施肥机有限元模态分析与结构优化

针对所设计的2SF–0.6型施肥机,利用Simulation软件对其关键部件进行静态有限元分析与优化,得到了肥料箱箱体壁厚取值为1 mm、输送转轴上的搅拌器直径6 mm、机架的矩形钢管厚度2 mm;对施肥机进行模态分析表明,输送文献转轴与抛撒转轴的转速取值应避开975.84~1 463.76 r/min,优化后整机的10阶模态频率均远离外部激励振源的回转振动频率20.33 Hz,可以有效避免共振的产生。     

基于Solidworks的果园施肥机中螺旋投料系统设计

针对果园施肥机工作要求以及投送物料特性,设计一种卧式等螺距螺旋给料搅龙。对装置进行理论计算,并开发设计"螺旋搅龙快速计算系统",简化设计流程,完成螺旋直径为90 mm、螺距为72 mm、螺旋轴外径为36 mm、螺旋转速为85 r/min的给料搅龙设计;使用Solidworks进行三维实体造型,利用Solidworks simulation进行三维实体的静力与模态分析,最大应力小于屈服应力,螺旋给料搅龙第一阶频率,即基本频率为336.59 Hz,满足设计与使用要求。本研究将提高果园施肥机的工作可靠性与稳定性,并可为其他螺旋输送机构的设计提供参考。     

刮板式花生脱壳机转轴部件的模态分析

以刮板式花生脱壳机的转轴部件为研究对象,利用三维设计软件SolidWorks对其进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态分析,得到了转轴部件的固有频率和振型,为进行谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计奠定了基础,并分析了皮带轮对转轴部件固有频率和振型的影响.结果表明,皮带轮对转轴部件有较大的影响,在实际的工程应用分析中,应加以考虑,转轴部件的工作频率和皮带传动引起的振动频率都远离其第1阶固有频率,因此不会对转轴部件的共振产生影响.     

螺旋式输送装置参数优化研究

为了提高农业纤维物料螺旋式输送装置的输送性能,降低输送功耗,提高生产率,利用MATLAB软件对比功耗数学模型进行单变量优化分析,并结合试验验证了理论分析的一致性。试验结果表明:螺旋式输送装置输送性能最佳的取值范围是:喂入量30～70 kg/min、螺距300～355 mm、螺旋轴转速97～137 r/min。以比功耗作为输送性能评价指标,采用3因素3水平的Box-Benhnken响应面分析法进行参数优化试验,得到了影响比功耗各因素的主次顺序:喂入量、螺距、螺旋轴转速。以比功耗最小为优化目标,利用Design-expert的优化模块对试验结果进行分析,确定出各因素对指标影响的最佳参数组合:螺距335 mm、螺旋轴转速117 r/min、喂入量30 kg/min,输送性能优化后比优化前提高了8%,上述成果满足预期设计目标,可为螺旋式输送装置的参数优化和结构改进提供一定的参考和指导。     

基于ANSYS的9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构模态分析

针对秸秆揉丝机在工作过程中振动显著的缺陷,对9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构采用Solidworks2012建立三维模型并运用ANSYS有限元方法进行模态分析,提取前10阶固有频率和模态振型,验证了锤片机构受迫旋转振动下的激振频率76Hz小于低阶模态频率578Hz,锤片机构不会因质量偏心产生共振.研究表明,圆盘在各阶模态中振动相对较大,因此对圆盘进行改进,将其厚度由原设计的3mm增至4mm,以增大其刚度,改善工作稳定性.对改进后的结构进行模态分析.结果表明:改进后2~10阶固有频率增加,各阶模态振动形式基本不变,相对位移量减小,振动降低,优化效果明显.研究同时为秸秆揉丝机的进一步振动分析(如谐响应分析、谱分析等)提供了参考依据.     

小区小麦育种收获机机架模态分析及结构优化

【目的】减小小区小麦育种收获机工作过程中的振动对其作业可靠性、育种试验结果测定产生干扰.【方法】利用Solidworks软件对育种收获机机架进行参数化建模,结合有限元分析软件ANSYS Workbench提取出机架的前10阶固有频率和模态振型,在对比分析外部激振频率与机架固有频率特点的基础上,找出引起机架共振的环节,并对机架进行结构优化以避免共振现象的发生.【结果】当机架横梁厚度由3.0mm减为2.6mm,竖梁厚度由3.0mm减为2.8mm,圆杆直径由25mm减为21mm,板件厚度(包括侧板和底板)由1.5mm减为1.1mm后,优化机架的固有频率均有效避开了收获机各外部激振频率范围.【结论】该研究可以为小区育种收获机机架结构的设计与优化提供参考.     

基于模态的联合收获机车身框架振动特性分析与结构优化

以某联合收获机主机车身框架为研究对象,采用有限元柔性体技术创建车身框架的有限元柔性体模型,并在其基础上进行模态分析与计算。结果表明,车身框架的第一阶模态频率为7.29 Hz,与收获机正常工作时割刀的激励频率(7Hz)接近,易发生共振,且对人体舒适性影响最大。为了调整收获机车身框架的固有频率,以避开外部激振频率范围,采用HyperMesh软件对收获机车身框架柔性体模型进行尺寸优化和拓扑优化,结果表明,尺寸优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29 Hz提升至8.63 Hz,车身框架质量下降了0.006t;拓扑优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29Hz提升至8.49Hz,车身框架质量下降了0.107t。拓扑优化与尺寸优化均可使收获机车身框架固有频率避开外部激振频率范围,但综合考虑优化设计的目标与生产制造成本,采用尺寸优化技术对收获机车身框架进行结构优化更为适合。     

足尺中密度纤维板振动模态分析

为了利用振动法无损检测足尺中密度纤维板整板的弹性模量,对足尺中密度纤维板的振动特性进行研究。为了求解足尺中密度纤维板在自由振动下的模态参数,对3种厚度的足尺中密度纤维板,分别进行计算模态分析和试验模态分析,并对其自由振动形式下,前3阶模态振型和频率进行对比和分析。结果表明:1)3种不同厚度的足尺中密度纤维板表现出了相同的振动模态形式:第一阶、第二阶振型都是沿着长度方向的弯曲振动,第三阶振型则是沿着宽度方向的弯曲振动;2)计算模态分析和试验模态分析所得到的频率结果有一定的差距,其中,第一阶模态计算频率稍小于试验频率,第二和第三阶模态计算频率均大于试验频率;但计算模态频率与试验模态频率间有很好的相关性,决定系数达到了0.981 6。     

新型钢结构模块自锁解锁式连接节点有限元分析

针对提出的新型钢结构模块自锁解锁式连接节点，通过ABAQUS有限元软件建立了节点精细化有限元模型，进行了节点在拉力作用下的静力性能分析。通过参数化分析研究了插头颈宽、旋转卡笋颈宽和转轴直径3个参数对节点破坏模式及抗拉承载力的影响规律，提出了节点设计的建议取值。结果表明：影响新型自锁解锁式连接节点的抗拉承载力的关键因素为转轴直径；在转轴直径不超过10 mm时，增大直径大小有利于提高节点屈服承载力。     

基于Ansys Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

我国东部冬季水汽输送年代际变化

利用NCEP/NCAR提供的1948~2011年全球逐月分析资料,对月平均资料进行整层积分并通过EOF方法,研究我国东部冬季水汽输送的特征。结果表明,我国东部12、1、2月份水汽输送在纬向上均为西风方向的水汽输送,异常大值区位于太平洋一带;在经向上12、1、2月份水汽输送均为南风方向的水汽输送,异常大值区位于云南一带。第1空间模态,12、1月份在105°E以东水汽输送的方向分别为东南风、东北风方向的平流输送,2月份在120°E以东水汽输送的方向为东南风方向的平流输送;第2空间模态,12月份在110°E以东、1月份在90°E以东的水汽输送的方向均为偏南风方向的平流输送,2月份在105°E以东水汽输送的方向为西南风方向的平流输送;第3空间模态,12月份在105°E以东水汽输送的方向为西南风方向的平流输送,1月水汽输送在东南地区是西南风方向的平流输送,2月份在95°E以东水汽输送的方向为偏南风方向的平流输送。前3个模态时间序列表明我国东部水汽输送存在明显年际年代际变化。     

基于ANSYS的双侧果园开沟机机架模态分析与结构改进

在双侧果园开沟机机架设计过程中,针对机架强度和刚度问题,利用Creo软件对机架固定段和折叠段进行参数化实体建模,导入到ANSYS Workbench中对机架进行有限元模态分析,得到其前6阶频率和振型,并进行结构性能分析。以结构强度及刚度为优化目标,以低阶模态频率和振动幅度为参考标准,针对固定段机架提出该机架结构的改进方案,采用增添桁架、消除焊接残余应力的方法增加其可靠性。结果表明:改进后的固定段机架前6阶固有频率范围为52.884～135.770Hz,最大变形量为0.055 724mm,其低阶模态频率和振动幅度得到有效改善,机架的整体刚性有了很大改进,满足设计要求。模态试验表明,有限元模态分析与模态试验结果的固有频率最大误差百分比为0.857%,振型基本一致。田间验证试验表明,应用改进后的机架进行开沟作业,作业质量完全符合NY/T 740―2003田间开沟机作业质量标准规定,性能稳定,满足果园开沟机的园艺要求。     

三自由度超声电机定子的优化设计

研制了一种基于两个弯振模态和一个纵振模态 ,可分别绕 x,y,z轴转动的圆柱 -球体三自由度超声电机。从电机设计的角度讲 ,使电机的定子具有合适的工作模态是至关重要的。在通常情况下 ,人们往往采用试凑的办法来满足其工作模态的要求。但“试凑法”是经验性的 ,不仅耗时多 ,效率低 ,而且有可能得不到满意的结果。为此 ,本文建立了定子的优化设计数学模型 ,在 MATLAB环境下编写了相应的优化设计程序 ,并根据其优化设计结果 ,设计和制造了定子和电机的原型样机 ,其外径为 2 0 mm,长度为 67mm,重量为 1 5 7g。实验结果表明 :电机定子的模态频率和振型满足设计要求 ,并与优化结果相吻合。故本文提出的优化设计方法是可行和有效的 ,并可大大提高设计效率     

4LL–1.5Y型联合收割机割台的振动特性

运用有限元软件ANSYS workbench仿真分析4LL–1.5Y型联合收割机割台,得到割台机架前6阶模态频率和模态振型,结果表明,割台在受振动时易产生变形的部位是割台机架的两侧壁和割台机架进口处的底板。利用三轴加速度传感和Co Co–80动态信号测试分析系统,分别测得割台机架关键部位的加速度信号,对比非田间作业试验发动机空转、整机运转(不行走)分别在怠速(700 r/min)、中速(1 200 r/min)、高速(1 800 r/min)和田间作业不同工况下各方向的加速度,各测点水平方向加速度是其他2方向的2~4倍,表明割台的振动主要以水平方向振动为主,其中倾斜输送器受振动比较严重,加速度最大值高达97.28 m/s2。对比有限元分析与振动试验结果发现,对割台振动影响较大的激励频率(20、22 Hz)几乎都出现在割台机架的模态频率(18.679 Hz)附近。     

铲筛式农田石块捡拾收集机仿真与试验

针对农田表层土壤中含有较多石块容易造成水土肥流失,影响作物生长以及降低触土农业机械使用寿命的问题,设计一种铲筛式农田石块捡拾收集机,捡拾并收集土壤表层0～350mm深度范围内的石块,应用离散元法和田间试验对机具工作参数进行优化。采用EDEM软件对输送分离筛与石土混合物的相互作用过程进行数值模拟,设计Box-Behnken仿真试验研究输送分离筛的3个工作参数（线速度、振幅和振频）对石土筛分、输送过程的影响,并以收集箱内石土混合物的含土率为评价指标,对输送分离筛的工作参数进行优化;以仿真优化的工作参数进行田间试验,验证机具的作业性能,并将仿真优化结果与田间试验结果进行比较。结果表明：1）振幅、线速度和振频对含土率影响显著,含土率随线速度增大而增大,随振幅和振频增大而减小,线速度与振幅对含土率具有显著的交互影响作用,三者对含土率的影响依次减弱;最优参数组合为,线速度1.6m/s、振幅35.5mm、振频10.67Hz,该条件下仿真试验的含土率为7.17%;2）最优参数组合下田间试验的含土率为10.73%,与同条件下仿真试验结果差异较小,说明仿真优化的工作参数准确、可靠;田间试验的石块漏捡率为4...     

谷物水分仪采样机构的试验研究与参数优化

针对目前谷物水分仪相关研究较少且测量精度不高等问题,通过试验对水分仪采样机构进行了参数优化。首先利用实验室电烘箱法对水稻各个水分梯度的实际值进行标定,运用水分测定值与实际值相对比的方法,以平均相对误差为指标,分别对输送辊螺距、碾压辊花纹以及电机转速进行了单因素试验;在单因素试验的基础上,运用L9(34)正交表进行了正交试验,得出3因素的主次因素顺序与最佳因素排列组合。研究表明:影响水分值测定的主次因素顺序是电机转速、碾辊花纹和输送辊螺距。电机转速225 r/min、碾压辊花纹为网纹m0.4、输送辊螺距8 mm时为单因素试验最优值。最佳因素组合是C_2B_3A_1,即电机转速为225 r/min、碾辊花纹为网纹m0.4、输送螺距为8 mm。     

红枣收获机骑跨式机架的优化设计

为提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以机架为研究对象,建立有限元模型并进行静力学分析和模态分析,根据分析结果以机架的最大变形量和质量为优化目标,机架各构件的厚度为设计变量,利用design-expert统计学软件进行响应曲面设计,获得24组最优设计点,结合ANSYS软件计算各设计点的结果,并对试验方案进行响应曲面分析,获取机架各构件厚度的最优参数组合;对最优化机架进行模态分析,并与各激励频率范围进行比较,验证减振效果。结果表明,优化设计后机架质量降低11.17%,30 Hz时最大变形量减小79.848%,由14.773 mm变到2.977 mm,明显改善了机架的振动特性。     

转轴产生振动的原因分析

1转轴产生低频振动 1.1不平衡引起低频振动 转轴上安装的皮带轮,如果在铸造时铸件内有大量的气泡、材质缺陷或辐板厚度不均、装配孔偏心、皮带轮有损伤等都会造成轴上质量分布不均,在作旋转运动时导致转轴振动.由于不平衡引起转轴低频振动的最大特点是振频一般与旋转频率相同.     

揉碎玉米秸秆螺旋输送装置参数试验优化

针对农业纤维物料螺旋输送装置输送功耗大、效率低的问题,以比能产量和功耗为输送性能的评价指标,采用Box-Behnken响应面试验方法进行试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,并以比能产量最大,功耗最小为优化目标,对影响螺旋输送性能的结构与工作参数进行优化。结果表明,当螺距为300～355mm,螺旋轴转速100～140r/min、喂入量30～70kg/min时,螺旋输送装置能满足较高效率较低能耗输送要求;各因素对比能产量影响的主次顺序为:喂入量、螺距、螺旋轴转速;影响功耗的主次顺序为:喂入量、螺旋轴转速、螺距;螺旋输送装置优化参数组合为:螺距325mm,螺旋轴转速100r/min,喂入量30kg/min。优化后螺旋输送装置的比能产量为0.084 6kg/W,较优化前提高了4.96%,功耗为439.781W,较优化前降低了2.44%。     

玉米根茬收集装置的模态分析及试验研究

基于TRIZ创新理论研究了一种具有捡拾、输送、脱土和收集多功能的玉米根茬收集装置,通过分析与研 究,建立了玉米根茬收集装置的三维实体模型,采用有限单元法进行模态分析,计算得出了玉米根茬收集装置前 20阶固有频率和主要振动特征,并对玉米根茬收集装置进行了模态试验研究,采用频域和时域相结合的模态参数 识别方法获得了装置的固有频率,应用计算模态与试验模态相结合的方法分析玉米根茬收集装置的振动特性,为 进一步研究其动力学性能与结构优化设计提供了一定的依据.