之间的关系;研究了弹性模量与混凝土强度之间的关系和混凝土的应力-应变关系;得出了以下结论:C45细石混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值为0.68;与混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)的理论计算值相比,其弹性模量试验值较大,而应力-应变关系曲线的峰值点应变以及极限压应变较小。最后,提出了C45细石混凝土弹性模量和简化三直线混凝土应力-应变关系曲线的计算公式。     

液力变矩器在离心载荷作用下的强度分析

【目的】为了计算液力变矩器在高转速工况下的受力与变形,避免与周围的结构产生干涉,对液力变矩器在离心载荷作用下的强度进行分析.【方法】借助三坐标测量仪对某车用液力变矩器进行逆向求解并建立模型,基于液力变矩器离心载荷的求解过程,利用ANSYS软件对液力变矩器的结构强度进行计算,得到了100~2 500r/min转速条件下液力变矩器的应力应变情况.【结果】液力变矩器泵轮与涡轮的应力主要集中在叶片的焊接点与壳体外环,最大应力分别为为20.155 MPa和24.031 MPa,最大应变主要分布于壳体外环,分别为6.0431×10~(-3) mm和5.45×10~(-3) mm.应力应变随着转速的增加而增加,且在相同转速时,涡轮的应力应变相对较大.【结论】研究结果可为液力变矩器的结构设计与车辆传动系统的空间设计提供参考依据.     

玉米种子电磁振动定向装置仿真模型的建立与验证

针对实际电磁振动定向装置进行多因数多水平试验研究时存在周期长、受加工精度影响大等问题,利用ADAMS等软件建立参数化的玉米种子电磁振动定向装置和种子仿真模型,通过试验测定玉米种子与定向滑槽之间的接触参数,系统定义玉米种子与定向滑槽之间的接触。从振动分析、接触力和模型振动效果3方面对该模型进行验证。结果表明:该电磁振动定向装置和玉米种子的仿真模型振动效果符合实际,接触的定义准确,激振力与振幅线性相关,符合实际弹簧片变形规律和电磁振动理论,可以用来代替实际电磁振动装置进行电磁振动下玉米种子姿态翻转与定向传输的模拟仿真试验和优化试验。     

农用柴油发动机燃油分配泵结构设计与主要部件仿真

设计了一种农用柴油发动机的燃油分配泵,并对其工作过程进行了分析。通过对燃油分配泵的主要传动部件进行的有限元建模与仿真,得到了分配柱塞、平面凸轮、联轴器、驱动轴的应力及应变云图。仿真结果表明:分配柱塞的最大应力为47.932 MPa,最大应变为7.99×10-9 mm;平面凸轮的最大应力为179.089 MPa,最大应变为2.17×10-8 mm;联轴器的最大应力为0.8405 MPa,最大应变为3.60×10-12 mm;驱动轴的最大应力为0.0684 MPa,最大应变为6.42×10-11 mm。所设计的主要部件能够满足分配泵的工作要求。     

柔性路面应力应变的研究

本文介绍了自制的几种路面力学参数的量测仪具和路面试槽静动载实验装置及其测试技术。进行了单园和双园承载板及汽车双轮胎的静载和慢速动载下的路面应力应变的实验工作,并与弹性层状体系理论精确解和有限元法电子计算机计算结果作了对比分析,探讨了有关土基应力和路面应变随荷载和路面结构参数变化的基本规律,为制订我国柔性路面设计新规范提供科学依据。     

水泥净浆单轴受压力学性能试验与分析

为得到简单配比的水泥净浆单轴受压力学性能,进行了2种配合比的水泥净浆试件试验,给出了试验现象与破坏过程,得到了水泥净浆试件力学性能指标。分析了弹性模量变化规律,给出了以水泥净浆棱柱体抗压强度为基础的弹性模量计算公式。分析了水泥净浆单轴受压应力-应变曲线上升段变化规律,采用混凝土规范公式拟合得到了水泥净浆单抽受压应力-应变曲线上升段计算公式,给出了曲线参数取值。给出了通过强度计算得到水泥净浆弹性模量及应力-应变曲线上升段的计算方法,为工程实践及采用水泥净浆进行分析提供基础素材。     

六旋翼植保无人机飞行框架的结构设计与试验

为了达到无人机轻量化的要求，以碳纤维材质为机身主体，设计了一套六旋翼植保无人机的飞行框架。基于ANSYS对该框架关键结构部件的刚度和强度进行了静力学分析，根据分析结果，将单层中心固定板改为了双层结构并在机臂之间加入了加强筋。分析表明：优化设计后，无人机中心板形变量降低了104.36倍，最大应力降低了13.15倍，而质量仅增加了1.9%。最后通过实际飞行振动试验，基于LabVIEW对植保无人机机身3个不同位置竖直方向的振动信号进行小波变换降噪处理和时、频域计算评估，振动最大RMS值为1.69 g，小于飞行控制系统振动报警阈值2.5 g，表明其在稳定性和操控能力上具有良好的表现。     

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。     

数控实木门砂光机横向砂光组件的设计与优化

为了解决实木门砂光效率低和质量不理想的问题,笔者设计了数控实木门砂光机。本研究首先对砂光机的整体结构进行设计,阐述砂光机的工作原理。其次,以横向砂光组件砂光过程中产生砂削力及所受载荷为例,建立相对应的数学模型,并进行了分析计算,完成横向砂光组件设计研究。最后,以分析计算的横向砂光组件砂光过程中所受砂削力及负载为基础,对横向砂光组件连接架进行静力学分析,获得相对应的应变云图、应力云图及变形云图,对横向砂光组件的力学性能进行校核并对其结构进行优化;通过模态分析,获得连接架前4阶的固有频率和振型,对横向砂光组件砂光过程中的的振动稳定性能进行检验,证明其结构的准确性。     

8GX-405型自走式灌溉机机架的有限元分析

为了进一步优化8GX-405型自走式灌溉机机架的结构参数,提高其结构强度和刚度,保证整机工作性能,采用ANSYS软件,对机架进行力学模拟和仿真。根据灌溉机的工作条件和要求,在力学简化的基础上,建立了有限元分析模型,给出了静止、极限转弯等不同工况下的载荷和约束边界条件,选用梁单元进行分析和计算,得到了不同工况下结构的位移、应力变化规律,结构危险点的最大应力、最大变形分别为201.15 MPa和48.785 mm。结果表明,采用矩形钢管和板材组成的焊接式机架,强度和刚度足够,能满足使用要求。研究方法和手段可以为同类结构的分析设计所借鉴。     

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。     

水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验

【目的】基于三自由度水果采摘机械臂,设计一种轮式智能移动平台。【方法】根据农田工作环境,设计了转向机构和防撞梁机构;借助ANSYS对车架在3种工况下的变形情况进行仿真分析;使用Simulink模块对车载电机进行了基于最大转矩电流比矢量控制(MPTA)以及ID=0模式下的仿真;使用VC++语言编写了运动控制程序,开发人机交互界面;在南京市江浦农场进行样机行走试验。【结果】弯扭工况下车架变形量最大为14.1 mm,应力值小于材料屈服极限;基于MPTA控制下的电机约0.8 ms达到稳定;该平台最大爬坡角度约为10°,1.5 m·s~(-1)行进时跟踪路径的横向偏差约为0.22 m。【结论】该移动平台结构合理,强度和刚度较高,运动精度高,符合实际工作要求。     

振动深松机的改进设计与试验研究

针对1SZ-460型振动深松机样机田间试验中出现的振动发生机构轴承应力过大易破坏,振动机构横梁弯矩大易变形等问题,对该振动深松机关键部件进行研究改进,设计新型振动深松机以满足生产需求。通过分析原样机振动发生机构及执行机构的运动过程,设计简支偏心轴式振动发生机构,优化执行部件和机架;通过分析不同形状深松铲松土效果和土壤耕作阻力,改进了深松铲柄;增加了施肥系统,以此减少机器进地次数及对土壤的压实,提高作物产量。田间试验结果表明：新型振动深松机较不振动深松,降低牵引阻力7%～17%,提高工作效率11.1%～16.2%。该新型振动深松机适于玉米等作物的苗前及苗期深松施肥作业。     

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.     

超高双立柱巷道堆垛机振动分析

 高度为24m和负载2700kg的双立柱巷道堆垛机的结构振动特性是该产品可靠性设计的关键因素,研究分析堆垛机的工况载荷结构受力和模态特性以验证其是否符合强度和振动要求。基于结构模态振动理论和有限元方法,运用耦合自由度方法对各零件结合面进行连接处理和施加工况边界条件,建立了超高双立柱堆垛机的真实复杂动力学分析有限元模型。在此基础上,计算了堆垛机结构的最大变形量和最大应力值,前10阶预应力模态频率和振型。分析了堆垛机的工况载荷结构强度,预应力模态振动特性和结构的振动不稳定情况。计算结果表明超高巷道堆垛机在工况载荷下具有很好的结构强度和较大的模态振动位移等特性,为以整机系统振动为目标的超高巷道堆垛机动态设计改进以及避免结构的共振提供理论指导和参考数据。