基于ANSYS Workbench的苜蓿压扁辊静力学及模态分析

为了分析苜蓿割草压扁机组合式人字形压扁辊的工作性能,通过SolidWorks软件建立组合式人字形压扁辊的三维模型,进行有限元力学分析和模态分析。结果表明:组合式人字形压扁辊的最大应力值为23.723 MPa,应力最大处主要集中在支撑杆的螺纹与右轴肩的螺纹孔处,其最大应力小于材料的屈服极限,压扁辊的最大位移值0.062mm,应变从压扁辊齿顶处向两端逐渐减少,满足强度和刚度要求;振动方式主要为振动和扭曲,当输入轴的工作转速为800r/min时,对应的频率为13.33 Hz,远小于输入轴第一阶频率272.37Hz,零部件不会产生共振现象,使其能够可靠、安全作业。     

基于Nastran的茎类蔬菜切割器刀片模态分析与优化

过去对蔬菜切割器的研究主要集中在刀速、速比、刀片参数上,忽略考虑振动对切割器的影响。为分析研究蔬菜刀片的振动特性,分析中部驱动弧形蔬菜切割器的工作原理以及振动对收获质量的影响,通过有限元分析软件MSC Nastran对刀片进行自由模态分析,得出其前16阶模态,其中前四阶振动主频率分别为8.41、23.44、45.86、76.45Hz,前两阶处于切割器的外部激励频率范围(25~35Hz)内。通过对刀片进行拓扑结构优化,使刀片前三阶主频分别到达42.86、49.12、58.36Hz,避开外部的激励频率。     

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Workbench的某转子发动机偏心轴强度分析

以某转子发动机的偏心轴为研究对象,对偏心轴的振动及最大爆发压力下的瞬态冲击应力进行了分析。运用CATIA软件建立偏心轴三维模型,将模型输入ANSYS Workbench进行模态和强度分析,得出了输出偏心轴的前6阶固有频率和及偏心轴在最高爆发压力下的瞬态冲击应力。结果表明,偏心轴的最低阶固有频率高于偏心轴的激励频率,最大爆发压力下的极限应力发生在轴承段与主轴颈的过渡圆角处。     

复杂激励下小型甘蔗收获机切割器振动分析

甘蔗宿根破头率偏高是阻碍小型甘蔗收获机应用研究的主要瓶颈问题。据前期研究发现,抑制切割系统的振动能有效降低甘蔗宿根破头率。为此,通过理论分析、仿真和试验探究在各种振动激励源的冲击载荷作用下切割系统的动态特性及切割器的振动特性。结果表明:蔗地路谱激励频率范围在0~10Hz,发动机激励、砍蔗激励可通过力的正弦函数来描述;砍蔗系统前两阶固有频率为24.114Hz和34.454Hz,所构建的有限元模型较准确;复杂激励下切割器位移响应幅值最大的频率为84.7、6.22、8.10Hz,激励频率为61.36Hz时Y向位移最小。     

基于谐响应分析的籽瓜破碎机机架抗振性能研究

为了研究籽瓜破碎机在受迫振动下的振动响应以及振动载荷带来的变形、失效等问题,通过ABAQUS软件分析了机架在无阻尼状态下的固有频率和振型号,在此基础上通过模态叠加法研究了机架在电机激振力作用下振幅和应力的响应特征,得到了对应的响应曲线。结合相应曲线研究了机架在交变载荷作用下振幅峰值发生的峰值和频率范围,验证了抗振性能是否满足实际生产要求。研究结果表明:在正弦激振力的作用下,机架的主要振动变形位于机架低端。当激振频率在85～125Hz之间时,机架容易发生强烈振动,尤其是在125Hz附近机架振幅出现了最大值。由于驱动电机的激励频率范围为23.33～60.00Hz,远小于最大振幅发生的频率,说明只要电机转速控制在3600r/min以下,机架就能有效避免振幅的急剧增加,不会发生严重的振动变形。     

核桃捡拾机关键部件设计与分析

【目的】解决目前人工捡拾核桃效率低等问题,实现核桃的自动化捡拾作业,提高核桃的采收效率。【方法】课题组针对新疆核桃的种植模式与生长特点,研制了一种能够实现落地核桃聚拢、收集、杂质分离以及脱皮清洗一体化的核桃捡拾机,以聚拢、分选、清洗步骤为研究主要对象,利用SolikWorks软件进行核桃捡拾机的三维建模,并对刀片进行静力学及模态分析。【结果】1)从等效应力图中可以看出,刀片的最大等效应力为6.454 9×10^-4 MPa,在实验中远小于合金钢的最大许用应力;2)从模态云图中可以得到刀片的前6阶固有频率,均远远大于刀片的最大激振频率0.5 Hz,因此刀片在工作运行情况下不会产生振动和噪声,也不会出现共振现象,刀片设计较为合理。【结论】研究结果可为自动化核桃捡拾机的机械设计与改进提供理论参考,从而代替人工捡拾作业,减轻农民的劳动强度,有助于提高我国核桃收获作业的效率和质量。     

无人驾驶替代农药喷雾车机架动静态特性分析

为保证无人驾驶替代农药喷雾车在复杂的田间环境中安全作业,需要对机架进行有限元分析,确保机架有足够的强度、刚度,避免机架在施药车田间路面行驶时共振。利用CATIA三维软件建立无人驾驶替代农药喷雾车机架模型,导入有限元分析软件Workbench中,通过对机架结构的网格划分,按照实际载荷与约束情况进行应力、应变及模态分析。结果表明,最大应力值66.102 MPa小于屈服强度值290 MPa,最大变形值0.659 75 mm,由于机架整体尺寸都比较大,相对于机架最大变形值可忽略不计,得出机架强度、刚度满足设计要求;机架前12阶固有频率最小值71.977 Hz,车轮激励频率（11 Hz）和柱塞泵工作激励频率（50～60 Hz）,始终小于机架最小固有频率,避免了喷雾车田间行驶过程中机架共振,为喷雾车后期的结构优化提供依据。     

基于ANSYS的核桃分级装置机架静力学及模态分析

为避免核桃分级装置在工作时出现结构强度及共振问题,以其核心承载部件机架为研究对象,利用Solid Works软件建立几何模型,并运用ANSYS软件进行有限元静力学及模态分析。静力学分析结果表明:机架在静载荷下的最大应力值为11.314MPa,动载荷下的最大应力值为28.285MPa,均小于材料的屈服极限值,且最大变形量为0.100 18mm,安全系数为15,机架结构强度能够满足工作要求。模态分析结果表明:机架的前6阶固有频率分布在36.07 131.07Hz之间,5阶振型产生的变形量最大,最大位移量为25.401mm,对应频率为118.87Hz,机架工作频率与其固有频率不在同一区间,因此在工作过程中不会发生共振。研究结果可为核桃分级破壳机械的设计与改进提供参考。     

甘蔗收割机单圆盘切割器切割运动分析与仿真

为研究收割机单圆盘切割器运动对甘蔗切割质量的影响,提高切割器的切割质量,根据单圆盘切割器运动方程,结合甘蔗收割要求,建立单圆盘切割器不漏割一般条件式,对不漏割最大速比与切割器结构参数之间的关系进行分析,并利用机械动力学仿真分析软件ADAMS建立切割器连续切割多根甘蔗的运动学仿真模型,进行了刀片刃线上单点及刀片刃线的运动轨迹仿真分析研究,验证了不漏割一般条件式的正确性,为甘蔗收割机结构参数设计提供依据.     

小型收割机同步钢带疲劳装置的设计与仿真

多层同步传动钢带具有不打滑、传动比恒定、润滑要求不高及磨损后不伸长等优点,特别适合于农业机械某些环境差的工作场合。为此,根据小型收割机中拨禾轮和滚筒之间的受力和功率范围,设计了一种多层同步钢带的疲劳装置,阐述了该装置的基本工作原理、总体结构组成及关键部件设计,并采用有限元分析软件对机架和高速轴进行静力学分析和模态分析。分析结果表明:高速轴在最大扭矩作用下轴端挠度为0.046 26mm,轴所产生的最大应力在轴键部位,其值为98.1MPa,小于轴材料疲劳极限218MPa。通过模态分析,得到机架和高速轴的前6阶模态的频率和振型,机架的一阶固有频率为106.93Hz,远小于高速轴的1阶固有频率4501.70Hz,验证了装置的合理性。同时,进行了疲劳试验,通过观察装置运行和钢带啮合孔处的状态进而验证了装置的可靠性。     

枣园修剪机连接座的设计及有限元分析

枣园修剪机连接座是整机的关键部件之一,为验证其设计的合理性、可靠性,利用Ansys Workbench有限元分析软件对连接座在最大受力情况下进行应力和应变分析。仿真结果表明:最大形变量为1.620 3mm,发生在前连接板座左下部,最大应力为224.51MPa,主要发生在右侧板折弯处,并对连接座进行了强度校核,符合设计要求。同时,对连接座进行模态分析,获得一阶固有频率为152.28Hz,外界激励频率均小于此频率,不会发生共振,并对连接座进行了试制。测试结果表明,修剪机连接座设计满足工作要求。     

往复式采茶切割器刚柔耦合仿真

针对弧形往复式切割器运动规律的复杂性,提出刀片长度不变的假设,建立了切割器的刚体运动方程。进而联合MSC pastrannastran与ADAMS仿真平台,建立了切割器的刚柔耦合动力学仿真模型,通过仿真得到了切割器的运动规律及动力学特性。运动仿真的低频滤波结果与假设模型的运动规律一致,高频部分表明切割器运动过程中存在较剧烈的振动。同时,仿真得到切割器的受力、动能、刀片应变能等都与运动同规律变化,同时高频波动。总之,切割器低频运动为三角函数规律,同时存在高频振动和瞬时冲击,切割器的设计、评价分析时,柔性变形和振动不容忽视。     

基于ABAQUS旋耕机刀片结构受载有限元分析

应用Solidworks软件建立了1XGJ-160型旋耕机的三维图,并应用Abaqus软件对材料为45#钢的旋耕机刀片进行了有限元分析,由软件后处理模块得到了刀片在工作载荷压强小于70 MPa时的最大应力、应变和位移。分析结果表明,最大应力、应变发生的位置为刀片与刀座连接处的侧面;最大位移的位置为刀片最前端;工作面的最大载荷应小于60MPa;每增加1 MPa工作载荷,最大应变增大8.202×10^-4,最大位移增加0.293 5 mm。仿真试验为旋耕机刀片的优化和选用提供了参考。     

整体式圆锯片的设计与有限元分析

针对沙生灌木切割时存在的变形、振动等问题,设计并建立了整体式圆锯片的有限元模型,采用ANSYS软件对其进行静力分析和模态分析,得到圆锯片在转速1910r/min下的应力、变形分布云图以及前4阶固有频率和振型.分析表明:圆锯片最大变形为4.0210-2mm,相对结构尺寸可忽略,工作应力最大为11.313MPa,远小于材料的屈服极限785MPa;最低固有频率为299.2Hz,远高于圆锯片的转动角频率,其工作稳定可靠,具有良好的动态特性.     

粗纤维粉碎机核心机构的模态分析

针对粗纤维粉碎机在工作过程中因机械振动而发生疲劳失效的问题,采用模态分析理论,利用分块兰索斯法求解得到粉碎机构在自由模态和约束模态下的固有频率和振型,得到粉碎机构的较大形变区域,其模态分析结果表明粉碎机构的主轴轴端、支撑圆盘边缘及切割刀片尖端处易产生较大位移与变形,且变形具有代表性。并得到在约束模态下,粉碎机构在10.25Hz、30.17Hz、96.52Hz、185.36Hz处易产生共振,变形最大区域发生在切割刀片的尖端位置,其变形值为64.769mm。提出可通过适当加粗粉碎机构主轴直径,在支撑圆盘及切割刀片尖端处焊接加强板等方式,以提高其结构刚度,避开其共振点频率,减小因振动产生的变形,为传动方式选用和整机结构改进提供理论依据。     

基于模态分析的果树苗木平茬机切割器分析

针对果树苗木的平茬处理,采用机械圆盘锯切可以提高锯切效率,但平茬要保证切割质量,平茬质量与切割器具有重大关系,切割过程中切割器的振动会造成苗木的损坏。通过分析模态的基本理论达朗贝尔原理及贝塞尔函数,推导切割器的固有频率70.002 Hz,通过简化切割器的运动函数公式得出锯齿与锯盘固有频率的关系,并采用计算机有限元分析圆盘锯的模态参数,得出圆盘锯的一阶极限转速4 539.6 r/min和固有频率75.66 Hz,并将得出的结果为切割器的设计优化提供理论依据和参考依据。通过田间试验测量出发生振动时最大损伤位移值为31 mm,机具在平稳运行时可以有效降低茬口损伤。     

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。     

镗缸孔数控机床主轴部件静动态性能分析

为改善镗缸孔数控机床主轴的静动态特性,提高机床的加工精度。基于赫兹理论研究预紧参数对轴承刚度的影响,并计算出主轴轴承的径向刚度。对主轴部件进行适当简化,运用ANSYS软件建立其有限元模型。进行静力学分析计算出主轴静刚度并校核主轴强度;通过模态分析得出主轴部件的固有频率和模态振型;通过谐响应分析确定主轴的不同部位在特定激振力下位移随频率的响应。分析结果表明:主轴的静刚度为579N/μm,最大应力为22MPa,二者均满足设计要求;主轴的第1、2阶固有频率为801.79Hz,其临界转速为48 107r/min远高于主轴的工作转速,有效地避开共振区域;特定激振力下的谐响应峰值出现在3、4阶固有频率892.08Hz处,而主轴前端在工作频率300Hz处的振动位移仅为0.32μm,不会对主轴造成影响。     

9R-40型揉碎机结构有限元分析——基于ANSYS Workbench

锤片式揉碎机作为一种重要的秸秆饲料加工机械而被广泛地应用在饲料生产作业中。为此,基于有限元软件ANSYS Workbench,对揉碎机转子和机壳进行静力学和模态分析。静力学分析结果表明:揉碎机转子的危险截面主要集中在主轴键槽和轴承颈附近,且最大应力远小于许用应力。模态分析结果表明:由于转子正常工作时的临界转速远大于轴正常工作时的转速,不会引起共振,符合设计要求。机壳的模态分析可确定其模态频率范围,通过优化其结构避免外界激振频率与固有频率接近。通过ANSYS Workbench对揉碎机结构进行有限元分析,为揉碎机整体结构优化设计提供了理论依据。