玉米联合收割机总体分析及底盘结构优化

发布时间：2020-10-16 13:50

　　 玉米是我国三大粮食作物之一，但当前我国玉米机械化收获的发展却相对落后，因此大力发展玉米收获机械尤为重要。底盘车架作为玉米联合收割机的承载基体，不仅要固定其它零部件，而且还要承受收割机行驶过程中所受到的各种载荷，所以车架结构性能的好坏直接关系到整机的可靠性和安全性。随着有限元理论和计算机技术的不断发展，有限元法越来越广泛地应用于不同行业的各个领域。运用有限元技术对车架结构进行性能分析，对提高整车的性能、降低设计与制造成本、增强市场竞争力都具有重要意义。 本文总体分析了国内外各种类型玉米收割机的应用情况，以应用十分广泛的自走式玉米联合收割机为研究对象，对整机和关键工作零部件的结构和工作原理进行了分析研究。 在此基础上，本文主要针对玉米联合收割机的底盘车架进行了有限元受力分析、强度试验、结构优化和模态分析。首先，结合底盘车架的实际结构，合理地建立了其三维几何模型，并采用实体单元进行网格划分得到了有限元模型。其次，通过约束边界条件、加载和求解得到了车架在果穗箱空载和满载两种工况下的应力分布和变形情况；另外，还对车架进行了现场强度试验，将试验数据和分析数据进行对比后，验证了有限元分析方法和结果的正确性。然后，在有限元受力分析的基础上，对其进行了尺寸优化设计，经过校核可知优化后的结构不仅体积有了一定下降，而且满足了车架材料的屈服极限。最后，论文还对优化后的车架进行了模态分析，经过计算得到了车架结构的前八阶固有频率和振型，并对其振动特性进行校核分析，避免了可能由共振引起的危害。 研究结果表明，利用有限元法对底盘车架结构进行仿真分析和优化设计，可以为车架的设计和改进提供理论参考，具有较好的实用价值和现实意义。
【学位单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S225.51
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外玉米收割机和底盘车架的研究现状
        1.2.1 玉米收割机的研究现状
        1.2.2 底盘车架研究现状
    1.3 本文的研究内容及技术路线
    1.4 本文章节安排
第2章 玉米收割机总体分析
    2.1 玉米收割机的分类
    2.2 玉米收割机的工作原理
    2.3 关键工作零部件机械结构
        2.3.1 割台
        2.3.2 剥皮装置
        2.3.3 秸秆切碎装置
    2.4 本章小结
第3章 底盘车架有限元模型的建立
    3.1 有限元理论基础
        3.1.1 有限元法基本理论
        3.1.2 ANSYS 软件介绍
        3.1.3 软件运行平台
    3.2 有限元模型的建立
        3.2.1 材料属性确定
        3.2.2 实体模型的建立
        3.2.3 单元选择及网格划分
    3.3 本章小结
第4章 底盘车架静态受力分析及试验研究
    4.1 静态受力分析
        4.1.1 静力分析基本理论
        4.1.2 载荷及边界条件设置
        4.1.3 静力分析结果
    4.2 现场试验研究
        4.2.1 试验原理
        4.2.2 主要试验设备
        4.2.3 测点布置
        4.2.4 试验过程
        4.2.5 试验结果分析
    4.3 本章小结
第5章 底盘车架结构优化设计
    5.1 优化设计理论基础
        5.1.1 结构优化基本理论
        5.1.2 结构优化设计的数学模型
        5.1.3 ANSYS 优化方法
    5.2 车架优化模型的建立
        5.2.1 选取设计变量
        5.2.2 选取状态变量
        5.2.3 确定目标函数
    5.3 优化结果及验证
    5.4 本章小结
第6章 优化后底盘车架模态分析
    6.1 模态分析理论
    6.2 模态提取方法
    6.3 模态分析结果及评价
        6.3.1 分析结果
        6.3.2 结果评价
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 论文主要工作及创新点
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

【共引文献】

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本文编号：2843340