4LZ-8 稻麦收获机拨禾轮辐盘模态分析

【目的】为了研究拨禾轮辐盘的振动,验证拨禾轮辐盘是否会与割台其他部位产生共振。【方法】文章对4LZ-8稻麦收获机拨禾轮结构进行设计,并通过试验得出拨禾轮的最佳拨禾速比λ,计算得出拨禾轮转速;对拨禾轮受振动影响最严重的拨禾轮辐盘部分进行模态分析,通过线性摄动模态分析得出拨禾轮辐盘的振动频率和振型,并通过约束模态分析与其进行对比,验证线性摄动模态分析的准确性。【结果】通过试验得出拨禾轮的最佳拨禾速比λ=1.6,计算得出拨禾轮转速n=42.2(r/min)。对拨禾轮辐盘进行线性摄动模态分析,得到6阶模态频率为6.646 2～64.258 Hz,并得出拨禾轮辐盘的各阶振型。通过约束模态分析得到6阶模态频率为13.609～71.052 Hz,并与线性摄动模态分析所得到的振型进行对比,发现模态振型都与相对应的线性摄动模态相同,只有固有频率大于线性摄动模态,表明线性摄动模态分析正确。【结论】通过对拨禾轮辐盘的模态分析与割台其他部分激励进行分析,得出4LZ-8稻麦联合收获机拨禾轮辐盘不会发生共振。     

4HCDS-100型花生收获机机架的模态分析与振动测试

针对铲筛式花生收获机振动大的问题,以4HCDS-100型花生收获机为研究对象,为避免共振的产生,利用Inventor软件对收获机机架进行三维建模,采用Ansys软件建立了机架的有限元模型,求解出机架前6阶固有频率和模态振型,对机架进行了模态试验,验证了模态分析的可靠性,并通过振动测试分析了机架的振动特性。结果表明,正常工况下,机架固有频率可以避开田间路面和振动筛的激励频率;机架两侧方管尾部和机架中间支撑杆刚度较小,可以适当加强;机具田间作业时机架振动较小,进一步验证了机架结构设计的合理性。本研究可为铲筛式花生收获机机架的设计与优化提供理论参考。     

4SY-1.8型自走式油菜割晒机机架振动特性的分析

针对4SY-1.8型油菜割晒机因受往复式切割器动刀运动激振力随机不定而引起机架振幅大的问题,分析引起割台各个部位振动幅值不同的成因,开展基于割刀驱动轴采用液压马达驱动且转速无级可调时割刀驱动轴扭矩J和割刀驱动轴消耗功率W的测试分析;应用模态仿真分析法获得机架的前20阶固有频率和振型,并运用锤击法验证模态仿真分析的正确性;应用RBF神经网络拟合各测试点平均振动位移峰峰值F与割刀驱动轴扭矩J、模态分析第1阶总变形值B和割刀驱动轴转速n的函数关系,得出各层神经元权值并检验模型的正确性。结果表明:机架测试点平均振动位移峰峰值F与割刀驱动轴转速n的拟合关系符合指数分布,显著性均大于0.944。     

刮板式花生脱壳机转轴部件的模态分析

以刮板式花生脱壳机的转轴部件为研究对象,利用三维设计软件SolidWorks对其进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态分析,得到了转轴部件的固有频率和振型,为进行谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计奠定了基础,并分析了皮带轮对转轴部件固有频率和振型的影响.结果表明,皮带轮对转轴部件有较大的影响,在实际的工程应用分析中,应加以考虑,转轴部件的工作频率和皮带传动引起的振动频率都远离其第1阶固有频率,因此不会对转轴部件的共振产生影响.     

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。     

4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机割台振动分析

针对油菜联合收获机振动剧烈,整机稳定性、工作可靠性和驾驶舒适性较差等问题,以4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机的割台为研究对象,在道路运输（仅发动机工作）、道路运输（发动机与工作部件同时工作）以及田间收获作业 3 种典型工况下,在割台上选择3个测点,利用DHDAS动态信号采集分析系统对油菜联合收获机割台振动进行了测试,并基于时域分析、小波分析和频域分析对试验数据进行了处理。研究表明：发动机、拨禾轮、割刀的振动是整机主要激振源,但作物喂入割台后,吸收了部分振动,使得拨禾轮和割刀的振动总量分别下降了23.5％和68.7％;振动信号主要集中在0~125 Hz内,油菜联合收获机割台上各激振力的激振频率以低频为主;油菜联合收获机工作时发动机引起的一阶惯性振动频率为29.18 Hz;研究结果对提高油菜联合收获机工作的可靠性、降低收获损失、减轻驾驶员的疲劳具有重要意义。     

汽车发动机悬置支架模态分析与研究

悬置支架是动力总成的安全件和功能件,如设计不合理,其悬置支架的1阶固有频率太低且处于发动机工作转速激励频率范围内,悬置支架将有产生共振的风险,从而放大振动及工作噪声。因此模态是悬置支架的重要设计指标之一。以四缸机为例,一般悬置支架1阶固有频率需大于600Hz(发动机在6000rpm时6阶激励频率为600Hz),最低应大于450Hz(因6阶激励较小,且支架因条件限制无法达到要求,可适当降低要求,后期实车验证)。此论文总结出影响模态的各种因素,从而寻找出提高模态的方法,为设计提供理论参考依据。     

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.     

4LL–1.5Y型联合收割机割台的振动特性

运用有限元软件ANSYS workbench仿真分析4LL–1.5Y型联合收割机割台,得到割台机架前6阶模态频率和模态振型,结果表明,割台在受振动时易产生变形的部位是割台机架的两侧壁和割台机架进口处的底板。利用三轴加速度传感和Co Co–80动态信号测试分析系统,分别测得割台机架关键部位的加速度信号,对比非田间作业试验发动机空转、整机运转(不行走)分别在怠速(700 r/min)、中速(1 200 r/min)、高速(1 800 r/min)和田间作业不同工况下各方向的加速度,各测点水平方向加速度是其他2方向的2~4倍,表明割台的振动主要以水平方向振动为主,其中倾斜输送器受振动比较严重,加速度最大值高达97.28 m/s2。对比有限元分析与振动试验结果发现,对割台振动影响较大的激励频率(20、22 Hz)几乎都出现在割台机架的模态频率(18.679 Hz)附近。     

鹅颈式半挂车车架有限元模态及谐响应分析

以某鹅颈式半挂车车架为研究对象,通过PRO/E进行建模,再将模型导入ANSA进行前处理,对车架在纯弯曲工况静态分析的基础上,用ANSYS对车架有限元模型进行模态分析和谐响应分析.通过模态分析得到了车架的固有频率和振型;通过谐响应分析得出车架振动的主要频率和主要的振动部位,研究结果可为分析此类车架的设计和改进提供理论依据.     

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.     

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。     

某车型转向系统怠速振动优化

针对某车型(开空调)在发动机怠速、冷却风扇高速运转时,方向盘产生振动和噪声的问题,经试验找到了方向盘怠速振动的主要原因.运用锤击法,测量整车状态下方向盘的固有频率,对于主要的激励源冷却风扇则采用扫频法,测量出冷却风扇的固有频率.分析得出发动机怠速时,方向盘振动的主要原因首先是发动机二阶点火频率引起的共振,其次是冷却风扇固有频率与冷却风扇壳体的固有频率以及冷却风扇激励耦合产生的共振.在保证风扇冷却性能和成本因素的前提下,采用提升冷却风扇固有频率和锁定冷却风扇最高转速的改进方案,取得了良好效果.     

浓缩风能型风力发电机多叶片风轮模态分析

以六叶片结构的浓缩风能型风力发电机风轮为研究对象,采用锤击法对单叶片、三叶片、六叶片风轮进行模态分析,得到其试验模态参数。试验结果表明:随着叶片数量的增加,风轮一阶挥舞固有频率的个数增多,共振的概率变大,虽然振型整体为挥舞振型,但同一风轮中的各叶片的振动幅值存在差异,导致风轮的振动形式变得更加复杂。浓缩风能型风力发电机六叶片风轮转动频率6.67 Hz及其6倍频率40.02 Hz避开了共振区间在71.14-108.32 Hz,风轮共振几率较小,为后续浓缩风能型风力发电机风轮研究提供依据。     

基于ANSYS的平面闸门流固耦合振动特性的有限元分析

应用有限元振动分析方法对我国新疆某大型农业水利工程倒虹吸出口平面闸门的固有振动特性进行计算与分析。建立了平面闸门的实体模型和有限元模型,考虑流固耦合对闸门结构动态特性的影响,分析了平面闸门在无水和有水状态下的动态特性,计算得到闸门的前6阶固有频率及其振型。结果表明,闸门开度对其自振频率有着显著影响,在小开度时第1阶固有频率下降达到28.5%,沿竖直方向的整体振动的模态频率接近20 Hz,因此,为了提高闸门的第1阶固有频率,必须对闸门结构进行改进。     

牛蒡收获机的有限元模态试验与分析

针对研制的牛蒡收获机振动收获系统,为进一步优化该系统的作业性能,采用有限元模态分析与试验模态分析相结合的研究方法,获得该系统的前30阶的固有频率,以及各主要工作部件的典型振型。研究结果表明:系统的1~14阶模态(3.3~77Hz)主要表现为挖掘铲和振动连杆的弯振;15~20阶模态(79.47~125.37Hz)表现为扎草刀、支撑臂和振动连杆的弯曲振动;21~30阶模态(153.29~232.55Hz)表现为整机的末端振动,上述模态属性可为系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据。     

基于刚柔耦合虚拟样机模型的收获机振动舒适性仿真分析

采用SolidWorks、有限元分析软件与RecurDyn相结合的方式建立收获机的人-机-路面系统的刚柔耦合虚拟样机模型,以驾驶员全身振动加权加速度均方根值为评价指标,仿真模拟收获机在水稻、小麦以及油菜田行驶时的振动舒适性。结果表明,行驶速度、路面硬度、竖割刀的添加对收获机振动舒适性影响较大,路面硬度越大、收获机行驶速度越快,人体的主观不舒适性感受就越强烈;竖割刀的添加增强了人体的不舒适感。     

窄幅低损伤摘穗割台设计与试验

针对西南地区玉米-大豆带状复合种植模式缺乏配套玉米收获机具,且常规玉米联合收获机作业时存在果穗损伤大、效率低等问题,利用计算机辅助设计与有限元方法设计两行窄幅低损伤摘穗割台.割台利用弹性缓冲原理实现柔性低损伤摘穗,可一次完成摘穗、秸秆粉碎还田等联合作业.文章结合玉米-大豆带状复合种植模式农艺特点和力学原理确定割台结构参数;对割台关键部件开展结构设计和理论分析;割台机架模态分析结果表明割台机架不会与发动机产生共振.通过二次回归正交试验探究拉茎刀辊转速、喂入速度、果穗距摘穗板高度对落粒损失率和籽粒破损率影响,利用Design-Expert软件作二次回归响应分析,得到割台较优参数组合.试验表明,拉茎刀辊转速800 r·min-1,喂入速度0.700 m·s-1,果穗距摘穗板高度370 mm时,落粒损失率0.05％,籽粒破损率0.01％,满足玉米-大豆带状复合种植模式下玉米机械化收获要求.     

一种链式果园施肥开沟机开沟刀的有限元分析

开沟刀是果园施肥开沟机的最主要部件,其结构设计是否合理直接影响刀体所受阻力与工作性能。对链式果园施肥开沟机的开沟刀切削阻力进行计算,运用Solidworks软件建立开沟刀三维模型,利用有限元分析软件Ansys Workbench对开沟刀进行结构静力学、动力模态及谐响应分析。结果表明,"C"形刀具在作业时不会发生刀体断裂与刀体畸变,满足刚度、强度要求;开沟刀在作业时具有良好的动态特性,根据转速与频率的关系,其作业过程中不会发生共振现象;开沟刀在作业时,第4、5阶固有频率附近不会发生共振。     

高速水稻插秧机分插机构振动特性研究

为提高高速水稻插秧机栽插性能,以其分插机构支撑臂为研究对象,对其振动特性进行研究。利用PRO/E软件建立其三维模型,并利用有限元分析软件对其受力和振动模态进行分析,得出其6阶模态分析结果。研究结果表明:通过合理设计支撑臂结构,能够使其固有频率有效避开插植臂周期激励频率和整车频率,为分插机构结构设计和转速性能提高提供理论基础。