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.     

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 Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

1LF-335型液压翻转犁悬挂架有限元分析

[目的]本文旨在提高1LF-335型液压翻转犁悬挂架的稳定性和可靠性,为研究不同工作状态下该悬挂架的结构强度及受力后的应力应变情况提供理论依据。[方法]利用CREO4.0建立该液压翻转犁悬挂架的模型,并导入ANSYS Workbench中进行静力学分析。[结果]应力分析表明,一般工况下,悬挂架所受应力均小于120 MPa,在横梁U型板上螺栓与法兰相交处应力最为集中,达116.27 MPa,小于材料的许用应力值,满足强度要求。与牵引梁相比,悬挂架所受应力较小。液压翻转工况下,竖直情况时应力集中在钢架法兰盘与螺栓相交处,达70.06MPa;完成翻转情况时,最大应力同样集中在在钢架法兰盘与螺栓相交处,达97.86 MPa;两者所受应力均未达到材料的许用应力值,满足强度要求。位移分析表明,一般工况下,悬挂架的形变位移量在牵引梁端部最大,在工作过程中悬挂架的形变量远小于犁架;在液压翻转工况中,竖直情况下悬挂架右侧下拉板底部边缘处形变量最大,达0.25mm;翻转完成时,达0.23mm,上拉板的形变量均不足0.1mm。[结论]实际加工中应提高焊接精度与强度,选取直径较大的螺栓以加强其结构强度,进一步提高悬挂架的可靠性与稳定性。     

基于静力学分析的电动拖拉机前桥多目标优化设计

为了快速发展25.7 kW电动拖拉机,解决电动拖拉机前桥设计周期长等问题,依据现有SF400E燃油动力拖拉机的前桥,对其进行静力学分析,通过ANSYS对3种工况进行仿真研究,发现该前桥在极限载荷下的最大应力值为372.2 MPa,超出前桥材料Q345的屈服极限7.9%,不能满足电动拖拉机的设计要求;在此基础上对该前桥进行多目标优化设计,优化结果表明,优化后的前桥最大应力值为293.5 MPa,降低了21%,低于前桥材料的屈服极限,优化后的质量为20.1 kg,减少了7%,优化后的前轴能够满足电动拖拉机的设计要求;并对优化后的前桥进行模态分析,模态分析结果表明,优化后前桥的1～6阶固有频率均远远大于来自地面的垂直激励,不会引起共振。     

拉床构件的有限元分析及拓扑优化设计

利用有限元分析和拓扑优化技术,对拉床墙板结构进行了优化设计。建立墙板结构的有限元模型并进行前处理,结合墙板的实际工况,分析其应力应变分布和前四阶模态情况。利用LMS振动测试系统,测得了墙板的试验模态,将试验模态的各阶固有频率以及振型与有限元分析结果进行对比,二者具有良好的一致性。以改善墙板的静动态特性为目标进行拓扑优化和二次设计。分析结果表明,优化后的结果有更低的应力水平和更小的最大变形量,同时有更高的一阶固有频率,实现了设计目标。     

果园自动避障割草机前架设计与仿真

为了解决现有果园割草机自动避障性能较差、避障多为接触式机械避障的问题,为未来非接触式避障割草机整体的研制而设计出1种割草机前架机械平台。基于ADAMS仿真软件对前架进行虚拟样机仿真,采用响应曲面的优化设计方法对前架中以割盘、摆臂和套筒组成的装配体进行优化前后静力学分析对比,通过ANSYS Workbench对优化后装配体进行模态分析。结果表明,割盘所受最大应力降为0.822 7 MPa,优化率为39.82%;摆臂所受最大应力降为14.150 0 MPa,优化率为39.03%;套筒所受最大应力降为15.669 0 MPa,优化率为17.89%。优化后低阶频率为297.72 Hz,符合设计要求。     

垂直摘锭结构参数优化设计与有限元分析

摘锭是采棉机在作业过程中与棉花和棉株直接接触的承载零件之一,外载荷引起的摘锭变形和折断等失效现象对采棉机采摘率有巨大的影响。对垂直摘锭结构进行理论受力分析,确定钩齿角度和摘锭内孔直径有效变化范围,建立16种参数组合模型,并利用有限元法对其结构进行静态和模态分析。静力学分析结果表明,不同钩齿角度间摘锭结构最大应力和变形量差异不明显,而随着内孔直径的增加,摘锭结构最大应力和变形量明显增大,其中最大应力在5.529 0～7.894 3 MPa之间,主要分布在钩齿齿根部位,变形量为0.008 1～0.009 1 mm,主要出现在摘锭的下半部;模态分析结果表明,摘锭结构的固有频率从第1阶开始均在400 Hz以上,避开了原动轴、滚筒轴以及自身的正常工作频率范围;通过对比分析应力、变形量,确定垂直摘锭内孔直径为16 mm的参数组合(16 mm-60°、16 mm-65°、16 mm-70°、16 mm-75°)较合理。结果可为采棉机关键零部件国产化、提高其工作效率和动力稳定性提供理论依据。     

半喂入式联合收割机弓齿式脱粒筒的动力特性分析

半喂入式联合收割机以其作业效率高、水田通用性好等优点获得了广泛应用,为了提高脱粒质量,脱粒筒的转速越来越高,增大了脱粒筒失效的可能性。首先建立了脱粒筒的参数化模型,并将模型导入ANSYS Workbench中进行静力学分析和预应力模态分析,分析脱粒筒的动力特性。通过静力学分析,确定了脱粒筒工作时的最大应力为14.8 MPa,远小于材料的屈服强度215 MPa,其最大变形量为0.008 9 mm;通过预应力模态分析,确定了脱粒筒前八阶模态的振频和振型,脱粒筒的干扰频率15.29 Hz远小于第一阶模态的振频48.042 Hz;通过分析,验证了脱粒筒工作时的安全性,同时也为脱粒筒的优化设计提供了理论依据。     

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。     

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。     

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.     

滚筒梳剪式荔枝采摘机齿形板的力学仿真分析

为了提高荔枝采摘效率,减轻劳动强度,降低生产成本,研发了一种滚筒梳剪式荔枝采摘机。根据荔枝果实尺寸和枝条物理特性,对采摘机的关键部件齿形板的结构进行了优化。基于ANSYS有限元分析平台对齿形板在剪切过程中刚度和应力变化进行仿真分析,结果表明：齿形板总位移由面板末端到齿顶逐渐增大,在齿顶附近达到最大值2.324 mm;齿形板齿面区域为低应力区且应力分布较均匀,安全系数为4.23;齿形板下端面螺栓连接处的附近等效应力最大,约为436.84 MPa。仿真数据验证了齿形板结构设计的可靠性,并为其局部结构的进一步优化提供了依据。     

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。     

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。     

螺旋轴式移箱机构多学科协同优化与试验

为了提高螺旋轴式移箱机构整体性能,开展了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化研究,分析了螺旋轴式移箱机构运动学、动力学和结构力学等学科性能,确立了多学科设计优化策略,并采用灵敏度分析方法,筛选出各学科设计变量。以螺旋轴一阶模态、机构接触力和质量为目标函数,构建了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化模型。基于iSIGHT软件,搭建了移箱机构多学科设计协同优化集成平台,采用序列二次规划法进行了优化,并对结果进行了验证。结果表明,螺旋轴一阶模态由236.428 Hz提高到261.773 Hz,增加了10.72%;移箱机构工作时的最大接触力由479.832 N减小至402.528 N,降低了16.11%,减少了应力磨损;机构的质量由2 126.17 g减小至1 773.57 g,降低了16.58%,在降低质量的同时,提高了机构运行的平稳性和精准性,有效提高了移箱机构的综合性能。     

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。     

落地式救生器支架的力学性能分析和加强措施验证

为了提高落地式救生器支架的安全性和可靠性,利用DH-3816静态应变采集系统采集救生器支架静力加载447 kg时各构件的最大应力值,分析救生器支架的结构安全性,提出对薄弱构件的优化设计方案。结果表明,加载到447 kg时挡杆的最大应力达到所用材料极限抗拉强度的75%,已屈服失效,挡杆为薄弱构件。应用商用有限元,模拟了静力加载过程,所得结论与实验结果十分吻合。提出了将挡杆直径由10 mm增大到20 mm的结构优化方案,仿真模拟计算结果表明,该方案可有效提高救生器支架的安全性和可靠性。     

油菜精量播种机镶嵌组合式窝眼排种轮设计

为了确定镶嵌组合式窝眼排种轮的型孔形状、引种槽、退种槽和清种板的材质,通过采用筛选后的沪油15种子作为播种对象,经设计和试验得出油菜镶嵌组合式窝眼排种轮型孔的孔径为2．5mm,孔深2．2～2．3mm;引种槽倾斜角10°,槽宽3mm,槽深0．9mm;退种槽倾斜角1．5°,槽宽3mm,槽深0．4mm;清种板采用间隙可调式材质,选用厚3mm的硅橡胶板。播种性能达到国家标准要求。