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.     

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。     

基于ANSYS的9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构模态分析

针对秸秆揉丝机在工作过程中振动显著的缺陷,对9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构采用Solidworks2012建立三维模型并运用ANSYS有限元方法进行模态分析,提取前10阶固有频率和模态振型,验证了锤片机构受迫旋转振动下的激振频率76Hz小于低阶模态频率578Hz,锤片机构不会因质量偏心产生共振.研究表明,圆盘在各阶模态中振动相对较大,因此对圆盘进行改进,将其厚度由原设计的3mm增至4mm,以增大其刚度,改善工作稳定性.对改进后的结构进行模态分析.结果表明:改进后2~10阶固有频率增加,各阶模态振动形式基本不变,相对位移量减小,振动降低,优化效果明显.研究同时为秸秆揉丝机的进一步振动分析(如谐响应分析、谱分析等)提供了参考依据.     

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。     

小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置参数优化

【目的】为解决我国西南丘陵地区大型收割机具通过性差,横轴流式收割机脱粒损失率大的问题.【方法】利用小喂入量纵轴流脱粒装置试验台,以籽粒破碎率、损失率和含杂率为试验指标,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸的单因素试验,初步确定了正交试验水平.在此基础上,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸三因素正交试验和滚筒转速、导向板升角两因素回归试验.【结果】当滚筒转速为460r/min,导向板升角为11°,筛孔尺寸为22mm×25mm时,该脱粒装置脱粒分离性能较优,破碎率为1.81%、含杂率为25.02%、损失率为0.52%.【结论】研究结果为小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置的设计与优化提供参考.     

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。     

切割式红花收获机滚刀轴的应力分析

【目的】为了提高花丝采摘效率和花丝质量,设计一种切割式红花收获机,并对其关键部件滚刀轴进行分析与优化.【方法】利用Solidworks软件对滚刀轴进行三维实体建模,并导入ANSYS Workbench软件中进行有限元分析及模态分析.通过有限元分析得出不同转速下主轴与滚筒联接处的位移量,通过结构静力学分析得出主轴的最大弯曲应力、最大变形量及其发生的部位,通过模态分析提取出主轴1至6阶的固有振动频率及各阶频率所对应的振型.通过以上分析,会得到滚刀轴的优化结果,最后将优化后的红花收获机进行田间试验.【结果】利用胀紧联结套解决主轴与滚筒联结处产生的间隙,避免振动的发生;通过改变主轴转速、强化易变形的部位及增大轴肩处圆角半径来降低应力集中,提高红花收获机整机的使用寿命,提高了采摘花丝过程中的稳定性与可行性.【结论】该研究可以为红花收获机装置的设计提供依据.     

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。     

反拱水垫塘全拱圈3个底板块运动特性的研究

【目的】揭示反拱底板局部稳定和失稳破坏的机理。【方法】结合溪落渡水电站工程,制作了水垫塘精细物理模型,采用先进的模拟方法和测量手段,研究了在底板块止水完全破坏、锚筋失效,其四周及底部完全贯通的情况下,反拱水垫塘拱圈3个活动底板块的运动特性。【结果】反拱底板块振动的优势频率为0.001~0.1 Hz,沿程(x)划分为上下游强振区和冲击弱振区,在x=(-0.30~0.60)m底板块易失稳。【结论】底板块为低频窄带振动,不会发生共振破坏和材料的疲劳破坏。由于底板块形成了长期和局部拱作用,使拱圈保持稳定。     

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。     

大直径高压气瓶管壁厚精度的质量特征

壁厚精度控制是大直径高压气瓶质量控制的关键.结合现代统计方法,应用平均壁厚均值、标准差、标准差系数等作为大直径高压气瓶管壁厚精度的评价标准,通过对大直径高压气瓶管进行金长手工测量,并结合UT探伤对气瓶管壁厚精度传递特性进行分析,从统计特性上,气瓶管整体的壁厚分布基本上呈正态分布形式,并提出了气瓶管壁厚精度控制过程能力分析模型.以此对试制气瓶管的原料管、半成品管、成品管进行了壁厚精度分析和过程能力评价,从而为实际生产提供技术支持.     

单缸柴油机交流电起动装置的设计

研究开发了适用于单缸柴油机的交流电起动装置.阐述了该装置的设计思路及功率计算方法,提供了该机型在低温下的起动阻力矩实验数据.     

中高速内燃机气缸直径和活塞行程的最优设计

通过对中高速内燃机气缸直径和活塞行程的取值分析。建立了以中高速内燃机气缸直径和活塞行程为设计变量、以最小散热面积为目标函数的优化数学模型,并用模拟退火（ＳＡ）算法对实例求出最佳缸径比。以利于提高中高速内燃机的效率。可供类似设计参考。     

采伐机工作臂油缸的设计及其运动分析

以采伐机工作臂油缸为研究对象,分别对其布置形式、受力情况及其强度校核等方面进行设计计算.借助机械系统动力学分析软件ADAMS,以各油缸为分析对象,选取6种不同位姿下的工作臂,分别进行模拟仿真,分析油缸在不同工况下的运动情况,得出采伐机工作臂的主要作业尺寸及油缸的受力状况.结果表明,当起重量一定且仅主臂油缸进行伸缩运动时,主臂及副臂的姿态影响着采伐机工作臂的工作幅度.因此在工作过程中可以通过调整工作臂的初始工作状态,缩短采伐机工作臂末端需要延长的距离,同时能有效减轻工作臂的负荷,从而提高机械效能.     

混凝土泵S管分配阀驱动油缸缓冲特性研究

针对S管分配阀驱动油缸瞬时高压大流量的特点,其缸内缓冲装置的合理设计至关重要。通过把缓冲节流过程分为断面收缩局部压力损失、锐缘节流和缝隙节流3个阶段,仿真分析了抛物线型缓冲装置的缓冲特性。结果表明,选择合适的抛物线系数能够得到良好的缓冲效果,缓冲过程平稳,冲击小。该拟合抛物线的方法,可用于指导阶梯型和短笛型等工艺性更好的缸内缓冲装置的优化设计。     

柱面加压法对木材表面密实的机理研究

木材表面密实化是提高木材表面密度和硬度的有效方法,以往研究中大多采用平压法,木材表面密度提高的同时中心层也得到了密实,损耗了材积,因此有必要探索一种低材积损耗的木材表面密实方法。采用柱面加压法对木材进行表面密实,以半无限平面的线载荷理论为基础,利用有限元分析软件对柱面加压法木材表面密实进行模拟,优选出了柱面加载头的半径大小,并进行实验验证,探求加载头半径对木材表面密实效果的影响。半无限平面的线载荷理论分析表明,柱面法加压时,应力分布由表层向下逐渐衰减,与平压法中力的等值传递相比更适合木材的表面密实,且圆柱体半径越小,表面密实效果越好;有限元模拟结果更直观地表明了柱面加压时的应力分布情况,密实层均集中于表层,且加载头半径越小,密实层越集中于表层且越密实,压缩量越大,表面密实层厚度越大且越密实,根据模拟结果优选加载头半径的大小为10mm及以下;实验验证的结果与理论分析及有限元模拟结果一致,当采用半径5 mm加载头压缩3 mm时,表面密实层最大密度达到783 kg·m~(-3),比未密实前提高了82.6%,表面硬度和耐磨性也显著提高,但材积损耗仅为12%,较平压法大大减少了材积损耗。柱面加压法较平压法更适合于木材的表面密实,提高木材表面性能的同时材积损耗大大减少。     

单缸发动机电控系统硬件设计

针对化油器式单缸发动机广泛存在的油耗高、废气排放超标等问题,提出了将化油器式发动机改造为电控式发动机的方法,并给出了这种电控系统硬件设计方案.该方案设计了此电控系统的数字控制电路、电源模块电路、传感器信号处理电路、执行器驱动电路等.其中转速信号处理倍频电路,可以方便地从化油器式发动机获取满足电控系统需要的转速信号.对该...     

红外—对流滚筒干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征

[目的]研究红外—对流干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征,为探索可行的烟草原料干燥新方法和新工艺提供基础理论依据和技术支持.[方法]以2015年的重庆C041烤烟为原料,采用自行搭建的远红外滚筒干燥装置,考察红外—对流干燥过程对叶丝水含率、表面温度、弹性、填充值、内孔容积及叶丝结构等的影响,并与传统干燥方式下的结果进行对比分析,探究红外—对流干燥过程中叶丝孔径分布的变化.[结果]红外—对流干燥过程中加大红外辐射温度、热风温度均对干燥过程起到强化作用;叶丝填充值随红外辐射温度的升高而增大,随热风温度的升高而减小;热风温度的升高会使叶丝弹性增大,叶丝弹性在红外温度为170℃时最大、145℃时最小;叶丝的内孔容积随红外温度的升高、热风温度的降低而增大,干燥过程中叶丝孔容比例变化较明显为孔径0.50~20.00和0.05~0.50μm;对比两种不同的干燥方式发现:红外—对流复合干燥下的叶丝填充值、内孔容积均大于传统干燥,而弹性相对较小、破碎度相对较高.[结论]在一定范围内,提高红外辐射温度、降低热风温度均有利于维持叶丝的填充值,同时叶丝的孔容会呈规律性变化;与传统滚筒干燥相比,红外—对流滚筒干燥方式下的干燥速率相对较快,可在烟草实际干燥加工中推广应用.