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.     

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。     

甘薯秧蔓粉碎还田机机架的模态分析与试验研究

针对甘薯秧蔓粉碎还田机正常工作时振动较大的问题,为减小共振的发生,利用三维软件Pro/E对4JHSM-90型甘薯秧蔓粉碎还田机机架进行参数化建模,采用有限元软件Abaqus建立了机架的有限元模型,求解出机架的前10阶模态频率和振型,并对机架进行了模态试验,验证理论分析的准确性。结果表明:在正常工作状态下,机架固有频率可以避开刀辊、变速箱、拖拉机等外部激振频率范围;机架的薄弱环节为左右两侧板,安装了加强槽钢的左侧板比右侧板振幅小。该研究可为甘薯秧蔓粉碎还田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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

施肥机有限元模态分析与结构优化

针对所设计的2SF–0.6型施肥机,利用Simulation软件对其关键部件进行静态有限元分析与优化,得到了肥料箱箱体壁厚取值为1 mm、输送转轴上的搅拌器直径6 mm、机架的矩形钢管厚度2 mm;对施肥机进行模态分析表明,输送文献转轴与抛撒转轴的转速取值应避开975.84~1 463.76 r/min,优化后整机的10阶模态频率均远离外部激励振源的回转振动频率20.33 Hz,可以有效避免共振的产生。