基于变密度法的油菜割晒机割台机架拓扑优化与试验

为减少履带式油菜割晒机割台在不同工况下的振动,应用Hypermesh软件建立割台拓扑优化空间,利用多体动力学方法建立基于RecurDyn的油菜割晒机虚拟样机模型,获得部件调试工况、转运工况和田间作业工况下割台运动副的动态载荷;采用折衷规划法构建割台静态刚度和动态频率的综合目标函数,根据层次分析法确定各子目标的权重;以体积分数、运动副极大值载荷为约束条件,得到割台空间结构的理想材料密度分布,综合考虑实际工程应用,对优化得到的割台机架进行规则化处理;建立优化后割台机架的有限元模型并开展有限元静力分析与模态分析,对比分析优化前、后割台测点处的振动幅值。结果显示：优化后最大应力值由107.99 MPa下降到65.45 MPa,最大变形量由0.82 mm下降到0.36 mm;前三阶固有频率有不同程度提高,第一阶固有频率提高到24.187 Hz。实际振动测试结果表明,优化后割台各测点振动幅值下降,割台整体振动减小,其中纵向切割器支架振幅值由4.83 m/s2下降到1.49 m/s2。     

基于LMS Virtual.lab水稻插秧机变速箱的动力学特性仿真

【目的】研究并改善水稻插秧机变速箱动力总成结构.【方法】结合虚拟样机与动态仿真技术,借助UG和LMS Virtual.lab软件,根据水稻插秧机变速器的拓扑结构及运动关系,建立关于变速箱的多体动力学仿真模型.通过对变速箱齿轮轴系及变速箱壳体的局部柔性化处理,分析了关于变速箱刚柔耦合的多体动力学特性;利用BDF算法获取了虚拟样机在各挡位下参与扭矩传递的仿真速度与理论值的拟合情况,齿轮系统啮合力的频谱特性以及各轴在各阶振动频率下的应力应变分布情况.【结果】在箱体结构设计时要注意,在壳体与壳体的连接部位和壳体与轴承的连接部位适当加强结构强度,同时在固定点位置以及壳体非连接部位可以适当降低结构强度以节省材料.【结论】成功实现水稻插秧机变速箱的动力学建模与仿真.     

摩擦卷筒的轻量化设计

基于Hyper Works软件建立摩擦卷筒的有限元模型,并在工况下进行静力学分析.建立拓扑优化数学模型,优化摩擦卷筒的结构,使体积最小.优化后,摩擦卷筒的体积减少了9.4%,最大位移为0.43 mm,最大应力为99.99 MPa,满足强度和刚度的要求(最大位移1.00 mm,最大应力113.00 MPa).拓扑优化是实现摩擦卷筒轻量化和节约成本的一个非常有效工具.     

背负式割草机刀盘轻量化设计与试验

针对背负式割草机刀盘轻量化设计问题,选取市场上常见的2、3、40齿锰钢刀盘进行研究。首先运用3维机械制图软件PTC/Creo对刀盘进行数字模型绘制,其次基于拓扑优化变密度法和杂草刈割试验,在6000 r/min极限转速工况下对刀盘结构进行计算机拓扑优化,并对优化前后刀盘应力进行受力分析,3种刀盘优化后质量依次减轻27.5%、10.24%和12.71%,而极限受力大小依次减小11.3%、0.8%和6.8%,得出刀盘质量减轻百分比大于极限受力减小百分比的结论。优化后刀盘模态频率有所增加,抗振性能增强。最后通过田间割草对比试验验证3种刀盘结构优化后割草性能符合行业要求,并得出重割率与刀盘齿数呈正相关,漏割率与刀盘齿数呈负相关的结论。     

背负式割草机刀盘轻量化设计与试验

针对背负式割草机刀盘轻量化设计问题,选取市场上常见的2、3、40齿锰钢刀盘进行研究。首先运用3维机械制图软件PTC/Creo对刀盘进行数字模型绘制,其次基于拓扑优化变密度法和杂草刈割试验,在6000 r/min极限转速工况下对刀盘结构进行计算机拓扑优化,并对优化前后刀盘应力进行受力分析,3种刀盘优化后质量依次减轻27.5%、10.24%和12.71%,而极限受力大小依次减小11.3%、0.8%和6.8%,得出刀盘质量减轻百分比大于极限受力减小百分比的结论。优化后刀盘模态频率有所增加,抗振性能增强。最后通过田间割草对比试验验证3种刀盘结构优化后割草性能符合行业要求,并得出重割率与刀盘齿数呈正相关,漏割率与刀盘齿数呈负相关的结论。     

果园电动履带运输车车架轻量化设计

为实现果园电动履带运输车车架的轻量化,构建车架的有限元分析模型,获取弯曲工况及扭转工况下的车架应力应变分布特点,并进行静态电测试验研究。基于结构优化的方法轻量化设计车架,并对优化后的车架进行有限元校核和模态分析。结果表明,静态电测试验的各测点应力值与模拟计算值基本一致,验证了所构建有限元分析模型的可行性;在满足承载强度及刚度的条件下,轻量化设计后的车身质量减轻8.82%,一阶频率提高11.81%。研究结果为果园电动履带运输车的轻量化设计与结构优化提供了参考。     

基于ADAMS的精密播种机补种机构虚拟设计与分析

以2BJD-4大豆精密播种机配套排种器为研究对象,基于ADAMS动态仿真分析软件,建立了补偿系统的虚拟样机模型,找出了适合补种装置的结构形式和影响性能的结构参数,进行了种子运动轨迹动态模拟和最优化仿真,确定了影响补种质量的3大因素,即:弹簧刚度系数K、电磁铁吸力F和型孔斜度θ,并在给定的条件下确定其最优参数值分别为1.5102 N/mm,49.849 N,-26.52°。根据最优虚拟样机模型试制出物理样机模型并进行试验,结果验证了仿真优化结果的正确性和可靠性。     

串联式混合动力拖拉机分动箱的设计与试验

设计的串联式混合动力分动箱由输入轴、中间轴、输出轴以及轴上齿轮和一对滑移齿轮组成。为减小分动箱体积,同时满足配套旋耕机较大耕深需求,在满足结构、强度、刚度等约束条件下,以分动箱总中心距和齿轮总体积最小为目标函数,建立了分动箱参数优化的数学模型。采用基于改进粒子群算法(PSO)的参数优化策略,优化结果表明,与基本粒子群算法相比,改进后的粒子群算法在收敛速度和收敛精度方面均有明显提高,改进后的齿轮总体积减小了2.9%,优化精度提高了1.5%。分动箱运动学仿真及试验结果表明,优化后的分动箱动力输出轴(PTO)动力性能符合要求,能够满足配套旋耕机的工作要求。     

灌木割灌机传动装置的抗冲击承载特性

以接骨木、水冬瓜、山丁子、榛材、柳木5种灌木树种为割灌对象;在吉林省白山市临江林业局大西林场设置试验场地,规划出25 m×25 m样地共计15个,每个样地的灌木数量为12棵左右,使用测量工具测试灌木的树高、地径、中部及根部的硬度.依据实际运行工况,采用有限元仿真方法优化割灌机齿轮传动装置,提出抗冲击特性分析方法,解析交替啮合齿轮抗冲击特性表征.结果表明:3个方向冲击载荷的作用,垂向加载时产生的冲击应力最大,横、纵向次之,应力较大值出现在上箱体顶板、下箱体侧板、上箱体支撑筋板部位,是齿轮传动装置设计时需要重点考虑的危险区域.     

铝合金桥面板合理断面形式拓扑分析和优化

在简要综述铝合金桥梁桥面板结构形式的基础上,利用ANSYS拓扑技术进行铝合金桥梁桥面板结构形式的拓扑优化分析,得到铝合金桥面板的概念模型;考虑铝合金桥面板的强度和刚度要求以及铝合金挤压生产能力,设计了两种铝合金桥面板,并对所设计的2种铝合金桥面板细部尺寸进行了优化分析.研究表明,采用ANSYS拓扑得到的铝合金桥面板具有足够的刚度,可以满足公路桥梁荷载的要求;不同荷载工况下两种铝合金桥面板的整体刚度比较接近,无竖向支撑的铝合金桥面板的刚度要略大于有竖向支撑的铝合金桥面板.     

拖拉机液压机械无级变速器的特性分析

以东方红1302R拖拉机液压机械无级变速器为对象,建立了其速比与变量泵和定量马达排量比、液压功率分流比、传动效率的关系式,给出各段(挡)工况下的功率流向,分析循环功率存在条件及其对变速机构输出的影响。结果表明:行星排特性参数k是影响液压机械无级变速器特性的主要设计参数,其值应在0.3相似文献   

20×10^4m^3超大型储罐双盘式浮顶性能与设计

针对某20×10^4 m^3超大型储罐用双盘式浮顶提出整体建模的数值计算方案,建立整体ANSYS有限元模型.按照相关标准规定对浮顶正常漂浮工况、两个相邻浮舱泄漏工况、一个边缘浮舱与相邻环向浮舱整体泄漏工况、上顶板250 mm积水工况4种情况下的应力分布和下沉位移进行分析计算.结果表明：上顶板250 mm积水工况为最危险工况,此时浮顶最大应力为123.9 MPa,最大下沉位移422.4 mm.利用有限元计算模型开展以减轻浮顶总体质量为目的的结构优化计算,结果表明：桁架的数量对于浮顶整体质量影响较小,但对于增加浮顶支撑、减小应力水平的影响较大,结构优化应从减小板材厚度方面考虑.（表1,图4,参6）     

8GX-405型自走式灌溉机机架的有限元分析

为了进一步优化8GX-405型自走式灌溉机机架的结构参数,提高其结构强度和刚度,保证整机工作性能,采用ANSYS软件,对机架进行力学模拟和仿真。根据灌溉机的工作条件和要求,在力学简化的基础上,建立了有限元分析模型,给出了静止、极限转弯等不同工况下的载荷和约束边界条件,选用梁单元进行分析和计算,得到了不同工况下结构的位移、应力变化规律,结构危险点的最大应力、最大变形分别为201.15 MPa和48.785 mm。结果表明,采用矩形钢管和板材组成的焊接式机架,强度和刚度足够,能满足使用要求。研究方法和手段可以为同类结构的分析设计所借鉴。     

复式植保机车桥组件静动态特性分析及优化设计

植保机装载药液的流动性和晃动性以及工作田地起伏不平使得植保机工作时受到冲击并振动。作为主要承载件和传力件的车桥桥壳和立柱,其强度、刚度和稳定性直接影响植保机的工作性能。基于ANSYS有限元模型对植保机4种典型工况进行静态特性分析和动态特性分析,得出前6阶固有频率和振型以及桥壳和立柱的薄弱部分。基于Workbench优化模块,采用试验设计和响应曲面法结合的多目标优化,以频率和质量为优化目标,以强度和刚度为约束条件对桥壳进行结构优化,结果表明,优化后的车桥组件在满足强度、刚度要求的基础上,固有频率远离激振频率,总质量降低了24. 1%。     

基于Romax的拖拉机变速器齿轮修形分析

以某拖拉机变速器为研究对象,基于Romax软件分析了齿轮啮合过程中轮齿单位长度最大载荷、传递误差和谐响应。分析结果表明:齿轮啮合过程中传递误差较大,存在较大的啮合冲击,需对齿轮进行修形以改善受力情况,降低噪声,延长齿轮使用寿命;齿向修形后,三个性能指标均有所改善,啮合冲击趋于缓和,振动噪声传递得到削弱,齿轮受力减小,延长了齿轮的使用寿命;但齿廓修形后,轮齿单位长度最大载荷却增加了,啮合冲击变大,齿轮承载能力降低。     

变性椭圆齿轮分插机构的运动特性研究

为研究变性椭圆齿轮行星轮系步行式插秧机分插机构的可行性,分析变性椭圆齿轮传动形式分插机构的结构特点和工作原理。以农业机械现代设计方法为平台,开发出该分插机构的参数优化软件,采用CAD/CAE软件建立虚拟样机模型,分析模型可靠性。结合理论模型和虚拟样机试验,对影响插秧效果的相关参数进行比较,判断其合理性。将该分插机构运用到步行式插秧机宽窄行插秧新的作业方式中,最终通过田间试验验证该分插机构的可行性。     

喷杆喷雾机前悬架上摆臂有限元及疲劳寿命分析

针对YTK850喷杆喷雾机前悬架上摆臂在多次作业后易出现疲劳失效的问题,通过建立喷杆喷雾机前悬架上摆臂的力学模型,计算出上摆臂在不平路面、转向、制动工况下的受力情况,得到理论的载荷数据,基于Workbench软件建立上摆臂的有限元模型,得到3种典型工况下的应力。结果表明,上摆臂的最大应力点出现在不平路面工况时减震器下安装支座与右前侧圆管连接处,应力最大值为130.12 MPa,变形量最大值为0.29 mm;利用试验得到的载荷数据,对前悬架上摆臂在不平路面工况下进行疲劳寿命分析,得到前悬架上摆臂疲劳寿命和安全系数分别为0.36年和1.79;通过对上摆臂进行优化,确定圆管外径为33 mm时,最大应力减小至94.17 MPa,最大变形量减小至0.098 mm,寿命提高到0.51年,安全系数提高到2.50,为喷杆喷雾机悬架系统的合理设计提供一定理论依据。     

新型林木联合采育机前车架的设计与优化

参照CFJ30林木联合采伐机对ZL30型装载机前车架进行改装,设计出适合我国林地工作的采育机前车架,利用SolidWorks建立前车架虚拟样机模型,并开展基于CosmosWorks的有限元分析与结构优化.优化后,在保证结构可靠性的同时,前车架减轻了78 kg,缩少了0.01 m3,有效地降低了制造成本.     

拉床构件的有限元分析及拓扑优化设计

利用有限元分析和拓扑优化技术,对拉床墙板结构进行了优化设计。建立墙板结构的有限元模型并进行前处理,结合墙板的实际工况,分析其应力应变分布和前四阶模态情况。利用LMS振动测试系统,测得了墙板的试验模态,将试验模态的各阶固有频率以及振型与有限元分析结果进行对比,二者具有良好的一致性。以改善墙板的静动态特性为目标进行拓扑优化和二次设计。分析结果表明,优化后的结果有更低的应力水平和更小的最大变形量,同时有更高的一阶固有频率,实现了设计目标。     

小型电动汽车车架轻量化设计与优化

小型电动汽车的车架是支承驱动系统总成及部件的关键结构,要确保其强度和刚度符合要求。使用CATIA软件对小型电动汽车车架进行三维建模,通过ANSYS Workbench进行有限元分析,研究车架在弯曲工况和扭转工况下的变形和应力,并进行模态分析。研究结果显示,设计的车架符合要求且存在轻量化优化空间,通过对车架进行改进优化,最终减重达13.9%,基本实现了车架轻量化目标。