1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架结构参数优化

为降低1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架正常工作时的共振,使其具备良好的动态特性,利用UG软件建立机架模型并进行模态分析,得出机架前6阶模态的固有频率、形变量、极值和振型等特征,分析外部激振频率,使机架固有频率远离外部激振频率段,对机架前横梁、后横梁、铲柄保险安装座板、侧板的结构参数进行优化,通过四因素三水平正交试验,确定了机架最优结构参数组合为:前横梁厚度10 mm,后横梁厚度10 mm,铲柄保险安装座板厚度10 mm,侧板厚度14 mm。试验结果表明:1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架优化后质量减少了10.7%,1阶固有频率由27.365 Hz提高至34.683Hz,共振频率段最小值比变速箱激振频率高10.14 Hz,减小了机架发生共振的可能性,动态特性良好。     

玉米/小麦间作模式下小麦收获机机架模态分析及结构优化

为降低玉米/小麦间作模式下小麦收获机作业过程中的振动对其工作性能的影响,以机架为研究对象,利用SolidWorks软件建立其三维实体模型,通过ANSYS Workbench软件分析机架的前6阶固有频率和振型,对比分析各阶固有频率与外部各激励振动频率,找到引起整机共振的外部激励来源,进而优化机架结构避免共振现象的发生。当小麦出槽口的厚度增加到3.0mm、收割脱粒连接槽厚度增加到3.3mm、后板的厚度优化为1.0mm、旁板的厚度增加到1.1mm时,机架各阶固有频率均避开外部激励频率,在保持小麦收获机工作性能稳定的同时,经济成本最小化。     

甘蔗深松旋耕联合作业机机架的静力学分析

为确定甘蔗深松旋耕联合作业机机架的静态特性,验证机架设计是否合理,以自主研发的1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架为研究对象,进行静力学分析。采用UG三维软件建立有限元模型,通过利用NX Nastran求解器进行机架弯曲工况和扭转工况的有限元静力学分析,得到机架应力集中位置和最大值以及应变发生最大位移,并在强度允许的范围内,轻量优化设计铲柄保险安装座板的厚度。研究结果表明:甘蔗深松旋耕联合作业机机架的设计满足强度要求,铲柄保险安装座板厚度优化为10 mm,机架整体质量减小6.8%。该研究为甘蔗深松旋耕联合作业机的优化和改进提供理论方法和依据。     

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。     

基于模态分析的立式香蕉秸秆粉碎还田机机架优化

利用ANSYS Workbench软件对立式香蕉秸秆粉碎还田机机架的三维参数模型进行模态分析,检验立式香蕉秸秆粉碎还田机的作业可靠度。为了防止共振的发生,采用错开激励源频率的方法,对机架结构分两个阶段进行优化。优化结果表明:增加机架后挡板的钢板厚度或减少机架侧挡板及盖板的钢板厚度皆可提高机架的固有频率;机架在质量减小9%的情况下,1阶固有频率将增加28%,作业可靠度将得到显著提高。     

三轮农用运输车机架动静态特性分析

建立了以板壳单元为基本单元的三轮农用运输车机架有限元计算模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行了静态、自由振动和随机振动分析.将计算结果与实验数据进行对比分析,验证了有限元计算模型的正确性,找出了机架的危险部位,提出并且验证了改进方案,为产品改型设计提供了依据.     

水轮发电机组机架径向刚度的结构参数敏感度分析

旨在分析水轮发电机组机架径向刚度的结构参数敏感度。以塔贝拉工程水轮发电机组下机架为研究对象,在机架结构中提炼14个结构参数,按照单一变量法进行静力学有限元分析,计算机架径向刚度。提出并应用单位质量径向刚度作为评价标准,定量分析机架径向刚度的结构参数敏感度。分析结果给出机架结构参数的敏感度排序,其中内侧筋板高度对机架径向刚度影响最为显著;指出靠近导轴承的支撑部件是机架结构中径向刚度较薄弱的环节,改善这些部件的刚度是提高机架整体径向刚度的有效方法。     

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。     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

旋耕机罩板拱型机架断裂的处理

１Ｇ－１５００、１７５０、１８００、２０００系列旋耕机罩板连带拖板，重量大，机架受力大，旋耕机工作时振动厉害，旱作更甚，罩板两侧用角钢弯成的拱型机架容易疲劳断裂，使罩板压在旋耕刀上而无法工作，且焊接修复后使用不久又会断裂，经常拆卸焊修即麻烦又费时，影响作业。我们根据机架的结构受力分析，在机架的两侧配上两根４０×５的扁钢，见图，在扁钢的两端根据罩板固定孔配钻两个１２．５ｍｍ的圆孔，和罩板一起装在旋耕机上，经长期实践，再也没有发生过罩板拱型机架断裂的现象。旋耕机罩板拱型机架断裂的处理$惠安县农机站@…     

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。     

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。     

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。     

农用三轮摩托车车架动态性能优化分析

通过对某型农用三轮摩托车车架建立有限元模型,研究了行驶路面和发动机激励对车架动态特性的影响,并进行了模态分析。通过改变车架的板厚、管径、壁厚等,在满足约束条件的前提下,进行了优化分析,修正了优化结果。最终使得车架各阶固有频率值提高,车架重量减轻,从而改善了车架结构的动态特性,缓减了该型农用三轮摩托车的振动,为其他各型摩托车结构的振动优化研究提供了可借鉴的方法。     

骑跨式机架的随机振动疲劳分析

为了提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以骑跨式机架为研究对象,建立有限元模型。对机架进行模态分析,得出机架的固有频率与振型,并与各激励频率范围比较,可知机架的固有频率仍在发动机的激振频率范围之内。为避免机架产生共振,在发动机安装位置添加弹性元件,对机架采用减振方案的谐响应分析,计算得出应力、变形量变化曲线。结合机架结构材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,对机架进行疲劳分析,验证机架的可靠性。研究结果表明:减振方案的谐响应分析使机架的最大变形量由2.977mm变到0.358mm,减小了87.974%,明显改善了机架的振动特性;在激振载荷的作用下对添加减振元件前后的机架分别计算疲劳寿命,得出添加减振元件后机架的疲劳寿命为1.84×10~8次,高于1.0×10~6次,满足机架疲劳强度设计要求。     

冬枣辅助采摘车车架结构优化设计——基于层次分析法

为了提升冬枣辅助采摘车的作业性能,对车架结构做了多目标优化设计。在不改变车架原有设计结构的基础上,选取车架19个主要构件的厚度作为设计变量,通过Pro/E和AWB软件建立了车架有限元模型。为了能够准确得到有限元分析数据,设计了试验验证,并对车架进行了有限元静动力学分分析。为了得到车架各性能参数随设计变量变化的灵敏度,使用了AWB作为计算软件,并结合灵敏度分析结果,选取了对车架动静态性能影响较大的设计变量,建立了数学模型并求解得到5组解。同时,采用层次分析法对所得的5组解进行决策优选,获得了最优设计方案。研究表明:建立的有限元模型合理准确;采用层次分析法优化后较优化前车架总质量降低7. 01%,低阶频率提高2. 17%,最大应力降低7. 32%。     

2CZD-1型段茎式甘蔗种植机设计与试验

研制了2CZD-1型段茎式甘蔗种植机,可一次性完成甘蔗种植的开沟、施肥、自动取种、自动排种、覆土和覆膜等工序,适用于宽窄行甘蔗种植。设计了机架、取送种机构、转盘施肥机构、旋耕覆土机构、覆膜机构和液压传动系统等结构,其中取送种机构采用排冗结构实现均匀排种。利用有限元分析软件ANSYS对甘蔗种植机的机架进行模态分析,并通过田间试验获得甘蔗种植机的覆土厚度合格率、种植密度、伤芽率、漏植率及总排肥量稳定性变异系数等性能参数。模拟结果表明,当激励频率为8~80 Hz时,机架容易发生共振,且最大位移可达28.12 mm。田间试验表明,该种植机的种植密度为142325芽/hm^2,覆土厚度合格率为93.6%,伤芽率为2.8%,漏植率为4.7%,种植深度合格率为89.3%,总排肥量稳定性变异系数为5.8%,工作生产率为0.32 hm2/h,符合甘蔗种植机的设计要求,能够显著提高甘蔗种植的效率。     

小型甘蔗收获机车架拓扑优化与试验

为提高小型甘蔗收获机的结构刚度,避免共振的发生,同时满足轻量化的需求,对其车架进行多目标多水平拓扑优化。首先建立小型甘蔗收获机车架的三维模型与有限元模型,通过模态试验验证有限元模态的准确性。其次对车架进行静力学分析,并分别以最小柔度和最大动态刚度为目标进行拓扑优化,对优化的模型进行筛选后,再通过静力学分析校验优化结构的安全性。最后,根据优化后的模型加工出实物并进行动态性能测试。通过传递函数测试与振动试验的结果可得：以静力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.1 Hz、峰值频率得到略微改善,并且质量降低10.6%,各频率段的振幅均大于优化前的车架;以侧向支承梁优化的车架,第一阶频率降低0.3 Hz,质量降低21.77%,峰值频率得到轻微改善,1~3 Hz下的振幅略小于原车架;而以动力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.9 Hz,传递函数各项指标均降低,各频率段的振幅均小于优化前的车架,车架质量减少12%,充分达到预期目标,实现车架板梁结构的轻量化和动态特性提升。由验证模态试验得知：三种方式优化后的车架,各阶频率均避开发动机激励以及其他主要激励的频率范围。