深松铲柄的有限元分析与优化

深松铲作为深松机具的主要部件,其品质直接影响深松效果乃至整机的作业性能。应用三维参数化建模软件INVENTOR对市售主流深松铲柄进行了三维实体造型,采用有限元分析软件ANSYS对其变形和应力进行了分析,结果表明,其强度、刚度能够达到设计要求,但铲柄下端存在细微变形,且铲柄与铲尖连接处存在应力集中情况。针对上述分析结果,对铲柄进行了优化设计。     

1GSZ-350型联合整地机铲柄力学分析

为了研究深松铲的疲劳特性和减少土壤对铲柄的阻力,采用模拟试验方法,对深松铲铲柄进行了力学分析和校核。分析结果表明：深松铲柄的中部动刚度较小,属刚度薄弱区。因此,对深松铲柄和机体连接的部分进行了改进,增加了铲柄的刚度和改进了连接架的结构。     

行间深松机的深松铲设计及有限元分析

深松耕法是一种新的土壤耕作方法,其有打破犁底层,加深耕作层,改善耕层结构、提高土壤蓄水保墒、抗旱耐涝的作用。针对东北地区常年作业土壤耕层较浅、土壤板结的问题,设计了一种行间深松机,并运用Solid Works软件对其深松铲进行三维建模。同时,运用ANSYS Workbench软件对深松铲进行有限元分析,主要包括静力分析、模态分析、等效应力和全位移分析。结果表明:深松铲的应力主要集中在铲柄与机架连接的位置,而且最大应力为38.72MPa;模态分析表明:振动频率间隔较大且不会发生共振。研究成果为深松铲的改进设计提供了参考。     

基于狗獾爪趾的仿生深松铲结构设计与试验

针对现有深松铲存在的耕作阻力较大及能耗较高等问题,利用仿生学原理将狗獾爪趾的曲线应用到深松铲的结构设计中,设计了一种铲柄刃口为多项式曲线、铲尖为圆弧形的新型深松铲。为研究其耕作效果,将所设计的深松铲与国标深松铲进行了室内土槽对比试验。试验结果表明:在相同的深松试验条件下,仿生深松铲比国标深松铲的耕作阻力减小了13.33%~21.72%,仿生深松铲减阻效果明显;仿生铲柄与国标铲尖组合比国标深松铲耕作阻力减小了3.01%~7.61%,仿生铲尖与国标铲柄的组合比国标深松铲耕作阻力减小了7.67%~16.9 7%,仿生铲尖的减阻效果显著于仿生铲柄的减阻效果。     

基于CATIA的深松铲参数化设计系统开发

为满足不同土壤环境下深松铲设计的要求,以深松铲为研究对象,运用Visual Basic编程语言对CATIA软件进行二次开发,建立人机交互界面,开发了深松铲及铲柄设计的参数化设计系统.该系统能在自动生成三维模型的基础上,完成虚拟装配,并自动生成工程图.研究表明,参数化设计可以提高设计效率,节省设计成本,具有很好的参考和实用价值.     

仿生偏柱式减阻深松铲设计及离散元仿真分析

过大的深松阻力是限制深松作业效果及深松机推广的重要原因之一,而深松阻力主要由深松铲引起,因而改进其结构、减小其作业阻力将有助于节能降耗及深松作业的推广。以善于挖掘的竹鼠及蚁狮幼虫为仿生对象,应用三维扫描仪对竹鼠爪趾及蚁狮幼虫进行结构获取,建立竹鼠爪趾及蚁狮幼虫背部的三维曲面。应用逆向工程原理提取优异的挖掘曲线,据此建立偏柱式深松铲三维模型。以深松深度、深松铲宽度及深松铲入土角为设计目标,设计出3种仿生偏柱式深松铲,并提出一种偏柱式深松铲铲柄的设计方法。应用EDEM软件对深松阻力进行模拟可知,深松铲铲柄及铲尖的仿生设计可有效减小其深松阻力,最大可减阻12.92%。仿生偏柱式深松铲设计将为深松铲结构优化提供新的设计思路。      

基于ANSYS Workbench的中型深松铲仿真分析与研究

利用UG三维实体建模软件建立中型深松铲的三维几何模型,将建立好的几何模型导入ANSYS Workbench有限元分析软件,建立对应的有限元分析模型;对其进行稳定载荷状况下的静力分析,得到中型深松铲的变形和应力分布情况;对其进行模态分析,得到中型深松铲的固有频率和振型。改变中型深松铲结构材料和约束位置,与原静力分析和模态分析结果对比,结果表明:中型深松铲采用65Mn材料、螺栓固定约束和前端面约束的方式能有效提高其强度,降低铲柄的应力变形,固有频率较先前得到提高,且各阶固有频率间隔增大,抗外界破坏能力增强,为中型深松铲的实际应用和优化提供理论依据。     

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。     

可拆装式凿型深松铲的设计及有限元分析

针对我国南方地区土壤粘性大加重常规深松铲工作阻力的问题,研制一种入土性能好、工作阻力小的凿型深松铲,并通过改进凿型铲刀的边缘形状和入土角度、铲柄的形状曲线来实现。同时,借助ANSYS Work bench对设计的铲刀进行结构静力学分析,结果表明:在最大耕深的条件下,深松铲最大应力和应变分别为378.82MPa和0.0019mm,小于深松铲所选材料的屈服强度。这表明,设计合理,可为南方深松铲的设计提供可行方案。     

滑切型自激振动减阻深松装置设计与试验

针对长江中下游地区黏重土壤深松作业阻力大的问题,基于滑切和自激振动减阻的原理,设计了滑切型自激振动深松装置。对滑切型铲柄的滑切角及刃口角进行了分析及参数设计,通过有限元分析,表明铲柄强度符合设计要求,自激振动弹簧采用内外双弹簧以减小自激振动装置的结构尺寸。土槽对比试验表明,固定连接方式滑切型深松铲在各速度下相对于传统弧形深松铲减阻7. 79%～8. 81%,自激振动连接方式滑切型深松铲在各速度下相对于传统弧形深松铲减阻15. 45%～20. 05%。田间性能试验表明,深松后各深度下土壤坚实度下降显著,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度下土壤坚实度分别减小78. 18%、56. 08%和62. 72%;深松后各深度下土壤容重下降14. 66%～20. 81%,土壤含水率在0～10 cm略有下降,在10～20 cm和20～30 cm略有上升;土壤扰动系数均值为60. 8%,土壤蓬松度均值为11. 9%;深松深度及其稳定性系数符合行业标准,滑切型自激振动深松装置作业质量总体满足作业要求。