弧形扎膜钉齿设计与试验弧形扎膜钉齿设计与试验

为研究弧形扎膜钉齿设计合理性和作业可靠性的问题,采用理论分析的方法研究弧形扎膜钉齿在土壤中的受力情况,并基于Ansys有限元分析软件对其进行模态仿真与静力学仿真,最后根据田间试验结果验证设计与仿真试验的合理性。通过理论分析可知,弧形扎膜钉齿结构参数和机具牵引力对其在土壤中运动时的受力情况影响显著;通过对弧形扎膜钉齿的模态分析可知,其1阶固有频率为788.15 Hz,远大于外界激励频率,弧形扎膜钉齿不会发生共振;通过对弧形扎膜钉齿的静力学分析可知,弧形扎膜钉齿的最大变形为6.705 8 mm,最大应变为3.889 2×10-3 mm/mm,最大等效应力为466.27 MPa;通过田间试验结果表明残膜回收机的残膜捡拾率均值为58.53%,脱膜率均值为98.14%,弧形扎膜钉齿的设计达到预期目标,工作满足实际作业要求,强度也满足实际工作需求。本研究可为新型残膜回收机的设计提供基础。     

钉齿滚筒式残膜回收装置捡膜部件的设计与有限元分析

对钉齿滚筒式残膜回收装置的钉齿捡膜部件进行设计,并对钉齿运动轨迹进行分析,获得捡膜部件能够连续作业的条件。运用三维建模软件SolidWorks建立钉齿的三维模型,并采用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析和瞬间动力学分析。模态分析结果显示:钉齿的最小固有频率为206.57Hz,并得到钉齿的前6阶模态振型图,为避开共振区及结构优化设计提供理论依据。瞬间动力学分析结果显示:钉齿的总变形量为0.027 61mm,最大等效应力为17.354MPa,钉齿的最大弹性模量为8.31×10~(-5)mm,并得到钉齿作业时易发生应力集中的部位,为钉齿的改进提供了理论参考。     

立秆式搂膜机搂膜齿的设计与有限元分析

为了解决新疆棉花秋收作业后的残膜回收难题,设计了适用于新疆棉花种植模式的立秆式搂膜机。介绍了整机的基本结构和工作原理,运用相关理论对关键部件搂膜齿进行受力分析,并利用ANSYS对3种不同形式的搂膜齿在作业过程中的总变形和等效应力进行有限元分析。结果表明:单个搂膜齿在搂膜作业时承受水平方向的土壤阻力约为28.8~43.2N,竖直方向的土壤支持力约为47.4N;弯齿形式的搂膜齿作业过程中的最大总变形和等效应力最小,分别为34.61mm和340.29MPa;直齿与斜齿形式的搂膜齿作业过程中的最大总变形和等效应力值相接近,分别为65.67、68.28mm和462.06、472.28MPa。研究结果可为搂膜式残膜回收机的设计与改进提供参考。     

旋转脱膜式残膜回收机关键部件仿真与模态分析

设计了一种旋转脱膜式残膜回收机具,针对搂膜弹齿不稳定造成残膜回收率降低的问题,通过Ansys软件对其进行仿真分析和模态分析,得出主搂膜弹齿等效最大应力232.15MPa,总位移为10.2mm,副搂膜弹齿等效最大应力138.737MPa、总位移为6.7mm,所得数据均小于设计最大值;二者前6阶固有频率范围分别为17.7~292.1Hz和25.1~292.1Hz,不在所受外界激振频率范围内,作业过程中不会产生共振现象。本研究可为弹齿式残膜回收机的设计提供参考。     

基于ANSYS Workbench的苜蓿压扁辊静力学及模态分析

为了分析苜蓿割草压扁机组合式人字形压扁辊的工作性能,通过SolidWorks软件建立组合式人字形压扁辊的三维模型,进行有限元力学分析和模态分析。结果表明:组合式人字形压扁辊的最大应力值为23.723 MPa,应力最大处主要集中在支撑杆的螺纹与右轴肩的螺纹孔处,其最大应力小于材料的屈服极限,压扁辊的最大位移值0.062mm,应变从压扁辊齿顶处向两端逐渐减少,满足强度和刚度要求;振动方式主要为振动和扭曲,当输入轴的工作转速为800r/min时,对应的频率为13.33 Hz,远小于输入轴第一阶频率272.37Hz,零部件不会产生共振现象,使其能够可靠、安全作业。     

温室三七收获机有限元分析

根据三七种植新农艺的要求,设计了一款应用于温室种植模式的三七收获机。为提高其工作性能,利用ANSYS有限元软件进行有限元分析,获取在静载荷作用应力、变形的大小及分布情况。结果表明:应力集中发生在电机安装位置及车架纵梁连接处,最大变形发生在车尾处,机架强度符合要求。对机架进行模态分析,获得其固有频率并进行谐响应分析,分析可知:在频率15Hz时电机安装位置处可能发生共振,此时电机安装位置处应力和位移达到最大,最大应力为4.34MPa,最大位移为2.03mm,机架满足激励载荷下的强度要求。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘阻力5 000N,挖掘铲最大变形量为1.334 4mm,最大应力为20.894MPa。本文为后续温室三七收获机的减振以及机架、挖掘铲优化提供了理论依据。     

矮化密植红枣收获机骑跨式机架的有限元分析

根据新疆矮化密植枣园地面特点,为提高红枣收获机的工作性能,利用Ansys有限元分析软件分析红枣收获机在平整地面匀速直线运动工况下和在地面不平整工况下机架应力、变形的大小及分布情况。结果表明:最大变形发生在机架顶部发动机的安装位置及纵梁上激振装置的安装位置,应力集中发生在前段纵梁、方管与方管的连接处,可根据所得数据校核机架强度。同时,对机架进行模态分析和谐响应分析,求解出机架的固有频率和振型,通过与外界激振频率对比分析及谐响应分析得出机架位移随频率变化的趋势,在频率为30Hz时,产生共振,求解得出30Hz处最大应力为804.35MPa、最大变形为15.312mm。由于最大应力大于机架材料的屈服极限,机架产生断裂,因此应对机架进行优化改进,使机架满足静载荷和激振载荷作用下的强度要求,保证矮化密植红枣收获机的安全、可靠。     

指轮式搂草机指轮盘设计与有限元分析

指轮盘是指盘式搂草机的主要部件，弹齿则是指轮盘的关键零件，弹齿需要足够的强度和良好的耐磨性承受来自于地面的反弹力，弹齿会发生变形，甚至会发生断裂，其结构性能直接关系到指轮盘工作的安全性和可靠性。该文基于SolidWorks软件建立了指轮盘弹齿三维模型，采用ANSYS软件对弹齿进行有限元分析，得到弹齿的应力和应变图，对比各工况下应力和应变数据，分析得到弹齿最大变形发生在弹齿与地面接触的指尖区域，弹齿应力主要集中在各折弯处，提出解决措施。通过对指轮盘弹齿的有限元分析，能够对弹齿进行强度和刚度校核，为进一步优化设计指盘结构提供参考。      

锥篮离心机转鼓结构有限元仿真与模态分析

建立了锥篮离心机转鼓的三维有限元模型并进行了力学仿真,得到了转鼓的径向和轴向变形、应力分布、最大应力点以及振动模态,并对薄膜应力和局部应力进行了进一步的应力分析。结果表明:在静力作用下转鼓大端发生最大位移,最大应力点位于转鼓大端第1圈孔的上边沿;原设计转鼓的刚度和强度均满足要求;转鼓系的第1阶固有频率为32.95Hz,发生第1阶模态振动时,转鼓整体绕主轴往复旋转,其固有频率比转鼓系的工作频率26.7Hz高,在正常运行条件下,离心机不会发生共振现象。     

基于ANSYS的核桃分级装置机架静力学及模态分析

为避免核桃分级装置在工作时出现结构强度及共振问题,以其核心承载部件机架为研究对象,利用Solid Works软件建立几何模型,并运用ANSYS软件进行有限元静力学及模态分析。静力学分析结果表明:机架在静载荷下的最大应力值为11.314MPa,动载荷下的最大应力值为28.285MPa,均小于材料的屈服极限值,且最大变形量为0.100 18mm,安全系数为15,机架结构强度能够满足工作要求。模态分析结果表明:机架的前6阶固有频率分布在36.07 131.07Hz之间,5阶振型产生的变形量最大,最大位移量为25.401mm,对应频率为118.87Hz,机架工作频率与其固有频率不在同一区间,因此在工作过程中不会发生共振。研究结果可为核桃分级破壳机械的设计与改进提供参考。     

基于ANSYS Workbench的深孔内圆磨杆静动态特性分析

以某型号深孔内圆磨杆为研究对象,运用SolidWorks对磨杆进行几何建模,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行静力学、模态及谐响应分析,研究磨杆在真实工况下的静力变形状况,以及在自由振动情况下的前6阶固有频率和振型状况以及在激振力作用下的动力响应特征。分析结果表明:磨杆前端变形量最大,但最大应力未超过材料的屈服极限;磨杆最小固有频率为68.037 Hz,相对应最小共振转速为4082 r/min,与磨杆设计转速区间相重叠,应对磨杆进行结构优化设计,避免工作中引起共振。     

旋转锹式玉米秸秆深埋还田机的设计

针对目前秸秆存在随意堆放、大面积焚烧和利用率低等问题,在研究国内外秸秆还田机的发展现状基础上,设计了一种旋转锹式还田机。利用Solid Works软件对旋转锹式玉米秸秆深埋还田机进行了三维建模,运用ANSYS软件对其关键部件旋转锹和刀轴进行了有限元分析。力学分析表明:应力主要集中在刀片背后弯曲部分,在正切刃部分变形最大。模态分析表明:工作时刀轴的振动频率远低于固有频率范围内的最小频率,不会发生共振。研究成果可为秸秆深埋还田机的设计和改进提供参考。     

圆盘切割式剑麻采摘装置设计与仿真

针对剑麻人工收割劳动强度大、效率低、成本高等问题，结合剑麻叶片物理特性和收割工艺特点，设计一种圆盘切割式剑麻采摘装置。首先，简述整机结构与工作原理；然后，对装置关键部件的结构进行设计，通过对刀具在切割过程中的受力与运动分析，确定刀具的回转半径和转速等结构与运行参数；最后，运用ANSYS对圆盘刀具进行静力学和模态分析，进而仿真优化刀盘结构，以刀具回转半径和安装角度为试验因素，刀具底部的最大应力和刀具顶部的最大形变量为评价指标进行两因素三水平正交仿真试验。仿真试验结果表明：当刀具安装角度为28°，最大回转半径为105 mm时，刀具的最大变形量为0.09 mm，最大应力为9.38 MPa，远小于刀具材料的最小屈服强度345 MPa；安全系数最小值为15，远大于1，最小循环次数为1010，进入了无限寿命区；根据刀具前6阶模态分析知，刀具的工作转速800 r/min，远小于极限转速。以上研究表明，刀具的刚度、强度和安全系数、疲劳寿命均满足要求，且不会发生共振现象。研究为剑麻收割机的设计及刀具避开共振点频率，减小因振动产生的变形，提供理论和技术参考。     

玉米联合收获机主传动箱关键部件的有限元分析

本文对玉米联合收获机传动系统中直齿圆柱齿轮及直齿锥齿轮的结构参数进行了有限元优化仿真;分析了直齿圆柱齿轮及直齿锥齿轮在工作过程中对传动系统运行的冲击振动影响程度、变形程度和能否出现破坏应力的现象.同时,也研究了他们的固有频率和振形,讨论了其产生共振的可能性及对联合玉米收割机可靠性的影响.传动系统中直齿圆柱齿轮及直齿锥齿轮的结构参数是影响传动系统是否可靠运行的重要因素,结构参数的变化会对其内部的应力分布产生很大的影响.找出了不同结构参数对传动系统运行的影响规律,并对结构参数进行了相应的优化设计.     

基于ANSYS软件的496ZQ柴油机曲轴结构性能研究

利用ANSYS软件研究496ZQ柴油机危险载荷下曲轴的应力、应变及其分布,研究不同重叠度对曲轴的应力的影响,并对曲轴进行模态分析。研究表明,曲轴的应力和应变满足设计要求,不会发生弯曲疲劳破坏。但是,在主轴颈尺寸为72 mm、连杆轴颈尺寸为63 mm、重叠度为1.16时,连杆轴颈和主轴颈圆角处的最大应力都比较小。自由模态下,最大相对位移量1.03出现在第9阶振型上,对应的频率为1 306 Hz,避开了曲轴的固有频率,曲轴在工作时不会发生共振;约束模态下,曲轴的最大相对位移偏移量1.717出现在第8阶振型上,对应的频率为8 478 Hz,曲轴工作时,应该避开此频率,避免发生扭转疲劳破坏。     

大型拖拉机桥壳有限元分析

引进了一款国外某大型拖拉机后桥桥壳,运用有限元分析软件ANSYS进行了4种工况下的应力分析,得到其各种工况下各个位置的应力值和变形量,证明了桥壳的最大应力值和变形量符合使用要求;进行了模态分析,得出了该桥壳在前6阶的振型图和频率值,路面激励在50Hz以内。由分析结果可知,桥壳的各阶频率远远大于50Hz,路面激励不会使桥壳产生共振。     

基于Workbench的气爆松土施肥机机架有限元分析

设计一种气爆松土施肥机,实现快速气爆施肥,并对其机架进行研究分析。用SolidWorks软件建立机架三维模型,将模型导入至Workbench进行静力学分析和模态分析。研究结果表明,机架最大应力为52.361 MPa,最大变形为1.261 1 mm,符合强度刚度设计要求,机具在正常工作时不会发生共振现象,气爆松土施肥机的机架设计满足设计要求。     

蔗种排种装置的进给输送机构设计与分析

为了提高广西甘蔗种植机械化水平,课题组设计了一种蔗种排种装置的甘蔗夹持输送机构,采用上下辊夹持配合的方式对甘蔗进行进给输送,根据蔗种直径自适应调整夹持间距,实现一定柔性夹紧进给输送。仿真结果表明:该机构最大的应力远小于材料的屈服强度,最大的变形量很小,能够满足强度、变形等要求;模态分析表明前六阶的固有频率均与工作时的激振频率无重叠,所以不会发生共振现象;该机构设计安全合理,可为今后甘蔗种植的机械化研究提供帮助。     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化。运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析。仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过程中受到的最大应力、产生的最大应变都是最小值,分别为1.658 4×10~5 Pa和8.350 2×10~(-7) m/m。运用Design-Expert软件得到齿数与刃口形状两大因素对最大应力、应变的影响效果的回归方程模型和试验因素响应曲面,确定圆盘切刀的最佳组合形式为24齿双刃圆盘切刀。再对其进行Modal模态分析,得到圆盘切刀的10阶振型,通过固有频率与转速之间的关系,验证圆盘切刀正常切割可降解盘作业时的额定工作转速为33.4 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速为202.7 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速高于实际工作时的转速,发生共振可能性极小,为切割可降解盘的圆盘刀具的优化和设计提供理论依据。通过圆盘切刀的切割试验结果可知24齿双刃圆盘切刀在350 r/min、400 r/min、450 r/min转速条件下的切割合格率分别为88.9%、86.1%和80.6%,可保持良好的切割稳定性。     

粗纤维压缩打捆机构模态与谐响应分析

针对机械式压缩打捆机构在工作过程中因机械振动而发生疲劳失效的问题,采用模态分析理论,利用分块兰索斯法求解得到打捆压缩机构的固有频率和振型,以及偏置式曲柄滑块机构的较大形变区域。同时,提取该区域内的关键点进行谐响应分析,获得各关键点最大谐峰值及共振点的频率。其模态与谐响应分析结果表明:在压缩推进器两侧挡板、连杆中部和压缩打捆机构中的减速器动力输出曲柄与连杆铰接处最可能产生共振并发生较大形变,压缩打捆机构在116.89、130.31、508.36、621.49、750.35Hz频率时易产生共振现象。为此,提出在易发生变形的薄弱环节采取焊接加强板及增添连接螺栓等方式,避开其共振点频率,为传动方式选用和整机结构改进提供理论依据。