垄向区田筑垱机关键部件—四叶板的有限元分析
除草机的设计与有限元分析
ＤＩ Ｓ Ｐ Ｌ ＡＣ ＥＭＥＮ Ｔ ＳＴＥＰ＝ｌ Ｓ ＵＢ ＝ ２
ＡＮＳ ＹＳ ＭＡ Ｙ ２ ９ ２ ０ １ ５ １ Ｏ ： ３ ９ ： ５ ７
Ｆ Ｒ Ｅ Ｑ ＝ ３ ０ ４ ． ２ ５ ８
Ｄ
械结构 的各 阶主要模态 的特性 ，从而有效地避免振 动 ， 同时 可 以 为 优 化 设 计 提 供 参 考 。本 文 通 过 Ｂ Ｌ Ｏ Ｃ Ｋ Ｌ Ａ Ｎ Ｃ Ｚ Ｏ Ｓ求 解 出除草 机机 架 的前 ５阶模态 。 在模态分析时 ，首先把除草机的机架 三维模 型 转化成 Ｉ Ｇ Ｅ Ｓ格式 ，然 后 导 人 到 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件 中 进 行
模 型检 查 和 网格 划 分【 ５ Ｉ ， 如图 ３ 所示 。
Ｄ
（ ｂ） ２阶 振 型
Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ ＭＡＹ ２ ９ ２ Ｏ ｌ ５
１ ０： ４ｌ ： ２２
（ ｃ ） ３阶振型
叫 州
一ห้องสมุดไป่ตู้
一 一
ＡＮＳＹＳ
ＭＡ Ｙ ２ ９ ２ Ｏ ｌ ５ １ Ｏ ： ４ ２ ： ２ ０
动特性 ， 将机 架模型导入到 ＡＮＳ ＹＳ软件 中进 行模 态分析 分析 ， 得 到 了除草机机 架的各阶振 型。研究结果 为进 一步优化 结构提供 了理论参 考。 关键词 ： 除 草机 ； 三 维建模 ； 机架； 模 态分析
中图 分 类 号 ： ￥ ２ ２ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ７） ０ ３ — ０ ０ ２ ７ — ０ ２
《 装备制造技术￣ ２ ０ １ ７ 年第 ０ ３ 期
除 草 机 的设 计 与 有 限 元分 析
姚鹏 华 １ ， ２ ， 刘 朋１ ， ２ ， 姚 智华 。
农用风机叶轮的有限元分析
变量施肥研究现状及在新疆棉花上的应用展望赵登峰，张立新，吴金林(石河子大学机械电气工程学院．新疆石河子832003)摘要：介绍r精准农业背景下的变饿施肥及其实现流程，阐述了目前国内外变量施肥机的研究现状．对国内外典型变量施肥机的结构、特点及控制系统进行了比较，并对其性能、适应性等进行了分析。
总结了我国变量施肥机械存在的问题和不足．提出了应在我国规模化、机械化水平较高的新疆棉区大力发展变量施肥机械的建议，探讨了变量施肥机械的发展趋势。
关键词：精准农业；变量施肥；研究现状中圈分类号：s224．2文献标识码：A文章编号：1003—1鸲x12012)04碰13-060引言世界农业发展的实践证明，施用化肥是最快、最有效、最重要的增产措施(如图l所示)。
随着农业生产的发展，中国的化肥施用量逐年增长。
我国化肥总产量占世界的16．6％，仅次于美国+居世界第2位，总施用鼍占世界的27．5％．居世界第l位…。
但我国在化肥施用方丽仍大量存在化肥利用率偏低和氮、磷、钾及微量元素施用量比例失调等问题。
据测定，我国化肥一般当季利用率，氮肥为30％一35％．磷肥为】O％～20％，钾肥为35％一50％”，普遍低于美国和日本等发达国家10～20几个百分点。
未被利用的化肥一方面造成经济上的重大损失”1，另一方面导致水土流失、土壤生产力下降、地下水污染等生态问题以及农产品品质下降等问题，已引起了全世界的广泛关注”o。
化肥的合理施用可以提高产量，改善农产品品质，提高土壤肥力．发挥良种潜力，增加收益。
但是如果施用不合理，还可能引起相反的效果，造成土壤板结，结构变差，土壤综合肥力下降，而且使化肥施用成本增加，农产品品质下降，增产不增收”1。
变量施肥能使农业技术措施与农田变异精确匹配，精确控制农田每一板块化肥施用量，从而做到有目的地合理施肥。
因此，变量施肥的研究与发展将有助于我国人口、资源和环境等方面重大问题的解决，有助于农业资源的高效利用和环境保护，有助于生产成本的收稿目期：20l l—06—2I基金项目：石河于大学科学研究发展计划“自然科学与技术刨新”项目(zR K x2008014)；科技盘新项目(xB)【J一201I一020)作者简介：赵程蚌(1986一)，女．河南J爿几人，硕士研究吖-．(E圳1) zdf l9860916@163com．通讯作者：张立新(19盯一)．男．新耨石州子人．教授，硕t生导师降低和产量的提高，对实现我国农业的可持续发展具有重要意义o“。
基于UG的花生收获机挖掘装置有限元静力学分析
通过指派材料命令定义挖掘装置材料属性为 45 钢，材料指标如表 1 所示［9］。划分网格是进行有限元 分析的关键一步 ，网 格 划 分 的 优 劣 直 接 影 响 求 解 结 果 的准确性 ，划分网 格 单 元 越 小 ，则 计 算 越 精 确 ，但 运 算 速度越慢。在 Unigraphics 高级分析模块中，可直接在 模型上划分网格 ，通 过 网 格 生 成 器 建 立 挖 掘 装 置 的 三 D 四面体网格模型，为提高计算精度和速度，设定网格 单元大小为 6mm。
比较 复 杂，挖 掘 铲 和 立 刀 杆 在 工 作 过 程 中 ，受 土 壤 阻
力作 用，有 一 定 的 应 力 和 变 形，采 用 传 统 方 法 计 算 挖 掘铲的应 力 值 非 常 困 难，并 且 计 算 结 果 不 精 确［2 － 4］。
针对这一问题，本文采用 UG 软件创建挖掘装置的三
维模型 ，并利用其高 级 仿 真 功 能 对 挖 掘 装 置 进 行 有 限
元静 力 学 分 析，计 算 结 果 准 确 且 省 时 省 力、节 约 原 材
1． 挖掘铲 2． 立刀杆
料。
1 花生挖掘装置构造与三维建模
图 1 挖掘装置结构型式与工作参数 Fig． 1 Mining equipment structure type and operating parameters
［3］ 张华，吴建民，孙伟． 翼铲式马铃薯挖掘铲有限元分析与
试验［J］． 甘肃农业大学学报，2012（ 4） ： 127 － 129． ［4］ 陈书法，李耀明，孙星钊． 花生挖掘铲动力学分析与试验
矿用重型铲板车的有限元分析与优化
弹 性G模Pa量 £： 206
206
泊松比y
0. 3
0. 3
屈服强度& MPa
350
400
100
206 206
0. 3
0. 3 0. 3
200
690 540
图 2 澳大利亚DBT公司铲板车整机有限元模型
1.2. 3 计算：|况的选择
为贴近于实际i 况 ，选 择 满 载 情 况 下 （铲板铲运 佔 t 负载)整车在搓衣板路面以1S km /h 的车速行驶
铲板车模型的建立包括三维模型建立与有限元分 析模型建立。 1.1 三维建模
运用大型三维软件SolidW orks建立铲板车的整 机 ~ 维 模 型 ，依照加f 、装 配 与 使 用等功能划分部件， 建立整机树关系。铲板车三维模型如图1 所示。
图 1 澳大利亚DKT公司铲板车整机三维模型
1.2 有限元分析模型的建立 1.2. 1 模型的材料
第 6 期 （总第2 〇5 期 ）
机械工程与自动化
No. 6
2017年 1 2 月
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
Dec,
文 章 编 号 ：1672-§413(2017)06-0093-03
矿用重型铲板车的有限元分析与优化
施春中 ( 上海梅山钢铁股份有限公司矿业分公司设备部，江 苏 南 京 210041)
元— 壳单元和体单元。厚度超过1〇 m m 的板都选
用体中元JV:度 小 于 10 m m 且长度与厚度比大予5 的
个 别 薄 板 选 用 壳 单 元 。整 车 有 限 元 模 型 共 有 1 175 9 8 6 个单元，1 317 034个节点，如 图 2 所示。
利用有限元振动疲劳分析对水稻机遮阳棚支撑设计方案定性分析
引言
强度 、刚度 和疲劳寿命是对工程 结构和机械使
用基本要求 ．疲劳破 坏是Ｔ程结构 和机械失效的主 要原因Ⅲ 疲劳分 析有试验疲劳分析和有限元疲劳分 ．局部疲 劳寿命 ， 优化产 品结构 ， 有限元疲 劳分析 ： 基于有 限元应力和载荷谱 。计算零部件或 整机 的疲 劳寿命分布 ， 优化产品结构。其二 者的关 系如 图 １ 。
ＷＡ ＧＧ ｉｍ ｎ Ｅ ＧＪｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｐ ｎ ， Ｉ ｏ ｇｊ ｎ Ｎ ｕ－ ｉ，Ｌ Ｎ ｕ ， Ｈ Ｎ ｅｇ Ｌ ｎ －ｉ ｇ Ｈ ａ （ ｏ ｎＬｖｌｎｅｎｔ ｎ ｌ ｅｖ ｎ ｕｔ ｏ， ｔ． Ｗｅ ａｇ２ １０ ， ｈ ｎｏ ｇ Ｆ ｔ ｏｏ Ｉｔ ａｉ ａ Ｈ ａｙＩｄ ｓ ｙＣ ． Ｌｄ， ｉ ｎ ６ ２ ６ Ｓ ａｄｎ ） ｏ ｒ ｏ ｒ ｆ
收稿 日期 ：０ ０ ０ — １ ２ １ — ９ ２ 作者简 介 ： 桂 民（ ９ ８ 男． 级工 程 师 ， 要从 事 技 术创 王 １６ 一） 高 主
新工作 。
而 罢 ＩＩ 匝 霎 ’ｌ 析 析 磊 Ｊ 一 Ｊ 命
图 ２ 有限元疲劳寿命分析流程 图
从结构疲劳分析流程可知在分析前进行数据 准备 ， 载荷（ 结构的工作环境）几何（ 、 结构形式）材 ： 料性质 （ 弹性模 量 ， 泊松 比 “，－、曲线 ）其次 ， Ｓ／ ｒ ， 依 据准备 的数据建 立有限元模 型并 动力响应 计算 ， 最
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｒｃ ｓ ｆｔ ｅ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｆｔ ｕ ｎ ｌ ｓ ｓ ｄ ｓ ｒ ｅ ． ｍｕ ｈ ｔ ｅ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔｄ ｔ ｓｉ ｐ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｎ ｈ ａ ｉ ｅ ａ ａｙ ｉ ｉ ｅ ｃｉ ｄ Ｔ ｉ ｅ ｇ ｓ ｂ ｈ ｇ ｈ ｓ ｆｔ ｓ ａａ ａ ｎ ｕ ｂ ｕ ｄ ￣ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ｉｎ ｅ ｐ ｎ ｅ ａ ａｙ ｉ ｇ ａ ｄ ｖｂ ａ ｉｎ ｆｔ ｕ ｎ ｌ ｓｓｆｒｔ ｅ ｓ ｐ ｏ ｓ ｕ ｔｒ ｆｒ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｏｎ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ，ｔ ｋ ｈ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ｓ ｎ ｌｚｎ ｎ ｉ ｒ ｔ ａｉ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｈ ｕ ｐ ￣ ｔ ｃｕ ｅ ｏ ｃ ｃ ｉｅ ｉ ａ ｅ ｒ ｏ ｇ ｏ ｒ ｉ ａ ｎ ｎ ｎ ｕ ｅ ｏ ｌｄ ｕ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｗ ｅ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ｕ ｌ ａ ｉｅ ａ ａｙ ｉ －ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｒ ｅ ｓ ｌ ｎ ｗ ｉ ｇｉ ｓ ｆｎｏ ｅ ｓ ｐ ｒ ｏ ｉ ｏ ｔ ｏ ． ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｆｑ ａｉ ｔ ｎ ｌ ｓ ｉ ｔ ｖ ｓ ｈ ｅ ｕ ｔ ａ ｅｆ ａ ｉ ｅ ａ ｄ ｓ ｂ ｅｆ ｃｉｅ，ａ ｄ ｆ ｒｈ ｒ ｒ ｅｅ ｅ ｃ ｒａ ａｏ ｏ ｓｄ ｓｇ ｓｐ ｏ ｉ ｅ ． ｆ ｔ ｅ ｖ ｎ ｕ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｎ ｌ ｇ ｕ ｅ ｉ ｎ ｉ ｒ ｖ ｄ ｄ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｖ ｂ ａ ｉｎｆ ｔ ｕ ；ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｉｎ； ｕ ｌ ｉｅａ ａｙ ｉ ｙ ｒ ｓ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ； ｉ ｒ ｔ ｉ ｅ ｎｅ ｏ ａｇ ｔ ｏ ｆ ｓ ｄ ｇ ｑ ａ ｉ ｖ ｎ ｌｓｓ ｍｔ
波浪力作用下四桩平台结构力学性能的有限元分析
第22卷第1期2006年2月结 构 工 程 师Structural EngineersVol.22,No.1Feb.2006波浪力作用下四桩平台结构力学性能的有限元分析居艮国 吕凤梧(同济大学,上海200092)提 要 以长江上一特大型公路大桥水上施工平台的工程水文资料为背景,对一个四桩平台进行波浪力作用下的瞬态动力分析,并分析了结构整体刚度及局部刚度(改变构件尺寸或者构件的布置方式)的改变对结构响应所产生的影响,对施工平台的设计提出了一点建议。
关键词 施工平台,动力分析,整体刚度,局部刚度Fi n ite Ele ment Analysis of M echan i cal Property aboutFour Pi pe Pl atfor m s under Wave ForceJU Genguo LU Feng wu(T ongji University,Shanghai200092)Abstract According t o the hydr ol ogical data of the constructi on p latf or m of a large bridge acr oss the ChangJ iang R iver,transient dyna m ic analysis is carried out based on the wave force.The influences of the change of the structural gl obal stiffness or l ocal stiffness for p i pe p latf or m on the dyna m ic res ponses of the structure are analysed(by changing the size of structural size or the arrange ment of structural me mbers).A t last the paper gives s ome advises f or the design of the p latf or m.Keywords constructi on p latfor m,dyna m ic analysis,gl obal stiffness,l ocal stiffness1 前 言近年来我国桥梁建设发展迅速,仅长江三角洲地区,就有润扬、苏通、杭州湾、东海等超级大桥相继开工建设。
机械式垄向区田筑垱机的受力分析
摘
要 ： 针 对 水 土 流 失 日益 严 重 的问 题 ， 提 出 采用 垄 向 区 田水 保 措 施 进 行 治理 ， 在 机 电式 垄 向 区 田筑 机 的 基
础 上 设 计 了 机械 式 垄 向 区 田筑 垲机 。在 分 析 其 结 构 和 工 作 原 理 的 基 础 上 ， 对 筑 墙 机 各 部 件 进 行 了受 力 分 析 ， 为 机 械 式 垄 向 区 田筑 挡 机 各 部件 参 数 设 计 与 研究 提 供 了理 论基 础 。
２ ０ １ ３年 ８月
农 机 化 研 究
第 ８期
机 械 式 垄 向 区 田 筑 机 的 受 力 农 业 工 程 职业 学 院 机 械 工 程 学 院 ，哈尔 滨
江
１ ５ ０ ０ ３ ０）
１ ５ ０ ０ ８ ８；２ ． 东北 农 业 大 学 电气 与 信 息学 院 ，哈 尔滨
１所 示 。
２ 机械 式垄 向区田筑 机的受力分析
机 械式 垄 向 区 田筑 挡 机 的受 力分 析 主要 指 凸 轮 、 转臂 和 四叶板 翻转 铲 的受 力 情 况 ， 下 面分 别 对 各 部 分
加 以 阐述 。 ２ ． １ 凸轮 和转 臂
机械式垄 向区 田筑 机关键 部件为凸轮机构 ， 凸 轮 与地 轮 相 连 ， 地轮在拖 拉机 牵引下做 纯滚动 ， 且 凸
机 各 部件 在 不 同运 动 状 态 时 的受 力进 行 了分析 』 。
１ 机 械 式 垄 向 区 田筑 机 的 工 作 原 理
机 械 式 垄 向 区 田筑 机 由 ３组 犁 铧 与 筑 蛸 装 置
１ ． 机架 ２ ． 凸轮 ３ ． 地轮 ４ ． 转臂 ５ ． 四叶 板
构成的单体组成 。犁铧在前 ， 筑 装置在后 。犁铧部
垄向区田筑垱机的数字化设计
１ 垄 向 区 田筑 蛸 机 的构 造
垄 向区 田筑 机 是 东北 农 业 大 学研 究 开 发 的一
项专 利技 术 产 品 ， 属 国 内首创 它 采用 四叶板筑 翻
转 机构 、 先 进 的机 电控 制 和 电磁 驱 动 技 术 ， 充 分 满 足
１ ． 联接器； ２ ． 吊杆 ； ３ ． 电 磁 开关 ； ４ ． 加压弹簧； ５ ． 挡块 ； ６ ． 回位 拉 簧 ； ７ ． 挡臂； ８ ． 机 架； ９ ． 四 叶板 翻 转 铲
机 的装 配 及 拆 卸 进 行 可 视 化 研 究 ． 生成ａ ｖ ｉ 格 式 的垄 向 区 田筑 蛸机 装 配 过 程 动 画 。通 过设 计 对 二 维 图纸 进 行 干涉 分 析 和零 件 优 化
设计 ， 以减少样机生产 、 测试等环节 ， 降低 设 计 成 本 ， 提 高 设计 效 率 。 关键 词： 垄 向 区 田筑 挡 机 ； 数字化设计 ； 实 体建 模 ； 虚拟装配 ； 可视 化
第 ５期 总第 ２ ３ ９期
２ ０ １ ４年 ５月
农 业科技 与装备
Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ￣ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ＆Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｑ ｕｉ ｐ ｍｅ ｎｔ
Ｎ Ｏ． ５ ＴＯ ｔ ａ ｌ Ｎ Ｏ． ２ ３ ９
Ｍ ａ ｙ ２ ０１ ４
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４ — １ １ ６ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ７ — ０ ３
数字 化设 计技 术 是基 于产 品描 述 的数字 化 平 台 ． 建立计 算 机 的数字 化产 品模 型 ． 并在 产 品开 发全 程采
一种新型集蔗器的结构设计及其有限元分析
图 １ 一 侧 倾 卸集 蔗器 集 蔗 过 程
１ 现有 集蔗 器的功能分析
在 关于 集 蔗器 的设 计 研 究 中 ， 人 已经 对 集 蔗 器 前
蔗器 的收 集 方 式 也 有 所 不 同 。对 于 大 型 切 断 式 甘 蔗
是 侧倾斜 的 ， 以落下的甘蔗会朝着一侧聚拢 ， 所 并 被一侧的挡板挡住 ， 要卸载时只要把一侧的挡板 打开 就可以卸载甘蔗。该种集蔗器 由于结构尺寸过大 （ 其
长 为 ２— ｍ） 影 响 整 机 的灵 活 性 能 ， 不 适 合 于 用 ３ 会 更 于 丘 陵地带 的小 型 甘蔗 收割 机 。
Ｆｇ １ Ｔ ｅｃ ｌ ｃｉｇｐ ｏｅ ｓａ ｏ ｔｕ ｉ ｔｒｌｄ ｍｐｎ ｏｌｃｉｇ ｉ． ｈ ｏｌ ｔ ｒｃ ｓ ｂ ｕ ｎｌ ｅａ ｕ ｉｇｃ ｌ ｔ ｅ ｎ ａ ｅ ｎ
ｄ ｖ ｃ ｆｓ ｇ ｒ ａ ｅ ｅ ｉｅ ｏ ｕ ａ ｃ ｎ
１ ２ 三角 集蔗 机构 ．
２１ ０ ０年 ４月
农 机 化 研 究
第 ４期
一
种 新 型 集 蔗 器 的 结 构 设 计 及 其 有 限 元 分 析
吕焕培 ，梁 式 ，张正 中 ，农 海 啸
（ 西 大学 机 械工 程 学 院 ，南 宁 广 ５００ ３ ０ ４）
摘
要 ：集 蔗器 是 甘 蔗 收割 机 中用 来 收集 甘 蔗 的装 置 。通 过 总 结 前 人所 设计 的 集蔗 器 的 优 缺 点 ， 出 了 一 种新 提
侧倾斜平行集蔗机构是一种比较传统的大型集
蔗 机构 ， 图 ｌ所示 。它 广 泛用 于大 型 的整 秆 式 甘 蔗 如
转子叶片有限元网格生成方法及准静态分析
转子叶片有限元网格生成方法及准静态分析近年来，随着机械制造技术的发展，转子叶片在机械设计和制造领域中发挥着越来越重要的作用。
然而，有限元分析在测量转子叶片的设计参数时存在很多挑战。
因此，研究转子叶片有限元网格自动生成方法是一个重要的课题。
本文针对转子叶片有限元网格生成分析方法，综述了转子叶片有限元网格生成的基本原理，分析了转子叶片有限元网格生成方法的主要步骤，并介绍了三种常用的转子叶片有限元网格生成方法，即距离变换法、最小问题法和动态网格生成法。
此外，本文还介绍了转子叶片的准静态分析方法，包括对对象的定义、准静态边界条件的设置、解算器的选择等步骤。
结合实例分析，本文还分析了转子叶片有限元网格生成方法和准静态分析方法在转子叶片设计流程中的应用。
一、转子叶片有限元网格生成方法转子叶片有限元网格生成是一个复杂的技术，它需要考虑叶片尺寸、叶片形状和表面几何形状的特性，以及各个叶片之间的交互关系。
为了更有效地获得准确的有限元网格，一般要求转子叶片有限元网格尽可能重合叶片表面，使叶片表面分析更准确。
目前，转子叶片有限元网格生成方法主要有三种，即距离变换法、最小问题法和动态网格生成法。
1、距离变换法距离变换法是目前最常用的转子叶片有限元网格生成方法，主要基于一种计算叶片表面距离的方法，即距离变换，以实现叶片表面的重合性。
距离变换的主要思想是通过不断地重新映射叶片上的节点，使有限元网格与建模的叶片表面尽可能重合，从而获得准确的有限元网格。
2、最小化问题法求解转子叶片有限元网格的最小化问题法是一种基于拉格朗日最优化问题的自动网格生成方法。
该方法建立了一个最优化模型，根据最优化目标，计算叶片表面网格节点的最佳位置，从而获得最佳的有限元网格。
3、动态网格生成法动态网格生成法是一种自适应有限元网格生成方法，它可以根据叶片表面的变形情况自动调整网格，以实现更精细的分析。
动态网格生成方法的关键在于划分的网格尺寸的调整，以满足不同形状叶片表面的细节分析要求。
龙门式枸杞采摘机机架有限元分析
第５１卷㊀第１２期２０２３年１２月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５１Ｎｏ.１２Ｄｅｃ.２０２３研究与设计龙门式枸杞采摘机机架有限元分析马国军１ꎬ㊀岳元满１ꎬ㊀彭正昶２ꎬ㊀何存财１ꎬ㊀吴向峰１ꎬ㊀嵇君霖１ꎬ㊀黄晓鹏１∗(１.甘肃农业大学机电工程学院ꎬ甘肃兰州７３００７０ꎻ２.兰州兰石能源装备工程研究院有限公司ꎬ甘肃兰州７３０３１４)摘㊀要:为了研制出高强度㊁低成本枸杞采摘机机架ꎬ以确保枸杞机械化采摘要求ꎬ借助ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ２０１９和ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ２０２１对龙门式枸杞采摘机机架进行了强度分析和１２阶模态分析ꎬ在确保机架的设计强度的条件下ꎬ得出了机架固有频率ꎬ避免在龙门式枸杞采摘机作业时发生共振现象ꎬ研究结果表明ꎬ机架应力峰值为１７０.４ＭＰａꎬ最大变形量为３.９３ｍｍꎻ机架衡梁应力峰值为１４９.６ＭＰａꎬ最大变形量为３.８１ｍｍꎬ得出机架符合强度要求ꎬ机架固有频率４５.１５Ｈｚ大于偏心振动装置可调频率１０~２５Ｈｚ范围ꎬ采摘机作业时机架与振动装置不会发生共振现象ꎮ研究可为龙门式枸杞采摘机机架优化设计提供参考ꎮ关键词:龙门式枸杞采摘机ꎻ机架ꎻ有限元分析中图分类号:Ｓ２２５.９３㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２３)１２－００４１－０５ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｎｔｒｙｗｏｌｆｂｅｒｒｙｐｉｃｋｅｒｆｒａｍｅＭＡＧｕｏ￣ｊｕｎ１ꎬＹＵＥＹｕａｎ￣ｍａｎ１ꎬＰＥＮＧＺｈｅｎｇ￣ｃｈａｎｇ２ꎬＨＥＣｕｎ￣ｃａｉ１ꎬＷＵＸｉａｎｇ￣ｆｅｎｇ１ꎬＪＩＪｕｎ￣ｌｉｎ１ꎬＨＵＡＮＧＸｉａｏ￣ｐｅｎｇ１∗(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＬａｎｚｈｏｕＬａｎｓｈｉＥｎｅｒｇｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３０３１４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈꎬｌｏｗ－ｃｏｓｔｇｏｊｉｂｅｒｒｙｐｉｃｋｅｒｆｒａｍｅｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｇｏｊｉｂｅｒｒｉｅｓꎬｔｈｉｓｓｔｕｄｙｕｓｅｓＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ２０１９ａｎｄＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ２０２１ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｎｔｒｙｗｏｌｆｂｅｒｒｙｐｉｃｋｅｒｆｒａｍｅａｎｄ１２－ｏｒｄｅｒｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓꎬｗｈｉｃｈｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｆｒａｍｅꎬｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｒａｍｅꎬａｎｄａｖｏｉｄｓｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇａｎｔｒｙｇｏｊｉｐｉｃｋｅｒꎬａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｅａｋｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｉｓ１７０.４ＭＰａꎬｍａｘｉｍｕｍｄｅ￣ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ３.９３ｍｍꎻＴｈｅｓｔｒｅｓｓｐｅａｋｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｂａｌａｎｃｅｂｅａｍｉｓ１４９.６ＭＰａꎬａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓ３.８１ｍｍꎬｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈａｔｔｈｅｆｒａｍｅｍｅｅｔｓｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬａｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｏｆ４５.１５Ｈｚｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅａｄｊｕｓｔａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｏｆ１０~２５Ｈｚｏｆｔｈｅｅｃｃｅｎｔｒｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅꎬａｎｄｔｈｅｆｒａｍｅａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｗｉｌｌｎｏｔｒｅｓｏｎａｔｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｉｃｋｅｒ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｐｉｃｋｉｎｇｏｆｇｏｊｉｂｅｒｒｉｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｇａｎｔｒｙｔｙｐｅｇｏｊｉｂｅｒｒｙｐｉｃｋｅｒꎻｆｉｎｉｔｅꎻｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀收稿日期:２０２３－０９－２０基金项目:甘肃省重点研发计划 自走式枸杞收获机的研制 (２０ＹＦ３ＮＡ０３３)ꎻ甘肃省研究生 创新之星 项目 履带式半幅枸杞采摘机设计与试验 (２０２３ＣＸＺＸ－６７６)第一作者简介:马国军ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为特色林果生产机械化ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｍａｇｊ＠ｇｓａｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ∗通讯作者:黄晓鹏ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为特色林果生产机械化与农产品加工装备ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｈｕａｎｇｘｐ＠ｇｓａｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ林业机械与木工设备第５１卷枸杞是多年生草本植物ꎬ成熟枸杞中富含枸杞多糖㊁维生素㊁氨基酸等多种营养物质ꎬ具有润肺㊁明目等多种生物活性ꎬ是国家公布的 药食同源 植物资源之一[１－３]ꎮ青海㊁甘肃㊁新疆㊁河北㊁宁夏作为我国的五大枸杞主产区ꎬ２０２２年枸杞种植面积１８.２３万ｈｍ２ꎬ综合产值１０２.３亿元ꎬ可见枸杞产业已经成为部分地区推动经济发展重要产业[４－６]ꎮ枸杞果实成熟于每年７~９月ꎬ成熟时间不定且由于枸杞生物力学特性决定了枸杞难以实现机械化采摘ꎬ现阶段枸杞采摘方式以传统人工采摘为主ꎬ人工采摘耗时费力ꎬ采摘效率低ꎬ随着我国人口老龄化的加快和产业结构的调整ꎬ在枸杞采摘季节面临着招工难㊁采摘工价高等现状[７－８]ꎮ国内学者对枸杞机械化采摘研究较少ꎬ其中张最等[９]对枸杞振动采摘机理进行了研究ꎬ通过建立枸杞振动采摘模型ꎬ分析求解出了枸杞各个节点所受力通解ꎬ研究可为枸杞振动采摘机械研制提供理论依据ꎮ何军等[１０]提出了一种便携式枸杞采摘机ꎬ该机以蓄电池作为动力源ꎬ充电一次可工作２０ｈ以上ꎬ采摘效率达到了１０ｋｇ/ｈ以上ꎬ采尽率达８８.９％ꎮ胡明明等[１１]设计了一款枸杞振动采摘虚拟样机ꎬ并且通过ＡＮＳＹＳ对样机机架进行１０阶模态分析ꎬ通过模态分析得到机架固有频率为３０Ｈｚꎮ可见国内学者对枸杞采摘机理㊁采摘机械㊁采摘过程进行了研究ꎬ但对穿行式枸杞采摘机械和采摘装置研究不足ꎮ针对枸杞采摘机械在采摘过程中出现损伤率高㊁采尽率低㊁采摘效率低等问题ꎬ本研究结合国内外现有枸杞采摘机械和其他林果采摘机械结构ꎬ设计了一款龙门式枸杞采摘机ꎬ整机包括行走系统㊁控制系统㊁采摘系统和动力系统ꎬ对采摘机机架进行静力学分析和模态分析ꎮ１㊀整机结构与工作原理１.１㊀整机结构龙门式枸杞采摘机由液压驱动ꎬ其主要由采摘系统㊁行走系统㊁控制系统㊁除杂系统和收集系统构成ꎬ可一次性完成枸杞熟果采摘㊁收集㊁清选等作业ꎬ整机结构如图１所示ꎮ采摘系统主要由采摘条㊁采摘条基座㊁采摘装置主轴㊁偏心振动机构和安装架组成ꎬ通过偏心振动装置带动采摘系统进行振动采摘ꎮ行走系统主要由发动机㊁液压马达和液压装置总成组成ꎬ用于驱动龙门图１㊀龙门式枸杞采摘机结构示意图１.轮胎ꎻ２.扶梯ꎻ３.机架ꎻ４.挡板ꎻ５.液压油箱ꎻ６.风机ꎻ７.顶棚ꎻ８.驾驶仓ꎻ９.护栏ꎻ１０.偏心振动机构ꎻ１１.采摘装置ꎻ１２.车体ꎻ１３.叶子板式枸杞采摘机行走ꎮ控制系统主要由各种传感器㊁传输导线和控制芯片组成ꎬ用于控制整机的运行和检测整机工况ꎮ清选系统主要由变频风机㊁电机等装置组成ꎬ用于对采摘完的枸杞进行除杂处理ꎮ收集系统主要由叶子板㊁水平输送装置和垂直提升装置组成ꎬ用于对振动采摘掉落的枸杞进行输送和收集ꎮ龙门式枸杞采摘机主要技术参数如表１所示ꎮ表１㊀龙门式枸杞采摘机主要技术参数参数值整机尺寸(长ˑ宽ˑ高)/ｍｍ３４３００ˑ２５００ˑ２３００配套动力/ＫＷ８０~１１０作业速度/ｋｍ ｈ－１１.１~２.２作业效率/ｈｍ２ ｈ－１０.３~０.５１.２㊀工作原理龙门式枸杞采摘机作业时ꎬ操作员驾驶采摘机骑行到枸杞树上方ꎬ此时布置在枸杞采摘机机身上的传感器检测枸杞树位置ꎬ通过传感器将位置信息传输到芯片进行信息判别ꎬ芯片控制采摘系统进行角位移旋转ꎬ采摘装置带动布置上的采摘条插入枸杞树种ꎬ当采摘条达到预定位置后ꎬ偏心振动装置启动ꎬ偏心振动装置带动采摘装置进行振动ꎬ采摘装置带动采摘条进行振动ꎬ成熟枸杞振动掉落到叶子板上ꎬ掉落叶子板上的枸杞滚落到水平输送带ꎬ通过水平输送带将枸杞输送到垂直提升装置ꎬ垂直提升装置将枸杞输送到风选装置ꎬ风选装置对枸杞进行除杂处理ꎬ除杂后的枸杞掉落到枸杞收集箱中ꎮ龙门式枸杞采摘机可一次性完成对成熟枸杞的振动采摘㊁自动收集㊁高效除杂作业ꎮ２４第１２期马国军ꎬ等:龙门式枸杞采摘机机架有限元分析２㊀机架有限元分析２.１㊀机架强度分析在ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ２０１９中完成对枸杞采摘机机架模型构建ꎬ机架三维模型图如图２所示ꎬ机架各部件受力位置如图３所示ꎮ由于分析对象为枸杞采摘机机架ꎬ且机架各个部位受力不同ꎬ具体加载力如表２所示ꎮ图２㊀机架三维模型图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀机架各部件受力位置表２㊀各部件施加载荷参数表项目零部件名称重量/Ｎ受力点(序号)１动力总成３６５０绿色２散热器３５０粉色３下部提升机２４００棕色４顶部风选输送带２５５０红色５液压油箱４０００青色６驾驶室＋驾驶员１５００黄色７其他配重１４００００蓝色㊀㊀软件中自带有材料库ꎬ考虑该机架结构强度和成本问题ꎬ材料选用Ｑ２３５钢材ꎬ其材料属性如表３所示:表３㊀材料属性属性数值单位泊松比０.３弹性模量２１０ＧＰａ质量密度７８５０ｋｇ/ｍ３抗拉强度４６０ＭＰａ屈服强度２３５ＭＰａ抗剪切模量８０ＧＰａ㊀㊀通过Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ软件对机架应力进行分析ꎬ分析结果如图４所示ꎬ从应力云图可以看出机架整体应力峰值位于转向轮安装铁球头侧面ꎬ峰值为１７０.４ＭＰａꎻ对机架整体位移进行分析ꎬ分析结果如图５所示ꎬ从位移云图可以看出峰值位于发动机下安装梁的端部ꎬ峰值为３.９３ｍｍꎻ机架整体竖向位移分析结果如图６所示ꎬ从位移云图可以看出峰值位于发动机下安装梁的端部ꎬ峰值为３.８１ｍｍꎮ㊀图４㊀车架应力云图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀车架位移云图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀车架竖向位移云图㊀㊀对机架横梁进行应力分析ꎬ分析结果如图７所示ꎬ从机架横梁应力云图可以看出ꎬ机架横梁应力峰值位于发动机安装梁位置ꎬ峰值为１４９.６ＭＰａꎬ对机架横梁进行竖向位移分析ꎬ分析结果如图８所示ꎬ从位移云图可以看出机架横梁竖向位移峰值位于发动机安装梁的端部ꎬ峰值为３.８１ｍｍꎬ初步分析是由于３４林业机械与木工设备第５１卷横梁承受全部动力总成重量导致的ꎮ图７㊀车架横梁应力云图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图８㊀车架横梁位移云图㊀㊀通过分析机架及各部件应力和位移ꎬ得出整车各部件安全系数为１.３７~１.９３ꎬ均在合理范围之内ꎬ前后悬架与机架横梁连接筋板的焊接部位应力较大ꎬ虽然都在合理范围内ꎬ但要考虑在长期运行中ꎬ在工作载荷周期往复的作用下ꎬ可能会发生疲劳变形ꎬ需要将这几处筋板加厚加大ꎬ机架结构应力很小的部位ꎬ应减轻用料ꎬ从而降低整车重量ꎮ２.２㊀机架模态分析机架作为枸杞采摘机关键部件ꎬ机架结构设计合理与否直接关系到驾驶员安全性和枸杞采摘机可靠性ꎬ基于ＳＯＬＩＷＯＲＫＳ２０１９对枸杞采摘机机架进行三维模型构建如图２所示ꎬ将机架三维模型文件另存为ＩＧＳ格式文件ꎬ将文件导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ２０２１中ꎬ如图９所示ꎮ材料设置完毕对机架进行网格划分ꎬ划分结果如图１０所示ꎬ网格质量均大于０.３０ꎬ该网格质量较好ꎬ易收敛ꎬ计算时间短ꎮ图９㊀机架分析模型图１０㊀机架模型网格划分㊀㊀网格划分完毕后在软件求解器进行１２阶模态分析求解ꎬ分析结果如图１１所示ꎮ４４第１２期马国军ꎬ等:龙门式枸杞采摘机机架有限元分析图１１㊀机架１２阶模态分析云图㊀㊀通过对１２阶模态分析云图可以看出ꎬ采摘机机架固有频率４５.１５Ｈｚꎬ本研究设计的偏心振动装置可调频率范围为１０~２５Ｈｚ之间ꎬ采摘机机架固有频率大于偏心振动装置可调频率ꎬ故整机在采摘作业时不会发生共振现象ꎮ３㊀总结本研究借助于ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ２０１９和ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ２０２１对龙门式枸杞采摘机加件进行了强度分析和模态分析ꎬ分析结果表明机架整体应力峰值为１７０.４ＭＰａꎻ对机架整体位移进行分析ꎬ峰值为３.９３ｍｍꎻ机架整体竖向位移峰值为３.８１ｍｍꎮ通过模态分析得出机架固有频率为４５.５１Ｈｚꎬ机架固有频率大于发动机频率ꎬ并且大于采摘频率(１０~２５Ｈｚ)范围ꎬ可见枸杞采摘机作业时发动机－机架系统㊁机架－振动装置系统彼此之间不会发生共振现象ꎮ本研究可为龙门式枸杞采摘机机架优化提供参考ꎮ参考文献:[１]㊀梅松ꎬ石志刚ꎬ宋志禹ꎬ等.枸杞机械化采收技术现状与发展趋势预测[Ｊ].农业开发与装备ꎬ２０２１(１２):１２－１４.[２]㊀何玉玲.宁夏特色枸杞产业发展对策研究[Ｊ].宁夏农林科技ꎬ２０２１ꎬ６２(１０):４３－４６.[３]㊀李萍.基于振动式采收的枸杞跌落损伤机理及枝条振动特性研究[Ｄ].银川:宁夏大学ꎬ２０２１.[４]㊀胡新德.防风式枸杞植保机的设计研究[Ｄ].银川:宁夏大学ꎬ２０１９.[５]㊀刘小宽ꎬ李斌ꎬ常健ꎬ等.枸杞采摘机器人双机械臂结构设计与分析[Ｊ].高技术通讯ꎬ２０１９ꎬ２９(２):１７５－１８２.[６]㊀马嘉伟.我国枸杞机械化采摘技术的现状及发展趋势[Ｊ].机械研究与应用ꎬ２０１７ꎬ３０(４):１５１－１５３＋１５５.[７]㊀马卫星.枸杞生产全程机械化发展与应用[Ｊ].农业工程技术ꎬ２０１６ꎬ３６(３２):４４.[８]㊀程敬春ꎬ郭辉ꎬ韩长杰ꎬ等.枸杞机械采摘技术研究现状及发展趋势[Ｊ].农业科技与装备ꎬ２０１２(３):１２－１３.[９]㊀张最ꎬ肖宏儒ꎬ丁文芹ꎬ等.振动式枸杞采摘机理仿真分析与样机试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５ꎬ３１(１０):２０－２８.[１０]㊀何军ꎬ安巍ꎬ雷泽民ꎬ等.４ＺＧＢ－３０型便携式枸杞采摘机的研制[Ｚ].宁夏枸杞工程技术研究中心ꎬ２００９－１２－１３.[１１]㊀胡明明.振动式枸杞采摘机虚拟样机设计[Ｄ].兰州:甘肃农业大学ꎬ２０１８.５４。
基于Pro／E Mechanica的翻堆机叶片有限元分析和优化设计
基于Pro／E Mechanica的翻堆机叶片有限元分析和优化设计翻堆机是现代农业生产中必不可少的设备之一。
翻堆机的叶片是其最核心的部件之一，如何进行合理的有限元分析和优化设计，将直接影响翻堆机的工作效率和使用寿命。
本文将基于Pro／E Mechanica对翻堆机叶片进行有限元分析和优化设计。
首先，我们需要进行有限元建模。
根据叶片的结构和工作原理，我们将其建模为一个具有弯曲和剪切应力的梁结构。
在建模过程中，我们需要确定叶片的测量参数，如长度、宽度、厚度等，以及材料参数，如弹性模量、泊松比等。
这些参数将对有限元分析结果产生直接影响。
接下来，我们进行有限元分析。
在分析过程中，我们需要应用边界条件和荷载条件，以模拟实际工作条件下叶片的应力分布。
通过有限元分析，我们可以获得叶片的应力、位移和变形情况。
根据分析结果，我们可以得出叶片在工作过程中可能出现的破坏模式和位置，从而提供优化设计的依据。
最后，我们进行优化设计。
根据有限元分析结果，我们可以通过调整叶片的结构和材料等参数来改善其性能和寿命。
例如，我们可以增加叶片的厚度和宽度，以提高其承载能力和抗疲劳性能。
同时，我们可以更换材料，选择密度更高、硬度更好的材料，以增加叶片的耐用性。
通过以上的有限元分析和优化设计，我们可以使翻堆机叶片的性能得到大幅度助长，提高其工作效率和使用寿命，同时降低其维修成本和故障率。
实际应用中，我们需要根据具体情况进行分析和设计，以满足实际的工作需求。
翻堆机叶片的有限元分析和优化设计需要依靠相关数据和参数来进行。
下面列出一些与翻堆机叶片有关的数据，并进行分析。
1. 叶片长度叶片长度对于翻堆机叶片的承载能力和抗弯能力都有着很大影响。
一般来说，叶片长度越长，其承载能力越大，但也会增加其重量和成本。
因此，在设计翻堆机叶片时，需要根据实际工作要求和机器结构来确定叶片长度。
2. 叶片宽度叶片宽度对于叶片的承载能力和稳定性同样有影响。
一般来说，叶片宽度越宽，其承载能力越大，但同样也会增加其重量和成本。
FP2500A型翻抛机主要零部件的有限元分析的开题报告
FP2500A型翻抛机主要零部件的有限元分析的开题
报告
题目：FP2500A型翻抛机主要零部件的有限元分析
研究目的：
本研究旨在通过有限元分析的方法，对FP2500A型翻抛机的主要零部件进行分析，确定各个零部件的最大应力、变形等参数，找出可能存
在的问题，并提出改进措施，以提高该翻抛机的稳定性和可靠性。
研究内容：
1. FP2500A型翻抛机的结构分析，确定需要进行有限元分析的主要
零部件。
2. 利用有限元软件ANSYS对研究对象进行建模，设置边界条件和材料参数，进行静力学分析。
3. 分析各个零部件的最大应力、变形等参数，找出可能存在的问题，并提出改进措施。
4. 对改进后的翻抛机进行有限元分析验证，并对改进效果进行评估。
研究意义：
通过有限元分析的方法，可以非常直观地了解翻抛机各个零部件的
受力情况，可以找出可能存在的问题，并提出针对性的改进措施，可以
在很大程度上提高翻抛机的使用效率和稳定性，具有现实应用价值。
研究方法：
本研究采用有限元分析的方法，以FP2500A型翻抛机为研究对象，设置模型、加载边界条件、确定材料参数等，通过ANSYS软件进行分析，并对分析结果进行综合评估。
同时，将分析结果与实际使用效果进行比较，验证研究的可行性和准确性。
预期结果：
通过本研究，可以确定FP2500A型翻抛机的主要零部件的受力情况，找出可能存在的问题，并提出改进措施，以提高翻抛机的稳定性和可靠性。
同时，本研究还可以为类似翻抛机零部件的设计和制造提供有价值
的参考和经验。
农用风机叶轮的有限元分析
农用风机叶轮的有限元分析李燕平;吕新民【摘要】叶轮是离心通风机的关键部件.叶轮上的叶片根部经常发生破坏,确定叶轮的应力和应变分布规律是提高风机强度的基础.为此,借助于有限元分析软件ANSYS对某农用离心风机叶轮进行了静强度分析,得到了叶轮的应力和应变分布规律,验证了设计的合理性,并为进一步优化叶轮结构提供了参考依据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】3页(P207-209)【关键词】叶轮;强度;有限元分析;优化【作者】李燕平;吕新民【作者单位】西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;陕西省农业装备工程技术研究中心,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】TK83;O241.820 引言风机在农业机械中应用很广[1]。
在植保机械上，用气流喷洒药粉和药液，并使药液雾化；在谷物收获机械及清选机械上，用气流进行清选及谷粒分级；在谷物干燥机械中，用气流作为载热体加热烘干谷物，同时作为载湿体带走水汽；在输送装置中，则用气流输送各种农业物料；在播种施肥机械中，用气流排种、清种、送种及气力施肥。
此外，在农业设施、养殖工程和农副产品加工等领域也都要用到风机。
因此，风机的性能是提高工作效率、保证工作质量的关键。
叶轮是风机的关键部件，由于高速转动所产生离心力的作用，在叶轮内产生非常大的应力，因而叶轮也是最易损坏的部件。
叶轮的强度是风机在工程应用中不可忽视的问题，其传统计算方法较繁琐，涉及的因素很多，不仅与几何尺寸有关，还与回转速度等方面相关[2]。
传统的理论计算方法对于真实叶轮必须做很多简化才能进行求解。
例如，将叶片假定为简支梁或固定梁进行静力强度校核，这样得到的计算结果与实际情况有比较大的误差[3]。
有限元分析方法不需要对叶轮进行简化，因此得到的计算结果更接近实际情况。
借助于广泛应用的有限元分析软件ANSYS，可以很方便地对叶轮进行静强度分析。
木薯仿生挖掘铲的设计及有限元静力学分析
木薯仿生挖掘铲的设计及有限元静力学分析作者：李生红易子钧卢建新张天全黄植功来源：《今日自动化》2021年第06期[摘要 ]针对木薯植株在被收获过程当中，挖掘铲容易出现自身质量过大、碎土性能不佳、减轻土壤黏性差等问题，基于仿生学理论，设计了一种土拨鼠仿生挖掘铲。
首先用MATLAB对土拨鼠爪趾进行曲线拟合得到其多项式函数，再在SolidWorks里面设计出土拨鼠仿生挖掘铲的三维模型。
最后导入到 ANSYS Workbench中进行有限元静力学仿真分析。
通过对比普通挖掘铲、实心仿生挖掘铲、空心仿生挖掘铲的应力应变情况，选择出一种满足设计要求的实心挖掘铲。
对比分析结果得到：实心仿生挖掘铲拥有良好的力学性能、使用寿命及较好的质量。
[关键词]木薯植株;挖掘铲;仿生;有限元静力学分析[中图分类号]S225.71 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–02[Abstract]In the process of cassava plant harvesting， the digging shovel is prone to the problems of excessive weight， poor soil crushing performance and poor soil viscosity. Based on the bionics theory， a bionic digging shovel of woodchuck is designed. Firstly， the polynomial function of the claw toe of the groundhog is obtained by curve fitting with MATLAB， and then the three-dimensional model of the bionic digging shovel of the groundhog is designed in SolidWorks. Finally， it is imported into ANSYS Workbench for finite element static simulation analysis. By comparing the stress and strain of ordinary digging shovel， solid bionic digging shovel and hollow bionic digging shovel， a solid digging shovel meeting the design requirements is selected. Theresults show that the solid bionic excavator has good mechanical properties， service life and good quality.[Keywords]cassava plant; Digging shovel; bionics; Finite element static analysis在木薯產业中，收获木薯的方式会对其产生重要的影响，随着木薯种植面积的不断扩大，仅仅只依靠手工收割方式已经无法满足收获大量木薯的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
谭建 国． 使用 Ａ Ｓ Ｓ６０进行 有 限元 分析 ［ ． Ｎ Ｙ ． Ｍ］ 北京 ： 北
京 大学 出版社 ，０ ２ ２０ ．
尹 大庆 ， 冯江 ．Ｑ 型垄 向 区 田筑 机 的研制 ［ ］ 农 机 １Ｄ Ｊ．
化研究 ，０ ３ １ ：５ ９ ，０ ． ２０ （ ） ９ － ６ １ １
参 考文 献 ：
‘
图 ８中以不同的颜色来代表不 同应力 值区间 ， 图 中下方应力色条最左边 ， 代表 的值最小 ， 最右边代表 的
值最大。
龚 曙光 ， 桂 兰． 于有 限 元分 析 的管 板结 构 优化 设 计 谢 基
［ ］ 机械设计 与制造工程 ，０ ２ ３ （ ）４ — １ Ｊ． ２０ ，１ ６ ：９ ５ ．
Ｆ ｎ ｉｎ ，Ｆ ｎ ｉｃ ｅ ｇ ｅ ｇＪａ ｇ ｅ ｇＪｎ ｈ ｎ （ ｏ ｅ ｅｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｅｓ Ａ ｒ ｕｔｒｌ ｎｖｒ ｔ ， ａｂｎ１ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｇｎｅ ｎ ， ｏｔ ａｔ ｇ ｃｌ ａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｈ ｒｉ ０ ０， ｈｎ ） ｌ Ｅ ｉ ｈ ｉ ｕ ｅｉ ５
的多少 ， 根据所筑 土 的土 量要求 ， 由调 节犁铧上 分 土板 的开度 来控制 。留有 的松 土要多于筑 所需 的 土量 ， 多余的松土由铲板两侧分至垄 顶 、 垄帮和沟底 。
垄 向区 田水 土 保 持 措 施 运 用 的 范 围极 广 。 根 据
垄向区田数学模型计算 ， 于 ６ 坡的横破垄 、 小 。 顺坡垄 、 横顺兼有的坡耕地 、 翻后 起垄 的坡 耕地 ， 平 凡是 垄作 的坡耕地皆适合运 用垄 向区 田措施 。尤 其是深松 后 的垄作坡耕地 ， 深松 的主要 目的是 为 了多蓄水 、 其 深
要 的作 用 。近 几 十年 来 ， 重 的 水 土 流失 已成 为 制 约 该 区 国 民经 济 发 展 的瓶 颈 。为 此 ， 过 研 究 国 内外 防止 水 严 通 土 流失 举 措 ， 据 土 壤 的 特性 和 我 国 特有 的耕 种 方 式 与机 械 综 合 性 原则 ， 计 制 造 了垄 向 区 田筑 机 ， 且 采 用 根 设 并
Ａ Ｓ Ｓ 件 对 其 工作 部 件进 行 了优 化 。基 于 大 型有 限 元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ 对 垄 向 区 田筑 机 的 主要 工 作 部 件 四 ＮＹ 软 ＮＹ ，
叶 翻转 铲 进 行 了 三维 数 值 模 拟 ， 将 计 算 量 控 制 在 可 以接 受 的 范 围 内 ， 验 表 明 结 构尺 寸合 理 。 并 试 关键词 ：水土保持 ；垄 向区田 ；筑 墙机 ；四叶翻转铲
Ｆ ｇ ８ Ｅｑ ｉ ａｅ ｔｍａ ｆ Ｖｏ ｓ ｓｓｒ ｓ ｉ． ｕ ｖ ｌｎ ｐ ｏ ｎ Ｍｉｅ ｔｅ ｓ
与应用［ ］农 业科技与装备 ，０ ９ ３ ：９ ５ ． Ｊ． ２０ （）４ — １
１Ｊ ＿ 一
马永胜 ， 魏永霞 ， 冯江 ， 垄作 区 田的设计 方法 ［ ］ 沈 阳 等． Ｊ．
中图分类号 ：￥ ２ ． ２ ２５ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ － ８ Ｘ（０ １ ０ － ０ ５ ０ ０ ３ １ ８ ２ １ ）９ ０ ８ 流失 面积大 、 度快 ， 为 速 成 影响农业 生产 的严重 问题。许 多专家大声 疾呼 ： 水 “ 土流失 问题 ， 系到一个 国家的盛衰 ， 关 民族 的存亡 ” 。 严重的水 土 流 失 正使 中 国肥 沃 的东 北 土地 变 得 又 “ 又“ ” 再不抓 紧 防治 ， 薄” 黄 ， 土地 一旦流 失光 ， 将寸 草不生 ， 黑土地也许会成为书本上的一个历史名词。 分布在我 国东北松嫩平原 的黑 土地 ， 是世界上仅
ｂ ｓ ｆｇ ａ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｉ ｈ ｎ ａ ｅ ｏ ｒ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ，ａ ｄ ｐ ａ ｓａ ｕ ｆｃｅ ｔｒ ｌ ｎ ＧＤＰ． ｎ ｔ ｅ ｄ ｃ ｄ ｓ ｙ ａ ｓ，ｔ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔｒ ｅ ｏ ｉ ｎ ｏ ｎ ｌ ｙ ｎ ｓ ｆｉｉ ｎ ｏ ｅ ｉ Ｉ ｈ ｅ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏｌａ ｄ ｗａｅ ｒ ｓｏ
５ 结 论
对 四 叶板建 立 有 限元 模 型 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 软 利 ＮＹ
农业大学学报 ， ｏ （ １ ：８ — ８ ． ２ ４ Ｚ ）５ ３ ５ ５ ｏ 温 锦 涛 ， 立 意 ， 大 庆 ， ． 向区 田筑 机 ： 国， 刘 尹 等 垄 中
Ｃ ２６ ４ ２ Ｐ ．０ １ １ — ９ Ｎ ４ ５４ ［ ］ ２０ — ２ １．
件进行计算 ， 结果表 明： 有限元分析可 以很好地模拟真
Ｔ ｅＡｐ ｌ ａｉｎ． ｉ ｌｔ ｎＴ ｃ ｎｑ ｅ Ａ ＹＳ ｎ ｈ ｐｉ ｔ ｏ Ｓｍｕａｉ ｅｈ ｉｕ （ ＮＳ ）ｉ ｃ ｏ ｆ ｏ
Ｆｕｒ ｏ Ｄｉ ｎ ａ ｈ ｎ ｏ ｓ ｒ ｗ ｋｉ ｇ Ｍ ｃ ｉ ｅ Ｔｏ ｌ
一
１ 垄 向区 田的工作原理
垄 向区田筑 ， 即在坡耕地垄沟 中筑起小土 而 形成许多浅 穴 ， 将延坡 向伸展 的垄沟 截成 多个小 区 段 ，以小土墙拦截 落人浅穴 中的雨水 ， 使雨水渗入 土 壤， 解决坡耕地在强降水 时形成径流而导致 的水 土流
失 问题 。
； 而复 始 ， 成 垄 向 区 田作 业 。垄 沟 中 留有 松 土 周 完
收 稿 日期 ：２ １ — ５ ５ ０ １ ０ —１
由吊杆和加压弹簧等组成 的加压装置 ， 除增加压实 土
挡 的作用外 ， 还可使铲 板沿垄 沟上下仿形 ， 并且 在三 铧犁升起时 吊起筑 部件 。
机 械 式垄 向区 田筑 墙 机原 理 图 ， 图 １所示 。 如
作者 简介 ：冯
江（ ９ ８ ） 男 ， １６ 一 ， 吉林农 安人 ， 副教 授 ， 博士 ， Ｅ ｍ ｉ （ — ａ） ｌ
形 量最 大 。模 型 的 最 大 变 形 量 为 １５ ７ ． ５ｍｍ， 影 响 零 不 件 的工 作 。
实情况下铲板所受的载荷 ， 铲板变形不 明显 ， 证明总体 的分析结果符合实际试验情况 。有限元分析作为一种 较为准确 的数 值模拟方法 ， 应用 于铲板 的静力结构分
析， 结果是可靠的。
块黑土地相 比， 面积虽 小 ， 但质量 之好世界 瞩 目。她 养育 了这 一方 人 ， 为黑 龙江 省做 出 了不 可磨 灭 的贡 献 ， 黑龙江省成为农业大省和强省富 民的天然条件 是 和物质基础 。
当所挡起 的土壤充 满前 ， 下铲 开始顶 压前铲 板 ， 由加压 弹簧 的压力 和机体 的重力通过 前铲板 由上部 压实土墙 。当两铲板 间土量 达到一定 量时会使 整个 机架上浮 ， 时支撑转臂 的铁杆并 不移动 ， 而可顶 这 从 起 滚释放铲板 ， 在土墙 的阻挡 下 ， 四叶板 翻转 铲 使 翻转 ； 在回位 弹簧 的作用 下 ， 臂 、 滚复位 ， 转 挡住 下 铲 板 ， 时 四叶 翻转 铲 翻转 ９ 。在 其 下 部 形 成 一 土 此 Ｏ，
有 雨 旱 分 明 的 湿 润 地 区 ， 运 用 垄 向 区 田措 施 ， 能 可 既
保持水土 ， 也能防止干旱 。
２ 机械式 垄向区 田筑蛸机结构设计
垄向区田筑 机的工作过程 ： 拖拉机牵引机组作 业时 ， 犁铧在垄沟 中犁起 松土 ， 一部分培土于垄帮 ， 一
部 分 留在 垄 底 ， 四 叶 翻 转 铲 之 下 铲 板 挡 起 ， 走 随 由 随 挤实 。
尹 家峰 ， 育江 ， 邓 田质荣． 垄作 区田在黑 龙江 省坡 耕地 上
应 用研 究 ［］中国水土保持 ， ９ （）２— ５６ ． Ｊ． １ ４５ ： ２， ９ ３ ２
沈 昌蒲 ， 温锦涛 ， 李英． 于抢救 黑土地 的建议 ［ ］． 国 关 Ｊ 中
农村科 技 ， ０ （ ）４ ． ２ ４１ ： ０ ｏ
有 的 ３大 黑土 区之 一 ， 我 国和 世 界 之 宝 。与 其 它 两 是
蓄水 ， 减少水土流失 ； 遇有大暴雨 ， 但 雨水不能及时人 渗， 深松后 的土壤 更容易被 雨水 冲走 ， 成更大 的水 造 土流失 。我 国西部常用 的水平 沟、 沟垄种植 、 犁换 套 垄， 垄作区 田均可运 用。尤其 在干 旱 、 干旱地 区或 半
２ １ 年 ９月 ０ １
农 机 化 研 究
第 ９期
垄 向 区 田 筑 机 关 键 部 件 一 四 叶 板 的 有 限 元 分 析
冯 江 ，冯 进 成
（ 北 农 业大 学 工 程 学 院 ， 哈 尔 滨 １ ０ ３ 东 ５ ０ ０）
摘
要 ： 东 北 黑 土 区是 世 界 上仅 有 的 ３大黑 土 区之 一 ， 我 国重 要 的商 品 粮 基 地 ， 国 民 经 济 发 展 起 着 十分 重 是 对
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｔ ｒ ｌｃ ｏ ｌ ｅｄ ｉ ｔ ｅ ｏ ｌ ｒ ｅ ｌｒ ｅ ｔ ｌｃ ｏｌ ａ ｅ ｓ ｉ ｈ ｓｗ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｏ ｔ ｅ ｓｅ ｎ ｂ ａ ｋ ｓ ｉ ｆ ｌ ｓ ｈ ｎ ｙ ｔ ｅ ａ ｇ ｓ ｂ ａ ｋ ｓ ｉ ｌ ｙ ｒ ｔ ｉ ｏ ｄ，ｗｈｃ ｓｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｈ ｉ ｈ ｎ ｌ ｉｈ ｉ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ａ
机械式垄 向区田筑 机试验样机如图 ２所示。 机械式垄 向区田筑挡机试验效果如图 ３所示 。
ｆ ４ ＠ １ ３ ｃｌ。 ｊ ５ ６ ．ｏ ３ ｎ
８ ・ ５
・
２ｌ ０ １年 ９月
农 机 化 研 究
第 ９期
图 ７中以不同 的颜色来代表铲板不 同变形量 ， 图 中下方色条最左边 ， 代表的变形最小 ， 最右边代表的变
ｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｏ ｎ ａ ｄ ｃ ｐ ｏ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｕ ｏ ｎ ｒ Ｓ ｅ ｏ ｏ ． ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｅ ｅ ｔ ｆ ｔ ｅ ｓ ｉ ａ ｄ ａ ｅ ｎ ｂ ｃ ｍｉ ｇ ａ ｈ ｎ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｏ ｒｃ ｕ ｔ ｙ’ ｃ ｎ ｍｙ Ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｓ ｖ ｒ ｙ ｏ ｏ ｌ ｎ ｉ ｈ ｗａｅ ｒ ｓｏ ｎ ｃ ｉ ａ ａ ｄ ａ ｒ ａ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｗ ｍａ ｈ ｎ ｕ ｒ ｗ ｄ ｋ ｎ ｏｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｆ ｈ ｒ ｔ ｒｅ ｏ ｉｎ ｉ ｈ ｎ ｎ ｂ ｏ ｄ ｉ ａ ａ ｙ ｅ ｓ ｎ ｅ ｃ ｉ ｅ ｆ ｒｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｌ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｅ ｂ ｓ ｏ ａ － ｈ ｏ ｓｎ ｎ ｓ ｃ ａ ｔ ｒ ｔ ｆｂ ａ ｋ ｓ ｉ ｌ ｙ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｆｒ ｔ ｎ ｏ ｉ ａ ｅ ｉ ｕ ｗｎ ｃ ｕ ｔｙ Ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｏ ｕ — ｌｄ ｔｔ ｅ ｃｅ ｉ ｉ ｏ ｌ ｃ ｏ ｌ ａ ｅ ｎ ｈ ｏ ｍａｉ ｆｔ ｌｇ ｎ ｏ ｒ ｏ ｏ ｎ ｒ ． ｎ ｈ ｐ ｉ ａ ｉ ｆｆ ｒ ｂ ａ ｅ ｔ ｈ ｓｃ ｏ ｌ ｍｉ ｏ ｏ ｈａ