基于SolidWorks地表种植土剥离刀的有限元分析

设计了一种地表土剥离机构,在三维软件SolidWorks环境下完成了地表土剥离机的整机三维实体建模,并且完成了样机的研制。在设计过程中利用SolidWorks simulation对刀板的受力进行有限元分析,给出了运算过程与方法。同时,通过实际测量的结果与之比较,旨在为非线性有限元分析对刀板及其类似工具受力分析与设计提供依据。     

并联机器人开槽薄壁柔顺关节设计与实验

针对传统柔顺关节运动范围小、易产生轴向漂移的不足,依据3RRR并联机器人运动范围,以关节的移动范围及所需刚度作为条件,对关节的几何尺寸进行了设计计算,并用ANSYS软件进行强度分析,设计了一种新型开槽式薄壁柔顺关节。利用扭转作为主要变形方式时,该柔顺关节具有扭转角度可达到36°及轴线相对固定不易漂移的优点。根据关节设计尺寸选择65Mn为材料进行了加工,在三自由度并联机器人实验平台上进行了片簧式与开槽式两种柔顺关节的实验对比,实验结果表明设计的开槽式薄壁柔顺关节能够完成轨迹跟踪任务,且最大相对误差为6.05%,对比片簧式柔顺关节具有一定优越性。     

离心泵叶片开槽抑制空化数值模拟

为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能,提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点,基于Kubota空化模型,采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明：叶片表面开槽后,离心泵各个工况下的扬程有所上升,在设计点扬程提高12.8%,同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张,改变压力的分布,对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构,使流道内的压力增加,减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积,在空化发展阶段,开槽时空泡体积持续衰减。     

基于Solidworks旋耕刀实体建模与有限元分析

以国标旋耕刀、斜置旋耕刀和IT245旋耕刀3种基本刀型为基础,运用AutoLISP 编程获得每个刀型的阿基米德螺线,导入 Solidworks 软件进行实体建模,运用 Simulation 插件对其进行了有限元分析。分析结果表明：旋耕刀与刀辊联接处是刀具的一个重要的结构设计要点,在制造加工与设计中应尽力避免或减少应力集中;同时,对国标刀与斜置旋耕刀的有限元分析结果进行对比,发现后者在强度方面优于前者。     

基于ANSYS的双料箱施肥机搅刀结构优化设计

为了提高双料箱施肥机搅刀的强度,在对搅刀结构及工作原理分析的基础上,建立三维模型并基于EDEM进行离散元仿真分析得到刀片所受力的变化;然后,通过单因素静力学仿真试验,建立了搅刀参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型;在此基础上,通过正交仿真试验及回归分析,建立了多因素的数值拟合模型,并将数值模型的理论值与正交试验值进行比较,验证了模型的准确性;最后,以最大等效应力的最小值和搅刀质量的最小值为优化目标,基于遗传算法进行参数优化。仿真结果表明:优化后的搅刀最大等效应力减小了8.25%,质量降低了1.55%,满足优化设计要求,为双料箱施肥机搅刀设计改进提供了参考。     

基于逆向工程的搅浆刀作业性能界定与关键设计参数研究

水田搅浆是基于稻作制度的独立机械化作业环节,搅浆刀是进行搅浆农艺处理的专用刀具,但目前缺乏针对搅浆的农艺界定及搅浆刀专用设计参数研究。本文利用逆向工程技术获取搅浆刀的关键几何参数,并对搅浆作业和搅浆刀的设计方法进行定义。通过与常规旋耕刀(R245)进行分析对比提出搅浆刀的专用设计参数,进而通过田间试验进一步探讨搅浆刀的设计方法。结果表明,搅浆刀的楔面入土效应是保障其水田搅浆性能的关键,该效应所对应的搅浆刀设计参数被定义为侧切刃楔角,侧切刃楔角与侧切刃刀面宽度2个关键设计参数决定了搅浆刀入土过程的侧向搅浆作业强度。与R245旋耕刀相比,侧切刃楔角是搅浆刀设计的显著特点,搅浆刀的侧切刃静态楔角高于动态楔角,而R245的侧切刀面是一平直刀面(楔角为0°),在正切刃区域,搅浆刀与旋耕刀的楔角变化基本一致。基于田间土壤条件的原位台架试验进一步证明了搅浆刀专用设计参数对保障起浆、水田埋草等性能的优越性。     

气膜冷却孔对涡轮发动机非定常流动的影响

为了研究气膜冷却孔对涡轮发动机非定常流动的影响,将发动机工作区比作平板,采用Realizable k-ε紊流模型,在SIMPLE算法基础上,利用有限体积法对控制方程进行离散。针对不开槽姊妹孔、开槽圆柱孔以及开槽姊妹孔3种不同气膜孔型模拟了随时刻变化的过程。结果表明:开槽姊妹孔由于主射流掺混比不开槽姊妹孔剧烈,因此冷却效率比不开槽姊妹孔高;开槽圆柱孔的反向涡旋对比开槽姊妹孔大,所以开槽圆柱孔对壁面的冷却效果比开槽姊妹孔的好。     

穗茎兼收型玉米收获机茎秆粉碎刀的设计

为了研制茎秆粉碎机前置型玉米收获机,完成摘穗、茎秆粉碎并压块工作,且保证割台和茎秆粉碎机互不干涉,对现有茎秆粉碎机进行了改进设计。利用三维设计软件的建模以及分析功能,设计了茎秆粉碎机的粉碎刀。通过应力分析,获得了粉碎刀等效应力、位移、安全系数分布云图。分析结果表明:粉碎刀设计合理,能达到作业要求。最后,通过样机试制验证了该设计的可行性。     

叶片开槽对低比转数离心泵内部流动的影响

基于Fluent泵内流场数值模拟及性能预测,针对低比转数离心泵在小流量范围内叶轮内部流动的不稳定性,对低比转数离心泵进行了叶片改型尝试,分析了在改型前后叶轮内部流场流动情况及离心泵性能的变化规律,发现在叶片单开槽后离心泵的扬程在小流量范围内较未开槽前有所上升,效率有所提高;但在大流量范围内离心泵的扬程较未开槽前呈下降趋势,并且效率也随之降低,因此,低比转速离心泵在小流量情况下表现出来的流动不稳定性可以通过叶片单开槽的方法来进行抑制.为了研究叶片开槽数目对其影响,将开槽数目增加至2个,研究其内部流场流动情况和性能变化规律,发现叶片双开槽在抑制叶轮流道流动不稳定性及效率的提高上不及叶片单开槽情况.研究结果表明：在小流量工况下,叶片开槽对离心泵内部流动紊流情况会有一定的改善作用,而开槽数目是否合理也将影响离心泵的性能.     

秸秆粉碎还田机甩刀的设计

甩刀是秸秆粉碎还田机的重要工作部件。为此,阐述了秸秆粉碎还田机机用甩刀的工作过程,指出了现有刀片的优缺点,对秸秆粉碎还田甩刀的形状、速度、排列方式、数量、耐磨性及刀辊平衡等方面进行分析,设计出一种秸秆粉碎还田组合Y型甩刀。同时,应用Solidworks软件对其进行创新结构设计,利用Solidworks内含的有限元模块,对新刀片进行有限元静力学分析,优化其设计参数。     

基于SolidWorks Simulation弯形旋耕刀有限元分析

本文以小型旋耕机械作为平台,弯形旋耕刀为研究对象,对旋耕刀进行尺寸参数设计,分析旋耕刀工作时的应力、应变、位移状态。采用SolidWorks三维软件结合设计尺寸参数建立旋刀三维模型。根据旋耕刀工作参数计算出旋耕刀工作载荷F=428.16N,通过Solid-Works Simulation插件在工作载荷的作用下分析校核旋耕刀。结果表明,刀尖变形量最大,为0.249mm,刀柄所受的应力最大,为48.65MPa,远小于许用应力300MPa,满足工作要求。本研究为小型旋耕机械的旋耕部件改进设计提供了参考依据。     

果园枝条就地还田机主要作业部件的设计分析——基于ANSYS Workbench

通过对现有果园修剪枝条的处理方式和当下的国家政策进行调查,总结枝条就地还田技术的发展意义。利用AIP软件建模,对3ZF-160型果园枝条就地处理机的刀筒结构尺寸进行设计,将刀筒模型导入ANSYS Workbench分析软件中,对刀筒进行模态分析,得到刀筒的前6阶固有频率和振型云图。结果表明:刀筒的结构设计合理,不会产生共振,能够为结构设计和整机优化提供参考。     

沙棘预破碎装置设计与有限元分析

为解决沙棘枝果速冻后结块,阻塞脱果机的问题,设计一款新的沙棘预破碎装置。根据生产需要设计出该装置的整体结构,主要对传动系统、破碎刀片的数量和排列方式进行设计。利用ANSYS对刀辊进行有限元分析,结果表明,刀辊的最大变形量为0.004 9 mm;其最大应力为21.191 MPa远小于刀辊的最低屈服极限235 MPa,说明刀辊的强度和刚度都满足要求。根据刀辊前6阶模态分析情况,刀辊的工作转速360 r/min远小于安全转速47 812.5 r/min,不会发生共振现象。试验结果表明,当沙棘预破碎装置的刀辊转速为360 r/min时,工作性能稳定,整机作业时间降低至4.1 min,脱果率可达87.1%,破损率降低至8.8%。     

基于Adams的中耕培土机螺旋培土刀仿真分析

针对传统培土机培土作业时只注重土壤碎土率和培土效率,忽视培土整形效果的缺点,设计了一种新型的中耕培土机,并建立了虚拟样机的三维模型。对新型中耕培土机主要工作部件螺旋培土刀进行了创新设计和工作状况分析,并利用动力学分析软件ADAMS进行仿真分析,模拟了螺旋培土刀的运动情况,得出螺旋培土总成左侧螺旋培土刀合适的自转方向为正转,螺旋叶片旋向为右旋。通过对影响螺旋培土刀整形效果的因素进行正交试验分析得出:当培土机行车速度为0.7m/s、螺旋培土刀自转速度为300r/min时,能够使新型中耕培土机兼顾培土效率的同时,得到较好的除草与整形效果。研究结果为样机设计提供了理论指导。     

棉秆粉碎收获机的设计

利用旋转甩刀的切割及冲击作用对棉秆进行粉碎，并利用甩刀高速旋转产生的惯性和气流对粉碎的棉秆进行抛送。在田间试验的基础上，通过理论探讨，对棉秆粉碎收获机的基本原理、主要部件及技术参数，尤其是甩刀转速进行分析、设计，设计了与中型拖拉机配套的棉秆粉碎收获机。     

基于SolidWorks Simulation的旋耕刀有限元分析与优化

本文对微耕机的弯形旋耕刀进行了机构分析,建立了旋耕刀的三维模型,基于SolidWorks Simulation有限元分析平台对旋耕刀的应力、位移和应变进行分析。结果表明：在距离刀辊轴最远的刀尖处出现了最大变形量,表面旋耕刀正切刃处的刚度最差,在旋耕刀的刀柄与刀背圆滑过渡连接处出现最大应力集中和最大应变,这与旋耕刀实际工况中产生的刀片弯曲变形或断裂实效的情况一致,验证了有限元分析指导旋耕刀设计生产的可靠性。与此同时,在有限元分析的基础上对旋耕刀结构进行优化设计,采取加厚刀柄和刀背压凹的方式,在不增加刀具质量和现有输出能耗的前提下,大幅度减小了刀具应力集中的产生,从根本上大大减少了刀具断裂频率,延长了刀具使用寿命。     

南方冬种马铃薯杀秧机的设计

根据南方冬种马铃薯机械化收获的农艺要求,仿照马铃薯播种机所形成的垄形,设计一种适合于南方冬种马铃薯的杀秧除草设备。利用Solid Work设计传动系统、刀辊和刀具,并对刀具进行有限元受力分析。受力仿真分析及刀辊动平衡试验结果表明,马铃薯杀秧机能够满足设计的要求。     

棉秆粉碎还田机刀辊的研究

应用Solidworks/COSMOS分析软件,对棉秆粉碎还田机的核心工作部件刀辊进行运动分析,得出甩刀的运动轨迹、速度、加速度和轴端载荷的规律;讨论了甩刀分布对漏割的影响;并通过有限元分析对辊轴和甩刀进行了模态与强度分析.由此验证了机具结构及相关部件参数设计的合理性,为机具的设计提供了理论依据.     

立式旋耕机旋刀系统的设计及受力分析

为达到土壤局部覆盖、蓄水保墒、节约资源和增产增收的目的,设计了一种Y型立式旋耕机的旋耕刀系统,并阐述了其结构组成及工作原理。通过Solid Works软件对旋耕刀进行了结构设计,应用作图法对旋耕刀结构参数进行了分析。通过对单把立式旋耕刀的受力分析可知,立式旋耕刀在稳定切削土壤时的切向阻力主要由单把立式旋耕刀的动态切削阻力和扰动阻力组成。将模型导入仿真软件ADAMS中,模拟出立式旋耕刀的运动轨迹为余摆线,通过添加参数,模拟出单把立式旋耕刀的动态切削阻力、扰动阻力和切削阻力的变化曲线,得到旋耕刀的切削过程是一个周期性的变化过程,并对单把立式旋耕刀的切向阻力进行了分析。     

新型倾斜波纹圆盘刀的运动学分析与仿真

以新型破茬圆盘刀-倾斜波纹圆盘刀为研究对象,基于Pro/E建模仿真软件,建立了三维模型;进行了圆盘上点运动学分析和运动轨迹动态仿真;验证了影响切割破茬质量的两大因素-波纹倾斜角θ和波纹数z的设计值θ=33°和z=40是合理的;并且对波纹圆盘刀进行了应力分析,确定了最大应力的部位和应力值.运动学仿真和应力分析的结果验证了倾斜波纹圆盘刀设计的合理性和可靠性.