大型高地隙喷雾机喷杆模态分析与试验

针对高地隙喷雾机在田间地面激励下喷杆振动大的问题，对悬浮挂接喷杆进行模态特性研究。通过Inventor建立喷杆三维模型，利用ANSYS Workbench对喷杆模型进行动力学模态仿真分析，得到各振动方向有效质量参与量0.85以上时，喷杆前60阶固有频率均在120 Hz以下，振型主要集中在垂直方向振荡和翻转。采用锤击法对喷杆进行动力学模态试验，对比仿真分析和试验结果得出:喷杆前10阶模态频率差均＜7%，各阶振型对应的MAC均＞0.9，喷杆模态仿真模型正确和结果可信。研究结果可为喷杆振动特性和振动性能分析提供依据。      

喷雾机喷杆有限元模态分析与试验

针对喷杆喷雾机在田间正常作业时由于路面凹凸不平所引起的喷杆振动问题,对一种五段式喷杆进行了研究。利用Pro-E建立了该喷杆的三维几何模型,并采用ANSYS对该喷杆的有限元模型进行模态分析,求解出喷杆的前8阶固有频率和模态阵型,结果显示:前6阶固有频率均在10Hz以下,喷杆容易发生共振。通过锤击法对该喷杆进行模态试验,对比有限元试验与模态试验,结果发现:喷杆前8阶共振频率差均小于10%,各阶振型所对应的模态置信准则都大于0.8,验证了理论分析的准确性。此次有限元分析可为喷杆的进一步优化设计和动力学分析提供理论依据。     

水田自走式喷雾机喷杆自动调平系统设计与试验

为提高水田自走式喷雾机喷施作业均匀性,设计了喷杆自动调平系统,包括自动调平机械结构、喷雾机车身倾角传感器和控制器,以及车身倾角传感器和控制器的硬件系统和软件系统,并研究了对加速度计和陀螺仪数据进行融合的卡尔曼滤波算法和喷杆自动调平PID控制算法。以井关JKB18C型喷雾机为平台,采用叉车调节喷雾机车身倾斜角度,用2台MTI-300高精度惯性传感器分别测量喷雾机车身和喷杆倾角,并进行了测试试验。结果表明:随着车身倾角变化速率的增加,喷杆倾斜角度的平均绝对误差、均方根误差和最大误差增大,平均绝对误差最大为0. 90°,均方根误差最大为1. 39°,最大误差为1. 70°,车身倾角变化速率对喷杆控制精度影响较大。为检测喷杆自动调平控制系统的田间作业性能,采用双天线RTK-GNSS导航定位系统测量喷雾机作业过程中喷杆水平倾角,并进行了田间试验。试验结果表明:喷杆相对于水平面的平均绝对误差最大为0.79°,均方根误差最大为0. 85°,最大误差为1. 70°,喷杆自动调平控制系统可以有效地控制喷杆的水平姿态。     

单旋翼植保无人机喷杆悬架机构设计与分析

传统单旋翼植保无人机其喷杆固定在悬架上,作业时随无人机飞行姿态变化,喷杆倾角也发生相应的变化,为研究其对喷雾效果的影响程度,改进喷杆连接方式是研究的首要任务。根据建湖田间试验采集得到的单旋翼植保无人机飞行姿态谱,采用欧拉角法和四元数法解算出单旋翼植保无人机在作业过程中pitch方向的角度变化范围为-18°～18°,roll方向的角度变化范围为-15°～14°,并根据机身姿态变化范围、无人机机身结构和最佳旋翼风场条件建立喷杆悬架机构模型,其中对喷杆角度调节范围进行合理放大,时roll方向的角度调节范围为-20°～20°,pitch方向的角度调节范围为-30°～30°。使用ANSYS workbench对机构模型进行静力学分析和模态分析,在静力学分析中得到机构的最大应力发生在俯仰支架上,且最大应力为13.33 MPa,而铝合金的许用应力为280 MPa,表明结构满足要求;在模态分析中可以得出,从第5阶开始机构的固有频率明显增大,从振型云图上可以看出除喷杆的最大变形为60.153 mm,而其他连接结构变形较小,满足振动要求。     

转动式激光平地机转动架的有限元分析与优化

运用三维软件SolidWorks建立转动式激光平地机转动架三维模型,通过工程分析软件ANSYS Workbench进行静态强度和模态分析,获得转动架在最大作用力下的变形量和强度载荷以及不同阶数的固有频率和振型。分析结果表明:转动架的两侧加强筋及下加强斜拉杆超过所用材料的许用应力,有可能被破坏,其他结构均可满足结构强度要求;转动架前六阶固有频率介于59.074~220.99Hz,在稳定工况下可能在第一阶固有频率59.074Hz处发生共振。经优化设计,两侧加强筋及下加强斜拉杆采用45号钢以满足结构强度要求;减少转动架竖杆高度150mm后,转动架前六阶模态频率范围调整为81.561~268.11Hz,有效避免共振的产生,为转动式激光平地机的优化提供了有效依据。     

基于ABAQUS的喷雾机喷杆结构拓扑优化

喷杆喷雾机在田间正常作业时,由于地面不平产生的激励会传递到喷杆上,导致喷杆的振动问题。为此,对一种喷杆结构进行了拓扑优化,从喷杆的内部材料布局出发,得到最合理的喷杆材料分布,通过优化喷杆自身的结构来改变喷杆的固有频率,使喷杆的固有频率远离激振源的共振频率区间。以材料的畸变能密度为优化目标,在ABAQUS软件中采用变密度法对初始喷杆结构进行了结构拓扑优化设计,并对优化前后喷杆结构的动力学特性进行了比较,验证了此次拓扑优化的合理性。结果表明:在该喷雾机喷杆的质量减少16.3%的情况下,喷杆的1阶固有频率增加了9.56Hz,有效避开了激振源的频率区间,减轻了喷杆的振动。本文可为喷雾机喷杆的动力学特性研究与结构优化提供理论依据。     

水田喷雾机喷雾装置设计与动态分析

针对传统机械式喷杆折叠展开过程复杂、同步协调操作性差、机械振动明显等问题,结合东北地区水田植保农艺特点,设计了一种单油缸多折叠机构喷杆。阐述分析了多折叠机构喷杆的结构及工作原理,依据解析法对其各部分杆长进行确定。通过正交试验设计和虚拟仿真技术进行多因素正交试验,探究了不同壁厚下各类型钢管对喷杆质量和第1阶固有频率的影响,应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验结果进行分析优化。优化结果表明,当圆钢管壁厚、矩形钢管壁厚和方钢管壁厚分别为2、2、2 mm时,质量最小,为62. 85 kg,此时动态特性较好,其第1阶固有频率为14. 84 Hz,避开了路面激励频率。运用ANSYS-workbench软件建立了喷杆的有限元模型并进行了数值模态分析,求解了喷杆的前4阶非零模态频率和振型,并通过模态试验验证了数值模型优化结果的准确性。田间试验表明,该机具作业性能稳定,药液喷施均匀,覆盖性较好,作业过程中喷杆无明显振动,各项指标满足水田植保农艺要求。     

小型油动无人直升机机架振动特性与试验研究

农用油动植保无人直升机在航空作业时因受到发动机、旋翼、传动箱动力载荷激励作用与无人机表面附面层紊流强度的影响,导致机身及相连施药关键部件的振动。若机架与喷杆连接点的激励频率与喷杆固有频率接近或相等,则会引起两者共振,强烈的振动甚至会影响无人机的飞行姿态。因此,为了保证植保无人机的安全飞行,获得机架的振动特性是研究的首要任务。为此,以小型油动无人直升机为研究对象,建立无人机机架的有限元模型,应用ANSYS Workbench对模型进行自由振动状态下的模态分析,获得前8阶非刚体模态固有频率和振型,通过模态试验验证模型的准确性。试验中,试验模态与解析模态模态频率差均小于10%,模态置信准则均大于0.8,试验结果表明:有限元模型能够反映机架振动特性,随着机架固有频率的增长,振型变化越来越复杂,由机体单向摆动向机体多向同时扭摆转变,变形最大部位在喷杆、起落架、尾管处。该研究为后续展开谐响应分析与喷杆结构优化研究提供了理论依据,旨在避免喷杆与机体产生共振。     

喷杆运动与喷雾沉积分布变异系数关系试验研究

喷杆式喷雾机被广泛用于作物病虫草害的防治和液态化肥的喷施,可以增大农作物的产量;然而,喷雾机在起伏不平的田间行驶时,地面起伏会导致喷杆发生无规律运动。为了探明喷杆运动对喷雾沉积分布的影响规律,通过在喷杆末梢安装超声波测距传感器和加速度传感器,测量喷杆的滚转运动及垂向振动加速度,同时在田间布置水敏纸,测量沿着喷杆方向和行驶方向的雾滴分布均匀性变异系数。使用双GPS辅助的惯性测量系统获取喷雾机底盘的运动姿态和运动轨迹,将测得的喷杆运动与水敏纸测得的沉积分布量对应起来,通过对试验数据分析车体晃动、喷杆运动、喷雾分布变异系数之间的关系。结果表明:对无减振悬架的喷杆喷雾机底盘晃动越剧烈,喷杆的不规律运动及弹性变形越大;A组覆盖率试验采样位置处喷杆两侧高度差374mm,对应的横向喷雾分布变异系数为80.38%;B组位置处喷杆高度差118mm,对应的横向喷雾分布变异系数为65.48%;喷臂两侧高度差越大,雾滴分布的变异系数越大。同时,喷雾机垂向振动加速度比前进方向的加速度大,喷杆垂直面内的振动较大,导致测得的沿喷杆方向的雾滴覆盖率变异系数大于行驶方向的变异系数。     

基于ADMAS的苗盘搬运码垛装置运动仿真分析

针对苗盘搬运码垛需求展开分析,基于笛卡尔坐标机器人设计苗盘搬运码垛装置。在SolidWorks中建立该装置的三维模型,简化后导入ADAMS仿真软件中。在综合分析装置易于发生变形的位置后,对固定杆、加固杆和执行器连接杆进行柔性化处理,得到刚柔耦合的虚拟样机模型,依据苗盘的长度、苗盘垛的高度以及方体育苗机苗盘传送平台的宽度确定了苗盘搬运码垛装置的横移、升降、伸缩行程分别是1 376mm、900mm与640mm。设计两因素三水平的全面试验,其结果表明:两试验因素对执行器连接杆振幅的影响程度由高到低依次为长加固杆位置和短加固杆位置;但从整体水平来看,两试验因素对执行器连接杆的振幅均无显著影响。两试验因素对柔性构件所受最大应力的影响程度由高到低依次是长加固杆位置和短加固杆位置;且从总体水平来看,两试验因素对柔性构件所受的最大应力影响均极为显着,当长、短两组加固杆Y向坐标值均为-72mm时,各杆件所受最大应力达到最小。本研究为装置的后续设计优化提供参考。     

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。     

基于灵敏度分析的木薯播种机自动排种装置机架结构优化

木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,播种机的自动排种装置机架必须具有良好的结构与力学性能。以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对自动排种装置的机架进行静力学分析、约束模态分析及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第1阶模态频率提升3.60%,机架质量减小8.76%,最大变形减小5.08%,较好地达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计与优化提供参考。      

基于ANSYS Workbench的本田节能车车架优化设计

利用有限元方法对本田节能车车架进行静态强度以及运动学仿真分析,运用三维软件Pro/E建立车架CAD模型,通过工程分析软件ANSYS对其进行静态强度分析,获得车架的变形量和强度载荷,检验车架的结构是否合理,并为其改进提供依据。通过改进,在原有基础上尽量符合轻量化的要求,使车架既能满足使用要求又尽量减轻质量,对提高成绩有很大帮助。根据电脑仿真分析的结果,在施加相应载荷的条件下,车架的变形仅为0.3 mm,最大应力为23 MPa,所选材料完全能满足设计及使用要求。经过优化后的车架变形仅为0.08 mm,最大应力仅为15.7 MPa。     

1 000 MW级核电站用喷淋泵泵壳安全性分析

安全壳喷淋系统是保障核电站安全的关键设施,该系统中的喷淋泵更是核电站的核心安全设备.以一台核电站用安全壳喷淋泵为研究对象,对其进行安全特性方面的研究,以验证其设计是否满足抗震规范要求.首先,对泵壳结构体进行模态分析;其次,对其结构体加载运行基准地震载荷和安全停堆地震载荷,并进行基于模态响应下的地震动分析;最后,对泵壳内壁表面加载热变载荷,并对结构体进行热冲击计算.结构体安全性分析的结果表明:喷淋泵壳体的基频为104.45 Hz,远大于33 Hz,为刚性结构,结构体振动方式以水平方向运动为主.热冲击作用下产生的高热应力区域集中在泵座与壳体交界处;地震动作用下的地震动效应高应力区域集中在壳体上的结构分布不均匀处.无论是在热冲击还是地震动作用下,高形变区域均集中在泵底.泵壳结构体上出现的最大应力小于ASMEⅡ所确定的材料许用应力,满足抗震规范要求.     

制冷机组发动机隔振仿真分析及机架结构优化

利用已建立的制冷机组发动机隔振系统动力学模型及其解耦分析,运用ADAMS10.0建立了发动机隔振系统现有支承和半解耦支承形式的仿真模型,并进行线性模态分析。分析表明：发动机现有支承存在严重的振动耦合;采用半解耦支承形式,其质心的动态响应显著减小,即X和Y方向的位移减至0.79811mm和1.6095mm,解决了发动机的振动耦合问题。运用I-DEAS8.0软件,对原机组的机架进行了振动模态分析和动态响应仿真分析,现有机架固有频率54.6Hz时发生整体变形,最大变形为1.08mm,原机架的整体动刚度差;通过对原机架的结构改进,使机架发生整体变形的固有频率提高到129.5Hz,机架最大变形减小为0.359mm,显著改善了机架的结构动态性能,提高了制冷机组的动态工作性能。     

喷杆式喷雾机水平折叠喷杆设计与试验

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF-1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆.采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计,实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳;提出一种喷杆偏...     

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。     

基于灵敏度分析的木薯精播机机架结构优化设计

木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,机架必须具有良好的结构与力学性能。本文以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对机架进行静力学分析、约束模态分析以及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第一阶模态频率提升3.60%,机架质量减轻8.76%,最大变形减小5.08%,较好的达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计提供参考。