谷物联合收割机脱粒机机架有限元分析及优化

发布时间：2020-09-16 08:09

　　脱粒机机架是谷物联合收割机上重要的承载装置,承载着来自脱粒系统、清选系统、底盘系统的各种载荷及所引起的振动。因此,机架具有良好的结构特性对整个收割机的产品质量有着重要意义。随着现代制造业的发展,对收割机的性能要求越来越高,传统的设计分析方法有很大的局限性,很难满足现代农业机械的设计要求。随着有限元技术的不断发展,为我们解决此类问题提供了十分有效的方法。运用有限元法,能够全面的对相关产品进行全面的分析与评价,有助于提升研发效率,确保产品的质量与可靠性。有限元法在国外已得到了广泛的运用。本文以星光公司某型号的谷物联合收割机为研究对象。根据其实际结构,运用Pro/E软件建立机架的三维模型,并通过与有限元分析软件ANSYS Workbench的接口,将模型导入有限元分析软件中,建立机架的有限元模型。对机架进行有限元静力学分析,研究了收割机各个装置之间的动力传递路线,计算了由齿轮传动、齿链传动所产生的附加载荷。结合各装置的实际安装位置,机架的约束条件,确定了机架静力学分析的边界条件。对机架的静态分析或得了机架的应力、及变形的分布情况,对机架进行静强度校核,发现机架静强度满足使用要求,但强度富余量不大。在静力学分析的基础上,采用拓扑优化方法对机架进行优化,在确保机架强度的条件下,以机架质量为优化目标函数,此方法能有效减少机架不必要的质量,为以后的机架设计提供了参考方向。对机架进行有限元模态分析与试验模态分析。以有限元模态分析结果指导试验模态分析,既充分利用了有限元模态分析便捷、高效的特点,又通过试验模态验证了计算模态的正确性与有限元模型的合理性。运用有限元分析软件中的模态分析模块,对机架进行了带预应力的模态分析,它更能反映出机架在实际工况下的模态特性。分析结果展示了机架前六阶的固有频率、振型云图与最大振动变形量。并与发动机、脱粒滚筒、路面激励等外部激励频率进行对比,验证机架是否能有效避免振动发生。对机架进行试验模态分析,建立了模态试验测试系统,采用时域法识别了机架的模态参数。将试验结果与有限元分析结果进行比对,对固有频率的比对是采用误差分析法,经计算,误差在许可范围内。对振型的比对是直观比较法,两者振型具有相似性。与星光公司实际机型对比,结果表明有限元分析结果具有较高的可信度,有限元模型合理。本文的研究结果为分析收割机机架的静态特性、动态特性、结构优化奠定了基础,更深一步的多目标函数优化,结构瞬态分析等,可以此为基础进一步深入进行。此外,对收割机企业的产品生产也具有一定指导意义。
【学位单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225.3
【部分图文】：

技术,外部激励,主要技术,模态分析

技术

网格图,网格

不同形状的网格

示意图,节点,示意图,单效

节点示意图

【参考文献】