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.     

3WPZ-500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。     

基于ANSYS的铺膜机机架有限元分析

[目的]机架作为铺膜机结构的支撑部件,其静态力学特性直接影响整机的强度和刚度。为了解机架在运输状态和工作状态时的受力和变形情况,保证铺膜效果,对铺膜机机架进行有限元分析。[方法]基于UG软件建立铺膜机机架的三维模型,利用ANSYS Workbench建立机架的静力学模型,分析机架的受力特点并计算出机架危险点处的应力应变值。[结果]对机架进行静态结构分析,得到机架应力和位移变形结果。铺膜机机架静力模型的最大位移变形为0.90mm,机架静力模型的最大应力值为34.04 MPa,远小于许用应力值。[结论]对静态模型结果进行分析,表明机架的强度和刚度满足使用要求。     

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。     

6HT-100型核桃分级破壳机机架的有限元分析

[目的]机架是核桃分级破壳机的关键部件,为了研究其动态特性,掌握应力应变情况,明确机架在受力后的薄弱环节。[方法]首先分析该机机架的工作特性,结合核桃分级破壳机要求,确定机架结构参数;其次,利用三维实体建模软件Solid Works建立机架模型,将其通过接口导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,对所建机架模型进行静力学和模态分析;最后求解并得到核桃分级破壳机机架的总变形图、等效应力云图、等效应变图及机架的前6阶模态频率和振型。[结果]结果表明,机架最大应力为23.48 MPa[τ]=68.96 MPa,模态频率为7.5~66.8Hz,机架结构设计合理,能够达到工作要求。[结论]为后续优化设计奠定基础并提供参考依据。     

红枣收获机骑跨式机架的优化设计

为提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以机架为研究对象,建立有限元模型并进行静力学分析和模态分析,根据分析结果以机架的最大变形量和质量为优化目标,机架各构件的厚度为设计变量,利用design-expert统计学软件进行响应曲面设计,获得24组最优设计点,结合ANSYS软件计算各设计点的结果,并对试验方案进行响应曲面分析,获取机架各构件厚度的最优参数组合;对最优化机架进行模态分析,并与各激励频率范围进行比较,验证减振效果。结果表明,优化设计后机架质量降低11.17%,30 Hz时最大变形量减小79.848%,由14.773 mm变到2.977 mm,明显改善了机架的振动特性。     

谷物联合收割机脱粒机机架有限元分析及优化

为校核某型号的谷物联合收割机脱粒机机架的强度特性,运用P/ROE软件建立机架的三维模型,并导入到ANSYS Workbench中进行有限元分析,确定其力学特性,得到该结构的应力、变形云图,找到最大应力产生的部位。结果表明,机架应力分布均匀,最大应力小于其许用应力,满足强度要求,且具有较大富余。最大变形量较小,变化合理,满足要求,并进一步运用拓扑优化方法对机架结构进行优化,优化后的机架质量减少20%,节省了材料,拓扑优化运用在机架设计中是有效的。     

4U-1400型薯类收获机机架有限元分析

根据4U-1400型薯类收获机机架的结构特征和受力情况,运用Solidworks软件进行三维建模,并以Solidworks simulation为平台分析其受力、应力分布、最大应力及其产生部位.结果表明:机架设计合理,最大应力值为223 Mpa,小于材料的屈服极限235 Mpa,应变、位移变化均符合要求,强度、刚度足够.     

4MZ -3000型梳齿式采棉机梳齿部件的结构分析

[目的]为优化梳齿式采棉机梳齿部件结构设计并确定其关键部件的参数.[方法]在分析采摘部件结构及工作原理的基础上,建立采摘部件工作参数之间的数学模型,并利用ANSYS软件对梳齿部件进行结构分析.[结果]梳齿部件最大应力为158.57 MPa,小于材料的许用应力值.[结论]可以对在三维软件建立的物理模型的合理性进行判断,及时修正设计中的缺陷,为更好地设计其结构和材料选择提供了理论参考.     

基于ANSYS的果园避障旋耕机旋耕刀片有限元分析

对果园避障旋耕机旋耕刀片特殊工况下(机组前进作业时机架附加横向运动)的受力状况进行了理论分析与计算,获得了单刀受力的数学模型。运用Solid Works软件建立了旱地用C型旋耕刀实体模型,基于ANSYS Workbench分别对旋耕左刀和右刀进行了正常工况与避障作业2种情况下的应力、应变与变形仿真分析。仿真结果表明,避障动作改变了旋耕刀的受力状况,但对旋耕刀片最大应力、应变、变形的位置没有产生影响。仿真结果为分析特殊工况下旋耕刀失效形式、安全性能提供了方法,也为研究设计新型旋耕刀片提供了理论依据。     

自动卸膜式残膜回收机捡拾齿和滚筒的优化

为了更好地解决破碎残膜难以回收以及残膜和土壤、根茬分离的问题,通过理论分析和试验对捡拾齿和滚筒进行优化设计。依据自动卸膜式残膜回收机的工作原理与作业要求,基于Adams运动仿真软件分析捡拾齿的运动特性,优化关键工作部件捡拾齿和滚筒的结构与参数,建立捡拾齿和滚筒的运动方程。通过捡拾率和卸膜率的正交试验和方差分析,确定影响捡拾率和卸膜率的因素和水平以及较优因素水平组合。试验结果表明,在滚筒直径800 mm,转动速度120 r/min,捡拾齿入土深度80 mm,轴向距离110 mm及周向个数为16的条件下,捡拾率最高;在卸膜辊转动速度为400 r/min及半径300 mm的条件下,卸膜率最高。该残膜回收机实现自动卸膜,不需停机卸膜,捡拾率达到89%,卸膜率达到95.4%,为新型残膜回收机的研究提供依据。     

履带式玉米收获机车架的多目标轻量化设计

针对4YZLP–2型履带式玉米联合收获机质量大、在丘陵山地田间通过难的问题,对玉米收获机车架进行轻量化设计：采用Solid works对车架进行参数化建模,基于车架参数化模型建立车架有限元模型,通过有限元模型进行模态分析,并利用车架模态试验验证车架有限元模型的有效性。对车架进行力学性能分析,得到了车架的应力与变形结果。基于相对灵敏度分析,筛选出车架的17个零部件的厚度作为设计变量,采用拉丁超立方试验设计以及克里格法建立代理模型,通过MOGA算法,以田间越障工况、满载弯曲工况下最大等效应力和满载弯曲工况下最大总变形量作为约束条件,车架质量和田间越障工况下总变形量最小为优化目标,进行多目标轻量化设计。车架轻量化后,车架质量较优化前减轻31.56 kg,越障工况下最大变形量也降低了0.33 mm。     

基于ANSYS的农机单轮测试装置结构设计与优化

设计一套测试轮胎型号介于6.00-12与9.5-20之间的单轮牵引性能测试试验装置。对比分析了滑轨-内外框架式与平行四连杆-内外框架式2种框架结构的优缺点,确定使用前者作为装置主体,液压马达作为驱动轮胎动力源。针对在试验过程中由于地面不平整而导致传感器测力方向不稳定的问题,设计了内外框架的整体结构:测力传感器布置于内外框架间,使用预紧弹簧使两端球铰式拉压传感器始终受到拉力。利用Pro/E软件建立了装置框架三维模型,同时建立了计算外框架最大应力的数学计算模型并进行了计算。利用有限元分析软件ANSYS对其内外框架进行应力应变仿真,最大应力结果与理论计算结果相近,并在此基础上进行了结构强度分析和优化。结果表明,优化后内外框架在保证框架总体重量最小的基础上应力应变明显减小,达到使用刚度、强度。针对内外框架试验时的振动特性进行了模态分析和预测,仿真后分别得到了内外框架前四阶的固有振动频率。     

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。     

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。     

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。     

履带浮筒式挖藕机底盘设计与试验

针对水田挖藕机机动性、灵活性和适应性实际需要，设计了一种履带浮筒式挖藕机底盘。该底盘主要由机架、行走装置和可拆卸浮筒等组成。采用有限元对挖藕机底盘机架进行了分析，获取了底盘机架等效应力和总体变形云图，依此对其薄弱和冗余部位进行了结构优化。基于ADAMS对其机动性开展了动力学仿真，结果表明转弯和爬坡时履带链条间作用力相对直行时分别变大约30%和10%，最大侧翻边界角度38.6°。开展了底盘田间行走性能测试试验，结果表明，底盘液压马达最大输出扭矩≥740.44 N·m，原地转弯直径≤2.5 m，在硬土层滑转率≤ 3％，底盘上下田方便，行走稳定，可爬≤25°坡面，行走及通过性能满足设计要求。研究结果为莲藕机械化采挖技术与装备研究提供了重要参考。     

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。     

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。