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。     

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。     

残膜回收机搂膜装置支撑梁仿真分析

针对新疆棉田残膜回收率低的问题,本文研制了一种搂膜装置。其中支撑梁对弹齿及卸膜机构具有固定作用,支撑梁的稳定性对于机具能否正常作业起到关键作用。本文应用ANSYS软件对支撑梁施加载荷进行仿真分析,发现支撑梁等效应力云图和总位移云图均未超过最大值,满足设计要求。     

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。     

耙齿式残膜回收机收膜部件的优化设计

介绍了耙齿式残膜回收机的工作机理,通过对收膜工艺要求和弹齿的受力分析,得出弹齿最佳入土工作角度的区间及弹齿曲率半径大小对残膜滚落性能的影响,从而确立耙齿最佳排列方式。通过分析耙齿工作中所有可能受到载荷,计算出弹齿的最大载荷,利用ANSYS有限元软件仿真分析得出弹齿的应力和位移分布图,找出最大受力点和最大形变量,为后续弹齿优化设计奠定基础。     

残膜回收机搂膜连杆机构模糊优化设计

残膜回收机搂膜连杆机构由弹齿和四连杆机构组成,弹齿固定在连杆上输送和收集残膜。分析弹齿的运动并以弹齿的运动轨迹最优为目标,建立了该连杆机构优化设计数学模型。运用模糊优化原理和方法对约束函数中的许用条件进行模糊化处理,建立了模糊优化设计模型,采用最优水平截集法求解模糊优化问题。已知曲柄、机架和弹齿的结构尺寸,设计计算出连杆和摇杆的最佳尺寸为390mm和385mm,比原机构减小13.3%和8.3%。     

旋耕钉齿式耕层残膜回收机起膜部件动力学分析

为了解决旋耕钉齿式耕层残膜回收机钉齿起膜部件在工作过程中的受振动影响,研究了钉齿的最小固定频率;避免共振现象的发生;探究了钉齿在土壤工作中的变形和应力分布,为钉齿的优化提供依据。采用Pro/E和ANSYS等软件利用有限元仿真分析方法 ,对钉齿进行模态分析和瞬态动力学分析,得到了钉齿的最小固定频率为278.59Hz、钉齿的总变形为0.913 31mm、最大等效应力为183.53MPa、最大弹性应变为9.21×10-4、最大安全系数为15。通过数据得出钉齿工作时不会发生共振现象,并且钉齿能够满足使用要求。     

残膜回收机挑膜弹齿的有限元分析

目前,以分析、优化设计和仿真为目的的虚拟样机技术VPT在不同领域广泛应用。分析残膜回收关键零部件的有限元,采用建模的方法计算弹齿的应力、位移及应变,校核挑膜弹齿的强度,确定弹齿能够满足工作需求。     

基于ANSYS的残膜回收机提土筛膜组件机架静力学及模态分析

残膜回收机提土筛膜组件机架是重要的承载部件,为避免作业过程中出现机架结构强度不足和共振问题,运用Solidworks软件建立三维几何模型,并采用ANSYS软件分别对其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51.975×10~(-3) MPa下最大位移0.118 9 mm,最大应力为23.441 MPa,小于机架材料的屈服强度235 MPa。模态分析结果表明:机架前6阶固有频率的范围是93.617～32.582 Hz,与激励频率0～15 Hz不在相同范围,故工作时不会引起机架发生共振。研究结果可为相关机械结构设计提供参考。     

农田残膜捡拾机试验研究

选用1FMJSC-80型农田残膜捡拾机,对厚度分别为0.008mm和0.013mm的普通地膜进行田间残膜回收试验,测定残膜捡拾率及缠绕率,对比分析试验数据,得出不同厚度对残膜回收的影响程度。同时,进行了地膜田间监测,测定残膜自然风化率,了解不同时间段内0.008mm、0.013mm普通地膜和可降解地膜的可降解程度,分析得到3种厚度地膜降解程度随时间变化的趋势。通过田间试验,检验1FMJSC-80型农田残膜捡拾机、1FMJ-1000型耙齿式田间残膜捡拾机、横向搂齿式农田残膜回收机及指盘式农田残膜搂集机的田间残膜回收能力,并对比分析4种机型残膜回收效率及优缺点。     

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。     

双孢菇工厂化搔菌机机架模态及有限元分析

为增强双孢菇工厂化生产自走式搔菌机作业可靠性和安全性,运用SolidWorks三维建模软件建立机架的三维模型,在ANSYS Workbench中对其进行模态分析。提取出前10阶固有频率和模态振型,并与外部激振频率进行对比分析,排除可能发生共振现象的固有频率,并进行机架的有限元分析。结果表明:机架前10阶固有频率在35.26~113.41 Hz之间,在第9阶固有频率106.31 Hz出现最大振幅为24.153 mm,在第3阶固有频率51.737 Hz出现第2大振幅19.06 mm,振幅范围在8.705~24.153 mm,机架上各阶固有频率有效地避开了可能发生共振现象的外部激励频率范围,且机架满足设计强度要求,进一步提高了搔菌机作业安全性。本研究为双孢菇工厂化生产自走式搔菌机的设计与优化提供参考。     

残膜回收机机架有限元分析及优化

针对残膜回收机的整机振动强烈、机架开裂等问题,运用ANSYS Workbench19.0软件对残膜回收机的机架进行静力学分析和约束模态分析,研究机架的静力学特性和模态特性,获得机架的固有频率、振型、阻尼等参数,并在此基础上采用正交试验设计的方法,以机架的左右边板厚度、主连接梁管厚、副支撑梁宽度为试验因素,第1、2阶固有频率为试验指标对其进行结构优化。当机架左右边板厚度为12 mm、主连接梁管厚为6 mm、副支撑梁宽度为70 mm时,机架的第1、2阶固有频率50.747 Hz、53.557 Hz不在外部激励频率范围（0.833~40 Hz）内,并且优化后的最大应力值降低3.295 MPa,优化前的最大振幅为17.642 mm,优化后的最大振幅为12.719 mm,降低了4.923 mm,有效避免共振现象的发生,优化前后的机架均满足刚度和强度要求。该研究可以为残膜回收机的机架设计、可靠性研究上提供理论参考。     

适用于西藏地区的聚风型垂直轴风力机结构特性分析

为满足西藏高寒高海拔地区对风力机安全可靠性的需求,以部件强度和气象参数为约束条件,针对一台面向西藏地区的额定功率为500 W的聚风型直线翼垂直轴风力机进行结构分析,并采用有限元分析方法,对风力机主要部件进行了静力学分析和模态分析.静力学分析表明:在额定转速下风力机叶片、主轴、支撑臂、法兰盘、上下聚风罩和塔筒等主要结构部件的最大位移形变分别为0.19, 0.25, 0.013, 0.005 6, 0.63, 1.20, 0.05 mm;最大承受应力分别为11.96, 25.63, 11.70, 6.10, 4.68, 2.11, 2.28 MPa,均在材料所能承受的范围之内,风力机主要结构部件设计合理,满足设计要求.模态分析表明:风轮的工作频率2.50 Hz远小于其一阶固有频率9.22 Hz,不会发生共振,安全可靠.研究结果可为垂直轴风力机的结构设计与分析提供参考,为聚风型直线翼垂直轴风力机在高寒高海拔地区应用提供基础.     

水稻种绳直播机改进设计及主要工作部件的有限元分析

对水稻种绳直播机的限深轮与倒绳机构进行了改进设计,并对整机的结构做了调整。其整机长度为5 8 1.8 mm,质量为2 1.1 kg,实现单体可拆卸,携带、安装方便。同时,对水稻种绳直播机的主要工作受力部件开沟器进行了有限元分析。强度分析结果表明:开沟器在线性压力下的最大等效应力为330MPa,小于45钢的屈服强度355MPa,满足强度要求。刚度分析结果表明:开沟器沿Y方向会产生受力变形,最大变形为2.0742mm,位于开沟器尾部,满足刚度要求。     

果园多功能动力底盘设计与试验

为解决果园作业机械适应性差、配套动力小、地隙高、转弯半径大、通过性差等问题,结合果园栽培模式和农艺等要求,设计了一种果园多功能动力底盘。对果园多功能动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述,设计了行走动力系统和后动力输出系统以及3路双作用液压快速挂接系统;对整机的转向性能、稳定性能、越埂性能进行了理论分析。对机架进行了有限元仿真分析,结果表明,在满载四轮着地状态下,车架最大变形发生在中间横梁部位,总变形量为5.08mm,最大等效弹性应变为0.0035,最大等效应力发生在前桥和车架铰接处,为390.52MPa;在满载三轮着地状态下,车架最大变形发生在侧梁部位,总变形量为20.74mm,最大等效弹性应变为0.0058,最大等效应力发生在前桥和车架铰接处,为805.46MPa。整机果园田间试验结果表明,果园多功能动力底盘行驶速度为0~35km/h,田间作业速度为1~6km/h,最小转弯半径为2m,最大爬坡角为24°,最大越埂高度为235mm,可挂接多种农具,能够满足果园的田间生产管理作业要求。     

三七温室育苗槽基质蒸汽消毒机的设计

为了解决三七工厂化育苗中的基质消毒问题,设计了一种适用于温室育苗槽的基质蒸汽消毒机,阐述了该机的基本工作原理、总体结构组成及关键部件设计,并采用有限元分析软件对消毒机的核心工作部件抛土刀片进行了静力学分析和模态分析。通过静力学分析,发现抛土刀片工作过程中,其应力主要集中在刀柄根部与刀盘接触的部位,应力最大值为118.62MPa,小于材料的屈服强度355MPa;应力较集中的部位也是应力较大的部位,应变最大值为0.596 48mm;刀片变形量最大的部位是刀片顶端与基质接触的部分,最大变形量为1.637 5mm;通过模态分析,得到刀片前6阶模态的振频和振型,刀片的干扰频率为5 Hz远小于前6阶模态的振频,验证了其设计的合理性。     

基于ANSYS Workbench的方捆机刀架静力学与模态分析

切割揉碎装置中刀架对秸秆切割揉碎方捆机的性能有重要影响。为避免作业过程中出现刀架结构强度不足和共振问题，运用SolidWorks软件建立秸秆切割揉碎方捆机的三维模型，将刀架模型简化后导入ANSYS Workbench软件，并对其分别进行静力学和模态分析。静力学分析结果表明：刀架在静载荷下最大位移为0.259 3 mm、最大应力为54.77 MPa，小于刀架材料Q345的屈服强度极限。模态分析结果表明：刀架前20阶固有频率的范围为32.61~257.83 Hz，与拖拉机产生的激励频率0~15 Hz不在同一区间内，因此秸秆切割方捆机在作业时不会产生共振现象。田间试验结果表明：秸秆切割揉碎方捆机纯工作小时生产率为4.49 t/h，成捆率为98.5%，规则草捆率为97.01%，抗摔率为95.52%，试验指标符合试验要求，刀架综合性能满足设计要求。