基于数学解析法拖拉机齿轮传动机构设计分析

以拖拉机齿轮箱为研究对象,针对行星齿轮传动系统设计过程中出现的不足,以行星齿轮传动系统最小总体积为设计目标,确定设计目标函数约束条件和设计过程约束条件,建立设计过程的数学模型并将其最优化。在MatLab中将建立的最优化的数学模型求解,得到设计参数最优值,使行星齿轮传动系统机构的体积达到最小值,进一步提高设计过程质量。同时,采用动力学对行星齿轮传动系统进行建模,考虑振动传递路径时变效应及振动信号对传动系统动力学的影响,推导了单个行星齿轮在发生故障时的啮合刚度表达式,进一步得出多个行星齿轮发生故障时的啮合刚度变化表达式,得到行星齿轮传动系统在不同故障程度下的啮合刚度。研究可为拖拉机行星齿轮传动系统机构的故障监测提供参考依据。     

履带式联合收获机底盘机架多目标优化设计

联合收获机底盘机架是整机的主体支撑结构，其质量直接影响收获机的作业性能。为此，以某履带式联合收获机底盘机架作为研究对象，在保证其刚度、强度的前提下对其进行轻量化研究。通过采用有限元分析软件Ansys Workbench建立底盘机架的有限元模型，对其进行模态分析和4种不同工况下的有限元分析；然后，以底盘机架梁的厚度为设计变量，结合空间填充设计(Optimal Space-filling Design)设计方法以及Kriging近似模型模拟计得出设计变量之间的响应关系；最后，综合考虑机架质量、最大应力、最大位移等性能指标，利用遗传算法对底盘机架进行了多目标优化。结果表明：联合收获机底盘机架质量减少24.98kg,且机架的强度、最大应力、最大形变均满足设计要求，获得较好的优化效果，为联合收获机底盘机架的结构优化与设计提供参考。     

基于遗传算法的滚筒减速机构模糊可靠性优化

以油冷电动滚筒减速机构齿轮体积和最小为目标函数,以齿轮齿数、模数、齿宽为设计变量,考虑影响约束条件边界的模糊性、齿轮强度的模糊性、流体弹性动压润滑膜厚比的模糊性以及齿轮计算应力的随机性,建立了油冷电动滚筒模糊可靠性优化设计的数学模型,应用遗传算法对数学模型进行了求解.模糊可靠性优化设计方案比原设计方案质量减小24.79%,优化效果明显.     

基于ANSYS Workbench的小功率赛车减速箱直齿轮有限元分析

小功率赛车的减速箱是非常重要的零部件,根据赛事要求及赛车动力性目标设计符合使用要求的齿轮组.通过CATIA三维建模,并将齿轮模型导入ANSYS Workbench进行有限元分析,将仿真结果与理论计算作对比.结果表明,利用有限元法对齿轮进行弯曲和接触分析是可行的,可为齿轮优化设计提供可靠的理论依据.     

变速器行星齿轮机构等强度优化设计

车辆行星齿轮变速器一般采用经验设计方法得到齿轮参数,使用中部分齿轮会因强度低而导致早期损坏,部分齿轮强度过高而使变速器结构体积增大。由此,提出一种优化方法,以变速器各行星排齿轮强度均等和体积最小为综合优化目标,利用行星齿轮装配条件为约束,求解后得到变速器的齿轮参数,利用ROMAX软件对优化后的齿轮进行仿真分析,得到变速器各行星排最大疲劳应力及疲劳寿命。仿真和试验结果表明:与经验设计方法相比,强化了薄弱齿轮的强度,齿轮接触应力由1 118 MPa降至932 MPa;齿轮的强度更加均衡,齿轮接触应力差值由368 MPa降至193 MPa;齿轮疲劳寿命差距缩小,由15 770.2 h降至9 158.8 h;同时变速箱体积减小8.38%,分析结果与优化目标相符。     

一种减速装置的结构优化及模态分析

为改进农业设备内部构件,对应用广泛的减速装置进行结构优化。根据工作场合及性能要求,对行星齿轮减速装置结构组成与工作原理进行分析,选取核心技术参数,建立正确的理论模型,并加入群体空间算法,通过UG软件绘制减速装置核心部件三维模型。同时,通过ANSYS软件进行有效衔接进行轴系与箱体的模态分析试验,得出减速装置的各阶振型与应力分布云图。试验结果表明:结构优化后行星齿轮减速装置核心参数(如阻尼比、固有频率等)指标均有所提升,准确避开应力集中区域,整体模态柔度均度得到优化。此思路可为其他类似减速装置结构设计提供借鉴。     

基于拓扑优化的变速箱壳体轻量化设计

针对某丘陵山区小型联合收割机变速箱轻量化问题,对变速箱壳体进行结构优化设计。以变速箱壳体的柔顺度最小为目标函数,应用变密度法进行变速箱拓扑优化,去除部分多余材料,并进行了加强筋设计;基于响应面法建立变速箱壳体结构尺寸多目标优化模型,发现箱体壁厚和加强筋2宽度对变速箱壳体强度、刚度影响较大,再应用综合指数评价法得到壳体结构尺寸参数的最优解;最后,进行优化前后对比分析。结果表明:优化后壳体质量减少了17.1%,强度和刚度还有所提高。     

横向抖动器减速装置的改装

1994年红星农场已把绝大多数E514、E512收获机加装了横向抖动器,使收获机的分离性能大大改善,取得了较好的经济效益。但该装置的行星减速箱在收获作业中常常出故障,原因是:该装置未按技术要求进行维护保养,加速了齿轮副的磨损,影响其正常运行;另外减速箱齿轮副达不到原设计、加工要求。     

基于代理模型的减速器箱体参数优化设计

以某款减速器为研究对象,提出了基于Kriging代理模型的减速器箱体参数优化设计方案,同时考虑了刚度、强度与固有频率对箱体的影响,在满足箱体性能的前提下实现了减速器箱体的轻量化设计。基于HyperStudy优化软件,以减速器箱体厚度作为设计变量,使用Kriging代理模型构建变量与响应之间的关系,采用全局响应面法作为优化算法,以箱体的强度、质量和第1阶固有频率作为目标,对减速器箱体进行多目标优化设计。研究结果表明,优化后的箱体最大应力减小51%,同时箱体的质量减小5%,箱体的最大位移为0.092mm,优化后的减速器箱体性能有明显提升。     

基于CAE技术的轮边减速器行星架结构强度分析

传统的齿轮设计是根据齿轮所受到的齿根弯曲和齿面接触疲劳应力,计算得到齿轮的参数,这种设计方法时间长,工作量大。而现代设计重把优化设计算法和可靠性理论引入,可以利用计算机工具,寻求最佳设计参数。本文对传统设计方法设计的行星轮架应用Pro/E软件为一级行星架建立三维实体模型,并将该模型导入AN-SYS软件进行有限元分析,进行强度校核,参数优化,为设计减速器提供了新的思路和方法。     

超级稻摘穗收获机沉降箱性能分析与运行参数优化

为使4ZTL-2000型摘穗收获机收获超级稻时具有最佳清选性能,以谷物清洁率和沉降箱能耗为指标,沉降箱入口气流速度、谷物喂入量及其初速度为影响因素,采用二次正交旋转组合设计试验,利用Design-Expert 6.0.10进行数据处理,得出回归数学模型,通过响应曲面方法分析指标与因素间的相互作用,并对回归数学模型进行多目标优化。结果表明:沉降箱入口气流速度对沉降箱指标影响最大,谷物初速度相对小,谷物喂入量的影响最小。为使沉降箱处理超级稻(目前谷物喂入量最大为3.78 kg/s)时具有最佳性能,通过优化获得运行参数的最佳组合为:沉降箱入口气流速度为13.93 m/s,谷物初速度为18.84 m/s。通过试验验证谷物清洁率达到了90.1%,沉降箱能耗为348.3 Pa,籽粒沉降效率为100%。     

高速插秧机HMT行星轮系机构的优化设计

针对高速插秧机液压机械无级变速器(HMT)行星齿轮系设计困难的问题,从满足传动要求,保证齿轮弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度及减轻质量的角度出发,以行星齿轮系体积最小或质量最轻为优化目标,确立目标函数与约束条件,建立最优设计的数学模型,选用MATLAB优化工具箱中求解约束非线性规划问题的fmincon函数进行优化问题的求解。通过对一种高速插秧机HMT行星齿轮系的实例设计,优化设计与常规设计方法得出的结果相比,优化设计后HMT行星齿轮系齿轮的体积减小了22.4%,质量减轻明显。     

基于ANSYS的轮边减速器行星架的可靠性分析

为了研究电动轮自卸车轮边减速器行星架的结构可靠性,利用ANSYS的概率设计功能,以行星轮轴直径、行星轮传递给轮轴的压力及弹性模量为随机输入变量,模拟实际构件设计参数的随机性,选用蒙特卡罗法进行行星架的可靠性分析,得到该有限元分析模型的应力概率分布特征、应力累积分布函数和行星轮轴直径等设计参数对应力分布的敏感程度.研究所得结论对于改进电动轮自卸车轮边减速器结构设计、提高其使用寿命具有一定的作用.     

基于MATLAB的2K-H型行星齿轮减速器的优化设计

传统的2K-H型行星齿轮减速器的设计需要通过反复试凑、校核,来确定设计方案,但所得设计方案一般不是最佳的;运用MATLAB工具箱,以2K-H型行星齿轮减速器体积最小为目标函数,在传统设计结果基础上对其进行参数优化,其优化结果与传统设计所得结果相比,取得了较好的优化效果。     

水轮式增氧机行星齿轮传动设计

通过对水轮式增氧机性能要求的分析,结合安装应用条件,对传动减速装置进行了选型设计,首先对2Z—X型行星齿轮传动原理进行分析,对主要参数进行分析计算,并进行结构设计。完成了外形尺寸小、质量轻、传动平稳、传动效率高、非标准的行星齿轮减速器的设计。     

非圆齿轮行星轮系分插机构运动分析

为提高插秧机作业效率和质量,对非圆齿轮行星轮系分插机构的运动特性进行了研究。建立了机构运动数学模型,对该机构进行了位移和速度分析,求出了机构参数对分插机构秧爪的绝对运动轨迹和速度的影响规律,为采用非圆齿轮行星轮系分插机构的高速插秧机的设计提供了理论依据。     

基于ANSYS的双料箱施肥机搅刀结构优化设计

为了提高双料箱施肥机搅刀的强度,在对搅刀结构及工作原理分析的基础上,建立三维模型并基于EDEM进行离散元仿真分析得到刀片所受力的变化;然后,通过单因素静力学仿真试验,建立了搅刀参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型;在此基础上,通过正交仿真试验及回归分析,建立了多因素的数值拟合模型,并将数值模型的理论值与正交试验值进行比较,验证了模型的准确性;最后,以最大等效应力的最小值和搅刀质量的最小值为优化目标,基于遗传算法进行参数优化。仿真结果表明:优化后的搅刀最大等效应力减小了8.25%,质量降低了1.55%,满足优化设计要求,为双料箱施肥机搅刀设计改进提供了参考。     

基于行星齿轮的卷盘喷灌机传动设计与优化

为了提高卷盘喷灌机运行效率,拓宽原动机的调速范围,使实际工况下原动机尽可能工作在高效区,重新设计了基于三级NGW型行星齿轮的传动系统.新型传动结构可以实现正常工作档、工作中途动力回收档、断电或无高压供水下的手动回收档等三档变速功能.新型传动型式总效率提高近21%.针对新设计的传动系统的行星齿轮部分建立以传动效率最高和体积最小为目标的多目标优化模型,针对包含有模数、齿数以及变位系数等混合离散变量的问题,采用遗传算法工具箱GADS进行了混合离散变量多目标线性加权优化,优化后的三级行星齿轮传动与初始设计相比效率提高了10.64%,体积减少了16.3%.新设计的传动系统方案为新型卷盘喷灌机的开发升级提供了比较有益的借鉴.     

电机-减速一体化壳体有限元分析

纯电动汽车减速器壳体是支撑和保护壳体内部齿轮轴系的重要部件,有必要对减速器壳体结构进行强度校核计算。由于电机-减速一体化壳体的结构比较复杂,并且在减速器工作过程中,壳体承受的载荷也比较复杂,因此不能使用传统的理论力学计算壳体的强度。应用有限元法对壳体的强度进行计算,求解各个轴承座承受的载荷大小,建立壳体有限元模型,求解计算后得到壳体的应力及位移分布云图,并分析验证壳体是否满足强度和刚度的要求。     

香蕉茎秆纤维提取机刀片的分析和优化设计—基于SolidWorks

为减小香蕉茎秆纤维提取机刀片工作时的最大应力,增大其安全系数,利用SolidWorks软件对刀片进行三维建模,运用软件的Simulation插件分析刀片的应力、应变云图,并对刀片相关尺寸进行优化设计。优化结果显示,刀片的最大应力由68.58MPa下降到49.33MPa,下降约28%;刀片的最小安全系数由3.21上升到4.47,增加了约1.4倍;刀片的质量由0.702kg下降到0.698kg,达到了优化的目标。