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以典型的农业污水脱离机——带式压滤机的机架作为研究对象,应用SolidWorks软件对机架进行三维建模,并通过ANSYS Workbench有限元软件对机架进行结构力学分析。通过对比2种工况下(空载和负载)机架结构强度,对机架进行轻量化设计。优化后在负载工况下机架最大形变量由1.29 mm变为1.96 mm,最大应力由118.89 MPa提高到184.67 MPa,小于材料屈服极限,满足安全要求。更重要的是,机架的质量减低了13.05%,节约了制造成本,降低了动力输出,更好地满足节能、低碳、环保要求。通过模态分析法分析了轻量化机架在外部激励源电机作用下不会产生共振现象。 相似文献
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【目的】获得具有良好静动态特性的智能烟叶采摘机机架结构,确保烟叶采摘机械在定位和摘取过程中的精确性和稳定性。【方法】课题组应用CAE技术对机架进行了静力学分析和模态分析,并根据变形量、模态振型、模态频率以及应变能密度等数据结果对机架薄弱环节进行了优化设计。【结果】优化后的机架相比优化前的机架最大变形量由0.30 mm降低到0.13mm,优化百分比达到了56.7%;一阶模态频率从15.55 Hz提高到了33.47 Hz,优化百分比为115.2%;二阶模态频率也有较大提升,从26.05 Hz提高到39.22 Hz,优化百分比为50.6%;其余低阶模态也均有不同程度的提升。【结论】该研究结果有助于保障自动化、智能化控制的烟叶采摘机械的实施效果,并为烟草种植业带来更好的效益和发展。 相似文献
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木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,机架必须具有良好的结构与力学性能。本文以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对机架进行静力学分析、约束模态分析以及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第一阶模态频率提升3.60%,机架质量减轻8.76%,最大变形减小5.08%,较好的达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计提供参考。 相似文献
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为提高小麦联合收割机的使用寿命、降低收割作业过程中产生的共振,基于ANSYS分析理论,对易产生共振的核心装置进行三维系统建模和优化设计。通过分析联合收割机工作机理及运动特点,根据机械振动理论和激振频率模型,利用UG软件,选取收割机的机架和收割系统作为研究对象,对其进行结构优化后得出三维系统物理模型,并导入ANSYS分析软件进行模态求解分析得出前4阶振型。从振型图可知:优化设计较好避开了共振点。振动试验结果表明:有限元计算的固有频率与振动试验值误差在±8%范围内,机架与割台质量分别降低15. 3%和8. 8%。由此验证了三维系统建模参数设计的合理性与可行性,从而为类似收割机的振动分析提供思路与参考。 相似文献
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针对残膜回收机的整机振动强烈、机架开裂等问题,运用ANSYS Workbench19.0软件对残膜回收机的机架进行静力学分析和约束模态分析,研究机架的静力学特性和模态特性,获得机架的固有频率、振型、阻尼等参数,并在此基础上采用正交试验设计的方法,以机架的左右边板厚度、主连接梁管厚、副支撑梁宽度为试验因素,第1、2阶固有频率为试验指标对其进行结构优化。当机架左右边板厚度为12 mm、主连接梁管厚为6 mm、副支撑梁宽度为70 mm时,机架的第1、2阶固有频率50.747 Hz、53.557 Hz不在外部激励频率范围（0.833~40 Hz）内,并且优化后的最大应力值降低3.295 MPa,优化前的最大振幅为17.642 mm,优化后的最大振幅为12.719 mm,降低了4.923 mm,有效避免共振现象的发生,优化前后的机架均满足刚度和强度要求。该研究可以为残膜回收机的机架设计、可靠性研究上提供理论参考。 相似文献
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木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,播种机的自动排种装置机架必须具有良好的结构与力学性能。以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对自动排种装置的机架进行静力学分析、约束模态分析及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第1阶模态频率提升3.60%,机架质量减小8.76%,最大变形减小5.08%,较好地达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计与优化提供参考。 相似文献
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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。 相似文献
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联合收获机底盘机架是整机的主体支撑结构，其质量直接影响收获机的作业性能。为此，以某履带式联合收获机底盘机架作为研究对象，在保证其刚度、强度的前提下对其进行轻量化研究。通过采用有限元分析软件Ansys Workbench建立底盘机架的有限元模型，对其进行模态分析和4种不同工况下的有限元分析；然后，以底盘机架梁的厚度为设计变量，结合空间填充设计(Optimal Space-filling Design)设计方法以及Kriging近似模型模拟计得出设计变量之间的响应关系；最后，综合考虑机架质量、最大应力、最大位移等性能指标，利用遗传算法对底盘机架进行了多目标优化。结果表明：联合收获机底盘机架质量减少24.98kg,且机架的强度、最大应力、最大形变均满足设计要求，获得较好的优化效果，为联合收获机底盘机架的结构优化与设计提供参考。 相似文献
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1MSF-3型残膜回收机机架的设计与优化 总被引：1，自引：0，他引：1
1MSF-3型残膜回收机的主要承载部件是宽幅可折叠式机架,其强度和刚度直接影响了残膜回收机的正常作业。为此,首先利用Solid Works软件建立宽幅可折叠式机架三维参数化模型,并将模型导入ANSYS Workbench中进行静态特性分析,获得其在作业情况下的等效应力及等效位移云图;其次,基于AWE环境下的Design Explorer模块,采用DOE方法 ,以宽幅可折叠式机架中的各个梁横截面尺寸作为设计变量,以应力和位移为限制条件,质量作为优化指标对机架进行多目标设计优化。结果表明:优化后机架质量减少了10%,满足力学性能要求;机具结构的设计合理,为残膜回收机的设计提供了理论支持。 相似文献
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安留学李丽君焦学健 《农业装备与车辆工程》2022,(10):167-170
为研究打浆机承载机架的可靠性,对机架进行有限元分析。通过应变电测试验,验证了有限元模型与仿真计算的可靠性;通过静力学分析,校核了机架在平稳运输状态下的强度、刚度;对机架的主要组成部件进行了多目标尺寸优化,并依据优化结果进行了改进,改进后的机架在满足强度、刚度要求的前提下减轻了8.07%,同时简化了结构,减少了焊接工序,达到了机架轻量化的目的。 相似文献
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为降低1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架正常工作时的共振,使其具备良好的动态特性,利用UG软件建立机架模型并进行模态分析,得出机架前6阶模态的固有频率、形变量、极值和振型等特征,分析外部激振频率,使机架固有频率远离外部激振频率段,对机架前横梁、后横梁、铲柄保险安装座板、侧板的结构参数进行优化,通过四因素三水平正交试验,确定了机架最优结构参数组合为:前横梁厚度10 mm,后横梁厚度10 mm,铲柄保险安装座板厚度10 mm,侧板厚度14 mm。试验结果表明:1SG-230型甘蔗深松旋耕联合作业机机架优化后质量减少了10.7%,1阶固有频率由27.365 Hz提高至34.683Hz,共振频率段最小值比变速箱激振频率高10.14 Hz,减小了机架发生共振的可能性,动态特性良好。 相似文献
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全架式履带拖拉机的机架,直接关系着整机的质量,是整机的关键核心件之一。针对机架复杂程度高,关联因素多,设计理论依据不足,基础研究较薄弱的问题,以902履带拖拉机机架为例,根据机架承载功能特点,分解为行走梁、上平面架和前后桥三大模块进行设计,找出设计数据依据,计算选取整机重量、重心、行走梁长度、轨距、前后桥高度等系列重要参数,整机稳定性、通过性符合要求,为满足市场多样化需求,快速参数优化、模块化设计提供参考。并对受力最恶劣的上平面架进行变截面板料成型设计和发动机浮动联接等优化改进,在颠簸条件作用力下,最大应力从290.84 MPa降低至193.44 MPa;最大变形从6.262 mm降低至2.467 mm。样机进行极限试验,机架产生的最大变形量为3.1 mm,小于设定要求值3.5 mm,机架开裂问题得到基本消除。 相似文献
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果园开沟施肥机机架优化设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为提高果园开沟施肥机的动态作业性能，避免共振的发生，同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性，对其机架进行多目标优化设计。首先，建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次，通过模态分析，得出机架的固有频率及振型，研究其对整机动态性能的影响，将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析，得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度，将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量，将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求，将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础，构建机架多目标优化的数学模型。然后，基于Hammersley抽样方法，按约束条件选取42组试验样本进行试验设计，并计算其对应的目标值。根据试验设计结果，选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中，一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974，质量响应面模型的决定系数R2=0.9999，均大于拟合模型要求的精度0.9，拟合精度较高，满足设计要求。最后，基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz，提高了8.25%，且远离拖拉机的输入频率35Hz；优化后质量为389kg，满足在提升一阶模态频率下，质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%，提升效果明显，满足果园开沟施肥生产要求。 相似文献
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以2CM-2型起垄式木薯种植机机架为研究对象,采用UG软件建立了机架的有限元模型,利用NX NASTRAN解算器进行了机架的模态特性分析,确定了机架前6阶模态振动固有频率范围、振动位移最大值和主要振型特征,明确了机架发生共振的情况,并进行机架拓扑优化。研究结果表明:优化后木薯种植机机架的前6阶模态固有频率为30.778～120.965 Hz,避免了路面激振频率与固有频率发生重叠共振,机架优化合理,动态特性良好。本研究为2CM-2型起垄式木薯种植机机架的优化改进提供理论参考依据,对提高木薯种植机机架的使用寿命具有重要意义。 相似文献
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《中国农机化学报》2021,(5)
为优化自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机质量及作业功耗,探究随机振动对整机疲劳寿命的影响,采用基于遗传算法的多目标优化、振动试验和基于功率谱密度(PSD)的随机振动疲劳计算等方法对机架进行轻量化设计和疲劳寿命分析。首先通过振动试验获得典型测点的加速度功率谱密度,再将其作为随机振动载荷添加到有限元中进行随机振动响应分析,最后计算出该载荷机架的疲劳寿命。结果表明,优化后使机架的在保证结构强度的基础上质量减轻19.6%,当随机振动频率为47.814 Hz时,机架的功率密度谱最大响应值为6.66e-7 m~2/Hz,随机振动载荷下烟秆拔秆破碎机的振动疲劳寿命约为3.65年。 相似文献
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《中国农机化学报》2017,(8)
打捆机在稻、麦、玉米等秸秆收集方面有着很高的效率,但国内打捆机存在体积较大和重量较重缺陷,本文通过完成对与联合收割机配套的打捆机机架轻量化设计来解决这一问题。首先,利用有限元软件对机架进行静力学研究分析,详细分析机架主要零件尺寸对机架总质量的影响,从而在满足静强度的前提下确定初步优化设计方案。其次,根据静力学分析的初步结果,对机架进行模态分析,通过不断修改尺寸,确保机架的固有频率远离发动机的激励频率。最后,通过瞬态动力学分析,分析优化模型的加速度响应,确定最优方案,确保机架在同时满足静强度、固有频率,以及减振等三个要求的前提下,质量最小。通过本文的研究,与原始设计相比,总质量减轻15.51%。 相似文献