大马力拖拉机车轮有限元分析

【目的】为了尽可能地使轮辋、轮辐、螺栓座及螺栓等实现强度设计,避免某零件强度过剩,降低产品的制造成本。【方法】研究小组利用有限元分析技术,基于Pro/E 5.0自带的热力分析模块Mechanic,以车轮扭转疲劳、侧向负载疲劳试验方法为依据,通过对某品牌70马力拖拉机后驱动车轮(W12×30)进行有限元分析,计算车轮的应力分布、变形量和疲劳寿命。【结果】1)对车轮加载扭矩M₁后,轮辐、支架与轮辋焊道处、支架的最大静应力分别为135 MPa、221 MPa、190 MPa,轮辐的最大位移量约为0.13 mm,车轮最低疲劳寿命约10^5.3。2)对车轮加载弯矩M₂后,轮辐螺栓孔周围区域应力较大,部分区域的应力已经超过348 MPa;支架和轮辋焊道处的应力大部分在285 MPa以下,只有个别位置的应力稍微超过材料的屈服极限;支架折弯处的最大应力约为169 MPa;轮辐的最大位移量约为0.846 mm;车轮螺栓孔处的疲劳寿命为10^3.7～10^4.6。【结论】该型号车轮在侧向负载作用下疲劳寿...     

直齿锥齿轮机构瞬态动力学分析

【目的】更加全面、精准地模拟出锥齿轮在整个传动过程中的啮合受力情况,提高锥齿轮设计精度和耐用程度。【方法】依据某设计公司自主研发的输送机当中的直齿锥齿轮机构,利用有限元软件ANSYS Workbench进行瞬态动力学分析,对主动轮分别设置30 r/min、60 r/min、90 r/min三种不同转速,获取其工作工程中的应力应变最大值以及其最大等效应力随时间的变化曲线。【结果】1）最大等效应力值分别为288.6 MPa、274.3 MPa、272.85 MPa。2）当主动轮受到的阻力一定时,随着转速的不断递增,锥齿轮所受的最大等效应力将不断减小,且趋于稳定集中。3）最大等效应力值与最大等效应变值均出现在直齿锥齿轮大端位置处。【结论】不同转速下的最大等效应力均小于材料的许用应力值295.8 MPa,该设计满足强度使用要求,可为直齿锥齿轮传动系统参数设计及动态特性控制提供一定的参考。     

浅谈德国调车机车内燃动力包的设计

内燃动力包为调车机车的牵引系统和辅助系统提供动力电源。本次设计的调车机车的动力系统采用"内燃+蓄电池"的混合动力技术,该技术的运用可大幅降低污染气体排放,是绿色、智能新型调车机车的代表。文章分析了德国调车机车内燃动力包的组成和设计要点、温升试验等,仅供参考。     

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。     

0.2 mm厚超薄不锈钢激光焊接焊缝抗拉强度分析

【目的】为了解决生产实践过程中,0.2 mm厚304不锈钢焊接过程中出现的未熔合和烧穿问题,研究焊接工艺参数对于焊缝抗拉强度的影响。【方法】笔者采用脉冲激光焊接的方法,对40 mm×20 mm×0.2 mm的304不锈钢板进行激光焊接,首先预试验初步确定焊接电流、脉冲宽度、脉冲频率的大致范围,其次采用正交试验对已经取得的焊接参数范围进行优化设计,最后使用优化后的工艺参数进行脉冲激光焊接。【结果】正交试验测得最佳工艺参数为焊接电流82 A、脉冲宽度2.2 ms、脉冲频率22 Hz,焊缝抗拉强度为579 MPa。采用最佳工艺参数焊接的焊缝,表面成形美观、鱼鳞纹整齐、宽度一致、凸起均匀,焊接接头的承载能力能够达到母材的99%,抗拉强度和母材基本一致。【结论】用试验测得的最佳工艺参数焊接的焊缝符合使用要求,并且在脉冲激光焊接的0.2 mm厚304不锈钢产品的使用过程中,要重点监测焊缝和母材交接处有无裂纹、有无断裂风险。     

环模压块机传动系统的随机振动分析

【目的】立式环模压块机压制燃料过程中产生的振动易对压块机传动系统使用安全产生影响,针对此问题展开研究。【方法】课题组首先使用三维建模软件SolidWorks对压块机传动系统建立三维模型,导出x＿t格式文件后,将其导入有限元分析软件ANSYS Workbench,并使用该软件对其进行模态分析,然后在模态分析的基础上,对压块机传动系统进行随机振动响应分析。【结果】对压块机传动系统进行随机振动响应分析后得出传动系统的位移分布云图和应力分布云图,传动系统压辊处发生位移变形,其位移变形最大方向为Z方向,为0.013 796 mm;其应力分布在压辊与偏心轴的接触处,最大值为0.132 52MPa。【结论】压块机传动系统满足随机振动环境下的振动强度要求,工作过程中产生的振动对系统的影响在安全范围内。     

内燃电传动拖拉机若干关键工程应用技术研究

论述了内燃电传拖拉机柴油机、异步发电机和异步电动机的控制策略,针对犁地问题,提出了改善系统动态响应和功率发挥的三项关键工程解决方法.在拖拉机地面试验控制策略的基础上,实现了上述设计,并应用于257.3 kW(350马力)内燃电传动拖拉机.犁地试验结果表明,所提出的工程解决方法,显著地提升了电传动拖拉机性能.     

基于ANSYS/LS-DYNA的镁合金材料某无人机滑橇式起落架的跌落分析

【目的】铝合金起落架在使用过程中,由于其具有质量高的特点会给无人机带来很多不必要的动能损耗。【方法】课题组以某型号的植保无人机为研究对象,通过制作材料的平替和优化结构设计,使其达到使用要求。对无人机起落架进行UG设计建模以及ANSYS有限元分析,得到起落架对应的应力云图和变形云图。材料平替过程中,质量由铝合金的0.86kg下降到了稀土镁合金的0.68 kg,质量降低0.18 kg。【结果】通过LS-DYNA跌落仿真结果可知,最大变形为7.416 mm,最大应力为196.46 MPa,低于材料屈服强度极限,满足强度要求,且跌落速度对起落架的变形影响更大,可以为同类型产品设计提供思路。【结论】1）通过替换镁合金材料作为起落架制作材料,对比铝合金质量减轻了20.9%。2）通过建立滑橇式起落架落震仿真模型,并通过输入合理的材料应力-应变曲线符合起落架着陆过程中的实际情况,准确模拟了起落架的落震试验过程。3）通过仿真计算分析,发现其速度对跌落过程中起落架的变形影响远大于起落架承担载荷多少的影响。研究结果对后续起落架的设计和优化具有较大的工程实际应用价值。     

基于workbench的混流泵反向发电疲劳寿命分析

部分泵站可进行反向发电工况运行,可以为泵站创造一定的经济效益。此时水泵转轮处于非设计工况,运用双向流固耦合对此时转轮的应力及变形规律进行研究,得出转轮最大应力发生在叶片进水侧叶片与转轮连接处,约为5.8 MPa,并从轮毂向轮缘处逐渐递减;最大形变发生在转轮叶片的进水口边缘处,约为0.013 mm,从轮缘向轮毂中心递减。根据转轮的应力分布情况进行理论计算,最小安全系数为9.24。利用workbench平台中的专业疲劳分析模块,利用疲劳分析工具Fatigue tools估算转轮的疲劳寿命,得出转轮根部为疲劳安全系数最小的部位为9.088 2,与转轮最大应力分布位置相同。两者的安全系数值均在转轮的疲劳寿命在材料安全范围内,在反向发电运行时满足安全稳定的要求。     

预紧力对装配体各零件的结构影响分析

【目的】针对深耕机中紧固件、连接件的疲劳损坏现象,需提高紧固件质量和性能。【方法】课题组以螺栓及其他连接件为研究对象,应用SolidWorks建立三维模型,应用有限元分析法、接触理论、静力学理论对螺栓及连接件的力学性能进行分析和研究。【结果】在螺栓的预紧力作用下,载荷对称和结构对称的零件,其总变形、等效应力、等效应变也是对称的;当螺栓存在预紧力,螺栓的变形、等效应力和等效应变是不对称的;在固定零件时,连接支腿的应力最大值集中在结构突变处。【结论】该研究为农业机械的紧固件的设计、选用和维护等提供了理论依据。     

农用柴油机连杆有限元分析与结构优化

运用ANSYS软件对农用柴油机连杆进行了有限元分析,得到连杆的应力分布、安全系数和疲劳寿命的情况。计算结果表明:在最大压缩工况时,最大应力点位于连杆杆身与小头连接过渡处,其等效应力值为303MPa,安全系数为1.24;在最大拉伸工况时,最大应力点位于杆身与大头过渡的工字型截面处,其等效应力值为118MPa,安全系数为3.19。同时,根据计算结果对连杆结构进行了优化,从而提高了连杆的安全系数和疲劳寿命。     

挖掘机行走履带建模及模态分析

【目的】行走履带在液压挖掘机挖掘作业过程中容易发生冲击振动、疲劳裂纹及腐蚀失效等常见故障,研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机行走履带结构建模及模态分析至关重要。【方法】笔者以22t型液压挖掘机行走履带为研究对象,对液压挖掘机的行走履带进行了载荷计算及失效机理分析,借助UG软件对行走履带进行简化建模并装配,运用ANSYS Workbench软件对行走履带简化三维模型进行了模态分析,并确定了行走履带各零部件的振动特性。【结果】行走履带1阶频率为6.041 Hz,左侧履带板最大变形量为49.049 mm,向上产生扭转变形;行走履带2阶频率为6.144 Hz,右侧履带板最大变形量为49.586 mm,向上产生扭转变形。【结论】模态分析可为有效预防行走履带产生谐振及提高行走稳定性提供理论支持,同时为后续多阶模态分析及结构改进提供实用参考。     

汽车仪表板横梁设计要点及刚度分析

【目的】仪表板横梁设计不合理会导致产品在试制过程中频繁出现异响问题,需要拆卸整个仪表板总成进行分析,工作量巨大,因此其设计至关重要。【方法】本研究介绍了汽车仪表板横梁的设计要点,分析了汽车仪表板横梁的作用、常用材料、定位安装策略以及主管梁和各安装支架（转向管柱安装支架、仪表板横梁下部支架、保险丝盒支架等）的结构设计参数,并利用有限元分析方法计算了横梁在20 N外力作用下的变形量。【结果】横梁的变形量为0.431 4 mm,刚度及强度满足设计要求,设计合理。【结论】本研究设计的仪表板横梁满足江西五十铃汽车有限公司的规范要求,避免了后续因横梁设计不合理导致的返工费用,可为后续车型横梁的设计提供相应参考。     

EM250型高压均质机曲轴性能分析

以EM250型高压均质机五缸曲轴为研究对象,通过理论计算确定其工作载荷。利用Opti Struct进行计算,曲轴的最大应力为218.4 MPa,小于材料屈服强度极限345.0 MPa,满足静强度要求,但不满足连续工作5 y的疲劳强度要求。在考虑经济性的前提下,提出在曲轴的中间位置增加支撑方式的改进办法,计算改进前、后曲轴的最大应力值和寿命。通过计算,增加曲轴支承方式后,曲轴的最大应力从218.4 MPa降低到118.1 MPa,降幅高达46%,提高了疲劳使用寿命,满足设计要求。     

2108柴油机连杆的三维有限元分析

采用三维有限元方法 ,对 2 10 8柴油机连杆进行受力分析 ,确定连杆的最大应力部位和疲劳安全系数 ,为柴油机连杆的可靠性设计提供了依据     

基于内燃-电力混合型动力机车的可行性探索

介绍了混合动力机车的发展现状,分析了国内外混合动力机车技术优缺点。结合我国铁路机车运营现状,阐述了发展混合动力机车的必要性和可行性,提出了基于内燃机机车的内燃—电力混合型动力机车的研究方案。从现有技术和未来技术发展趋势角度出发,分析了方案可能存在的问题,并提出了解决的方向。     

深埋隧道两级螺旋式刀盘掘进地应力释放机理研究

【目的】护盾式全断面岩石隧道掘进机（TBM）掘进大埋深山岭隧道时,平面式刀盘存在直接掘进的岩爆风险高等问题,亟需对地应力释放机理进行研究,设计一种使地应力稳定释放的刀盘方案。【方法】课题组聚焦一种地应力逐级释放的两级螺旋式刀盘方案,进行两级刀盘开挖围岩过程的大型三维有限元数值模拟,研究盘面间距和一级刀盘直径对围岩变形和应力释放的影响规律。【结果】1）当盘面间距为30 m时,即一级掘进完成后再进行二级掘进,可以避免两级刀盘同时掘进过程中所引起的地应力交汇现象。2）一级刀盘直径为2 m时,两级螺旋式刀盘在隧道掘进中两刀盘释放的应力值都约为平面式刀盘的50%。3）盘面间距统一为3 m时,在隧道末端,一级刀盘直径为2 m时隧道变形量在X方向仅为0.7 mm,Y方向为2.7mm;一级刀盘直径为5 m时隧道变形量在X方向为0.9 mm,Y方向为4.7 mm。【结论】1）螺旋式两级刀盘的盘面间距对隧道形变的位移量影响不明显,一级刀盘直径对隧道形变的位移量影响明显。2）两级刀盘二级掘进可显著改善地应力的释放状况,降低单次释放的地应力值,提高隧道稳定性,降低岩爆发生的可能性。     

基于UG和ANSYS的机械手应力仿真研究

【目的】机器人在工作时机械手的强度与效率至关重要。【方法】课题组根据机械手夹持物体的特点,设计了一种齿轮式的末端作业机械手。先利用UG NX软件对末端机械手进行三维建模,在ANSYS Workbench模块导入相应模型,借助ANSYS软件进行有限元静力学仿真分析。采用铝合金材质的机械手,在机械手的齿轮舵盘施加一定转矩,在机械手的末端各施加两个方向相反的法向推力,分不同载荷进行仿真分析。【结果】结合总变形图和应力分布图,仿真结果表明,机械手末端薄壁部分有较大变形,最危险的区域出现在齿轮安装螺栓孔中心及其周围区域,最后调整材料类型或优化机械手的结构。优化后的机械手能够满足材料刚度要求,满足合理的夹持作业要求。【结论】此研究对简化机械结构设计工作,提高设计效率具有重要意义。     

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。     

果园仿形喷杆施药装置设计与动力学仿真

针对矮砧密植果园山地梯田台面果树外侧冠层常规喷药药液不易穿透等着药难问题,对仿树形果园施药装置进行参数化设计、动力学建模与仿真,并结合场地样机试验,探究药液喷杆作业的稳定性与可靠性。仿真结果表明:果园仿树形喷杆施药装置依树形结构进行喷杆位置参数实时调整,展开状态与果树冠层包络线吻合;药液喷杆折叠状态时的最大应力为3.324MPa,最大变形为0.038m;展开状态时最大应力为6.994MPa,最大变形为0.118m,结构强度满足工作要求。试验结果表明:升降架与喷杆组液压缸伸出时间分别为36s和32s,在误差允许范围内,整个机构升降展开过程流畅,行驶过程结构稳定性良好,满足设计要求。