弧形深松铲的有限元分析_基于Pro_E5_0与ANSYSWorkbench
挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业
挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业1.问题概述：通过ansys软件对挖机的铲斗结构进行有限元分析，将铲斗结构在工作过程中铲土受到的力反向施加在铲斗上，来分析结构的受力状态，结合材料力学第四强度理论来判定结构是否满足强度要求。
图1 几何模型2.问题分析：采用ansys软件，建立铲斗有限元模型，不需要建立挖机的整体模型，在铲斗与挖机动臂连接的销孔位置处进行约束设置，将铲斗工作过程中的力提取出来，反向施加在铲斗上，如图1所示，红色箭头方向即为铲斗的受力方向，其中已知，Fx为109000N，Fy为-110000，Fz为0，最终对铲斗进行强度分析。
3.分析步骤首先通过Proe建立三维模型，随后将三维模型通过ansys几何结构导入至ansys软件中，几何导入路径截图为：图2 几何导入路径单元类型为solid186单元类型，solid186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。
单元通过20个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.SOLID186可以具有任意的空间各向异性，单元支持塑性，超弹性,蠕变,，应力钢化，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。
图3 单元类型图4 单元类型定义结构材料为Q235，弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。
在ansys中材料定义如下所示：图5 材料属性对结构进行网格划分，采用六面体的网格划分方法，让结构尽可能多的用六面体，这样可以减少整体的节点规模，减小计算资源，同时还能保证计算精度。
网格总数为35210，节点总数为40448。
图 4 有限元网格模型根据实际情况进行加载约束，首先约束四个主动臂铰接孔内孔的全部自由度，如下所示其次约束辅动臂的四个铰接孔内孔的轴向和径向自由度，放开转动自由度，如下图所示。
最后按照题目中的载荷要求，在挖机铲斗边缘施加对应的载荷，最终加载约束示意如下，分析过程中还考虑铲斗结构的本身自重问题。
圆弧状深松铲柄的有限元分析
型导入 Ａｓ 中［。 ｎｓ ｙ
３ １ １ 材 料属性 ．．
覆土作用 ；而普通直铲对土壤没有这种作用。综
圆弧状深松铲柄 由 Ｃ ＴＡ进行三维建模 ，实 ＡＩ 体模型如 图 １ 。根据经验可知，三角形铲柱截面 比梯形及其它形状 的铲柱截面更具有减小铲柄在 工作过程中的阻力 ，因此本文所分析的铲柄铲柱 截面形状 均为三 角形 。其材料 由 ６ Ｍ ５ ｎ制成 ，其
１０ ｌ） ３ １８
（ 林 农 业 大 学 。吉林 长 春 吉
【商 要 】深松技术是保护性耕作重 ｊ 要技术之一， 松铲 深 柄是深 松机上最重要的 零部件之一，因 此其品质的 好坏直接影响着深
松机 工作 时的深松效果。本文是利用 Ｃ ＴＡ对深松 铲柄进行三维 实体建模 ，通过 田问试验得 出前倾 角 口为 ４ ＡＩ ｏ度时的三 角形截 面最
强度 高 ，制 作 方 便 ，磨 损后 很 容 易更 换 ，既适 用 于行 间深 松 ，也适 用 于 全 面深 松 ，是 应 用 最 广 的
一
构、降低水 土流失 ，蓄水保墒、利于防风蚀和水
蚀 ；同时增加 土 壤 的 透 气性 和透 水 性 、改 善作 物 根系生 长 环境 、提 高 作 物 产量 和对 实 现耕 地 的可
１ 深松铲 的类型及特点
分 析
深松机主要工作部件就是深松铲 ，深松铲 的 形状影 响着许多因素 ，如牵 引阻力大小 、作业速 度、深松深度、作业质量等。其 由铲头和铲柱两
在利用 Ｃ ＴＡ建立 的圆弧状深松铲三维实体 ＡＩ 模型时 ， 根据铲柄前倾角 ａ 的不 同分别 画出 ７ 个
不 同 角 度 的模 型 ，分 别 是 ：３￣ ０、５。 ０、 ０、４。 ０、６。
符合 工作 需要 ，然后通过接 口将模 型导入 Ａ Ｓ Ｓ中进行 网格划分及载荷施加生成有 限元模型 ，并对 其进 行 变形及应 力分析，三 角 ＮＹ 形截 面的深松铲的强度、刚度 能够达到设计要求 ，满足其 工作需要。
基于ANSYS Workbench的挖掘机动臂有限元分析
考依据。
关 键 词 ：动 臂 ；S o lid w o r k s ;A N S Y S W o r k b e n c h ;静 力 学 分 析
中 图 分 类 号 ：T Q 422. 2 文 献 标 识 码 ： A
文 章 编 号 ：1 0 0 7 6 9 2 1 ( 2 0 1 7 ) 0 6 0 0 8 5 01
备制造业中的应用。
• 85 •
黄 鹏 ，等 • 杨 家 坪 滑 坡 稳 定 性 研 究
2017年 第 6 期
表3
稳定性计算结果
工况组合 1 2 3 4
稳定性系数 1 2029 1 2154 1 0568 1 1838
在 运 用 三 维 软 件 Solid w o rk s建 立 动 臂 的 三 维 模 型 时 先 简 化 模 型 ，简 化 时 要 基 本 保 证 以 很 好 的 反 映 出 动 臂 实 际 结 构 特 性 为 前 提 ，做 出 一 些 的 简 化 ，去 掉 结 构 中 对 影 响 计 算 结 果 不 大 的 圆 角 、螺 纹 孔 等 。 动 臂 的 三 维 模 型 ，如 图 1 所 示 。2
挖 掘 系 列 以 挖 掘 机 为 主 流 ，可 分 为 机 械 式 挖 掘 机 和 液 压 式 挖 掘 机 ，其 中 液 压 式 挖 掘 机 是 工 程 机 械 的 主 要 产 品 之 一 ，广 泛 应 用 于 建 筑 、铁 路 、公 路 、水 利 和 军 事 等 工 程 。液 压 挖 掘 机 完 成 各 项 功 能 的 主 要 构
如 图 2 所 示 ，为 动 臂 有 限 元 网 格 模 型 ，得 到 44222个 单 元 和 73381个 节 点 。所 画 网 格 的 精 度 高 低将直接影响到求解的结果的准确性。
挖树铲的结构设计与有限元分析_赵德金
1. 1
挖树铲的设计 利用 PTC Creo 软件建立挖树直铲三维实体模
型如图 1 所示。根据树木移植机的设计要求确定铲 的结构尺寸，利用 PTC Creo 的曲面功能设计曲面， 然后利用曲面加厚功能生成挖树铲实体模型 。然后 保存为 IGES 格式， 用于 Ansys Workbench 进行有 限元分析。 1. 2 挖树铲的网格划分 在进行有限元分析之前 ， 首先将挖树铲的
图2
Ansys 中挖树铲模型
Fig. 2 The IGES model of the tree spade in Ansys Workbench
图1
曲面铲和 V 字形铲结构图
Fig. 1 The structure of surface spade and Vshaped spade
材料与属性： 采用 Q235 碳素结构钢，弹性模量 E = 2. 06 × 105 N / mm2 ； 密度 ρ = 7. 8 × 10 － 6 kg / mm3 ； 泊松比 0. 3。 本次设计挖掘铲的厚度尺寸为 6 mm， 根据机 械设计 手 册， 碳 素 结 构 钢 的 钢 材 厚 度 小 于 等 于 16 mm时，其屈服极限 σ S = 235 MPa。 采用 Ansys Workbench 对挖树铲进行网格划分， 默认方式自动划分网格如图 3 所示，曲面挖树铲有 限元模型产生 2 477 个单元，5 342 个节点。V 字形 挖树铲有限元模型产生 2 159 个单元，4 705 个节点。
挖树铲在挖树过程中所受的阻力计算很复杂 ， 采用传统的计算方法很难计算，主要受树木周围的 土壤的实际情况影响很大，对于直铲而言，挖树阻 力主要是挖树铲与土壤的切削阻力 、挖树铲与土壤 摩擦阻力、 挖树铲与树木根茎以及草根的切断阻 力，再就是对于含有碎石的土壤的碎石对挖掘铲所 产生的阻力等，挖树铲受到阻力后，发生变形以及 应力分布的情况，采用传统的方法也很难确定，一 般采用分组实验确定经验公式，并且计算结果主要 适用于实验所采用的土壤条件，一般可计算出挖树 铲的受力情况，对于挖树铲的应力分布及变形仍然 不明确。对于这种情况，本文采用有限元软件对挖 树铲进行静力学分析来解决挖树铲在工作过程中应 ［4 － 7 ］ 。 力分布及变形情况
基于Pro／E5.0和ANSYSWorkbench14.5的挖掘机动臂有限元分析
基于Pro／E5.0和ANSYSWorkbench14.5的挖掘机动臂有限元分析文章以反铲挖掘机的动臂为研究对象，对挖掘机最典型的几种工作状况进行分析，利用Pro/E和ANSYS Workbench两种CAE软件，先在Pro/E中建立了液压挖掘机动臂的三维模型，再对模型进行了强度分析和变形分析，给挖掘机动臂的设计提供了依据。
标签：挖掘机；工作装置；动臂；有限元前言挖掘机是工程建筑机械的主要机种之一，在建筑、交通、采矿、国防及城市建设等土石方施工中起着十分重要的作用。
随着应用范围的日益扩大，在设计理论和方法、分析和研究手段也有了质的飞跃。
本文利用PRO/E建立挖掘机的动臂模型，经Pro/E算出各铰点的受力情况，再利用ANSYS Workbench14.5对动臂的结构强度进行分析。
充分利用这2种CAE软件各自的特点，从而提高对问题的分析效率和计算精度。
1 动臂模型的建立反铲挖掘机的结构如图1所示，其工作装置主要有铲斗、铲斗液压缸、斗杆、斗杆液压缸、动臂以和动臂液压缸。
先对动臂实体结构特征进行分析，确定这些结构特征建立的先后顺序和每个实体特征的建立方法，保证模型所包含的参数尺寸尽量少，结构特征尽量简单。
分析和确定结构特征后，建立动臂模型。
Pro/E 提供了完整的建模功能，利用拉伸、旋转、切割、扫描、切除和抽壳等基本功能和曲面设计，建立工作装置的实体模型。
2 Pro/E与ANSYS对接3 动臂有限元分析3.1 定义单元属性、材料有关特性目前，绝大多数挖掘机的工作装置为不同厚度的16Mn钢材焊接而成，其屈服强度在275MPa附近。
Workbench实体单元类型采用默认的SOLID187，由于Workbench中没有16Mn，需添加新材料赋予新属性，设置动臂材料的基本参数如表1所示。
3.2 动臂网格划分一个好的网格非常重要，可以在求解过程中将误差降低到最小，避免引起数值发散和不正确得到不准确的结果，甚至还会导致不能求解。
基于Workbench的深松铲铲体曲面的仿生优化设计及试验分析
Ｙａ ｏ Ｋｅ ｈｅ ｎ ｇ。Ｃｈ ｅ ｎ Ｗｅ ｉ ，Ｙｕ ａ ｎ Ｄｏ ｎ ｇ， Ｃｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｂ ｉ ｎｇ，Ｐｅ ｎ ｇ Ｚ ｈｕ ｏ ｍｉ ｎ ｇ，Ｚｈ ｕ Ｊ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ． Ｂｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｂｏ ｄ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ
性能和可靠性， 在保证深松作业的质量前提 下， 减少耕作 阻 力， 实现节能减排的 目的。近年来发展得愈趋成熟 的仿生减
阻技 术为 深松部 件 的减 阻研究 提供 了一个 崭新 的思 ］ 。
结构和参数优化设计方法 ， 并取得 了较好的减阻效果＿ ４ ］ 。 本文设计的仿生学对象是穿 山甲， 这种地栖 性哺乳 动 物体形狭长 ， 全身有鳞 甲， 四肢粗短 ， 其前爪是掘土利器， 挖 土效率很高 ， 尤其喜好在 山麓地带 的草丛 中或丘 陵杂灌丛
较潮湿的地方挖穴而居 。其挖穴爪趾放大如图 ｌ 所示 。
本文 首先基 于仿生减 阻理论 ， 从 穿 山 甲挖 穴爪 趾 的
仿 生学研 究人 手 ， 利用其 拟合 曲线方 程优 化 了深松 铲 的 触土横 截 面 形 状 ， 分 析 了深 松 铲 各 部 件 的 主要 参 数 选 取， 得 到 合 理 的尺 寸参 数 ； 再用 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ软 件建 立 了相 应 的实体模 型并 导入 到 分析 软 件 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ中 ， 施 加工 况 载 荷并进 行有 限元计算分 析 ， 得 到相 应 的应 力 和变 形结 果 以验证 设计 的合理性 ； 最后， 进 行 实 际作 业 试验 对 比 ， 验
０ 引言
土壤深松 的 目的在于打破 因长年传 统旋耕方式 在农 田里形成 的坚硬犁底层 ， 从 而加深 耕作层 深度 、 增加 土壤 的透气和透水 性并 起 到改 善作 物根 系生 长环 境等 作用 。
可拆装式凿型深松铲的设计及有限元分析
可行 方 案 。
关键词 ：深松铲 ；铲刀 ；铲柄 ；有限元分析
中 图 分 类 号 ：， ９ ２ ２ ２ ． ３ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ５） １ ２ — ０ １ ４ ４ — ０ ４
深松耕作技术的研究最早可追溯到 ２ ０世纪 ３ ０年代 ，
西 方发 达 国家 针 对 深 松 铲 受 力 模 型 的 研 究 理 论 已 经 到 了很 高 的水平 Ｊ 。 由于 深 松 技 术 在 国 内推 广 较 晚 ， 所 以国 内深 松 铲 的 研 究 相 对 落 后 。 然 而 ， 近些年 ， 随
粘性大 ， 会 增 加 深 松 机 工 作 时 的 阻 力 。针 对 这 一 问
题， 结合不同土壤特性 ， 使用相对应 的深松机作业 ， 为 使耕作变得高效率和低损耗 ， 开发 了对应土质深松 的
深松 铲 。
图１ 深 松 铲 整 体 三 维结 构 不 意 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔｈ ｒ ｅ ｅ —ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
ｄ ｅ ｅ ｐ ｌ ｏ ｏ ｓ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｏ ， ￣ ｅ ｌ
１ ． ２ 工 作 原 理
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ — １ ２ － ２ ４
基金项 目：山东省科学技术发展计划项 目（ ２ Ｏ ｌ ４ Ｇ Ｎ ｃ ｌ ｌ ３ ｏ ０ ３ ）
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
滑移装载机动臂是一种用于装载和卸载物料的设备，广泛应用于建筑工地、港口、仓库等场所。
为了确保机动臂的稳定性和安全性，提高其工作效率和使用寿命，需要进行有限元分析与优化。
有限元分析是一种通过将结构离散成有限个单元，将其模型转化为离散状态，然后通过数学方法求解结构的应力、变形、振动等力学问题的方法。
使用ANSYS软件进行有限元分析与优化可以对机动臂的力学性能进行全面和准确的评估。
需要根据机动臂的实际结构进行建模。
可以将机动臂分为不同的部分，如臂体、伸缩管、液压缸等，并根据实际尺寸和材料参数进行建模。
然后，需要对机动臂受到的各种力进行加载，如自重、载荷、液压力等。
根据机动臂的实际工作条件和使用环境，选择适当的加载方式和加载位置。
然后，通过设置合适的边界条件，如固定支撑点、转动支撑点等，确定机动臂在有限元分析中的自由度。
通过求解有限元方程组，可以得到机动臂在不同加载情况下的应力和变形分布情况。
有限元分析结果的准确性和可靠性对于优化设计至关重要。
根据分析结果，可以识别出机动臂的设计弱点，并针对性地采取改进措施，如增加材料厚度、优化结构形状或增加支撑点等。
通过多次有限元分析和优化，最终得到稳定性更好、安全性更高、效率更高的机动臂设计方案。
在进行有限元分析与优化时，还需要考虑到机动臂的材料特性和工作条件。
如机动臂所使用的材料的强度、刚度、疲劳寿命等，以及机动臂在实际工作中受到的加载频次、加载方式、工作温度等。
这些因素将直接影响到分析与优化结果的准确性和可靠性。
基于ANSYS的振动式深松耕作业机的有限元分析
其 中：
经 有限元分 析得 ： 切 削 刀 片 的 最 大 应 力 为
日为下拉杆左端点到中心拉杆的距离 ； ７ ６ ２ ． ２ Ｍ ｐ ａ ， 发生在被固定孔和下方两孑 Ｌ 的两侧 。 为液压缸提升力 ； 经有限元计算得深松铲铲柱 的应 变云图如图 ６ Ｊ ７ 、 ｒ 为下拉杆左端点到液压缸杆 的距离 ； 所示 。 ａ 为下悬挂点至下拉杆 固定铰链点的水平距离。 若两种情形等效 ，则杆 对 Ａ Ｂ杆的作用力也 为 。以Ａ Ｂ杆为研究对象 ， 对 Ａ点取矩 ， 则有 ｛ 鬣 Ｔ×ｎ＝Ｑ×ａ 其中， Ｑ为换算到下悬挂 的提升力， 由上三式得：
耕作业机 主要 零部件的有 限元模 型 ， 通过 有限元分析 ， 结果表 明： 振 动式深松耕作 业机 能够满足 工作要 求 ， 并且振动 式 深松耕作 业机 主要零部件 能够 满足 刚度和 强度要 求。 关键词 ： 振动式深松耕作 业机 ； 有 限元 ； Ａ Ｐ Ｄ Ｌ
中图分类号 ： Ｔ Ｇ６ ５ ９ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ５ ７ — ０ ２
ｌ
：
ｆ （ 。 ＋ ｂ ） 一
１
．
侧
；
图 ５ 深松铲铲柱 的应力云图 图 ６ 深松铲铲柱 的应变 云图
Ｒ ：
经 有 限元 分 析 得 ：切 削 刀 片 的 最 大 应 变 为
０ ． ３ ６ ４× １ ０ ≈ ＭＰ ａ 。
Ｑ ＝ ［ （ ０ ＋ ６ ） ＿ 】
度 。此方法对提高振动式深松耕作业机的寿命 、 加工 精度和降低成本具有重要的指导意义 。
１ 振 动式 深松耕作 业机
图 ２ 提 升 机 构 简 图 如图 １ 所示， 振动式深松耕作业机主要 由 １ 悬 其中， Ａ Ｂ Ｃ Ｈ为三点悬挂 四杆机构 ， Ａ 为液压 挂、 ５ 机架 、 ７ 缓冲装置、 ６振动部件、 ３ 深松部件、 １ 限 四杆提升机构 ， Ｋ为悬挂机构 的重心 ， 点为下悬 挂 深轮和 ４中耕部件等组成 ，深松部件 由 ２ 过载安全 点， Ａ Ｂ杆为拖拉机下拉杆 ， Ｃ Ｈ为拖拉机 中央拉杆 ， 器及 ３ 深松铲构成。 为液 压缸 。 对 点取距则有 ：
可拆装式凿型深松铲的设计及有限元分析
可拆装式凿型深松铲的设计及有限元分析王彬;蒋素清;周进【摘要】针对我国南方地区土壤粘性大加重常规深松铲工作阻力的问题，研制一种入土性能好、工作阻力小的凿型深松铲，并通过改进凿型铲刀的边缘形状和入土角度、铲柄的形状曲线来实现。
同时，借助 ANSYS Work bench 对设计的铲刀进行结构静力学分析，结果表明：在最大耕深的条件下，深松铲最大应力和应变分别为378．82MPa 和0．0019mm，小于深松铲所选材料的屈服强度。
这表明，设计合理，可为南方深松铲的设计提供可行方案。
%According to the cohesive soil in southern China aggravated the conventional deep loosening shovel working re -sistance problems , a soil of good performance and small working resistance of the chisel type deep loosening shovel is de -veloped .To achieve the target , the edge shape and the penetration angle of the chisel type blade and the shape of the shovel handle curve are ing ANSYS workbench to design the blade structural statics analysis, with the analysis of deep tillage conditions at the maximum, the maximum stress and strain are respectively 378.82MPa and 0.001 9mm, less than the deep loosening shovel selected material yield strength , illustrated that the design is reasona-ble, to provide feasible scheme design for the Southern Deep loosening shovel .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P144-147)【关键词】深松铲;铲刀;铲柄;有限元分析【作者】王彬;蒋素清;周进【作者单位】江苏财经职业技术学院机械电子与信息工程学院，江苏淮安223003;江苏财经职业技术学院机械电子与信息工程学院，江苏淮安 223003;山东省农业机械科学研究院，济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S222.3保护性耕作起源于美国，20世纪80年代开始在全球各国有飞速的发展[1－2]。
基于ANSYS的挖掘铲静力分析
基于ANSYS的挖掘铲静力分析张海亮;赵凤芹【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2012(000)005【摘要】挖掘铲的性能和质量直接影响挖掘部件的作业效果。
以两种常见的挖掘铲为研究对象，对其进行初步的受力分析．模拟田间作业状态，并利用ANSYS软件进行有限元分析。
通过分析不同条件下挖掘铲所受应力的变化情况，优化挖掘铲的设计参数。
%The performance and quality of digging shovel have a direct influence on the operation effect of excavating components. This article, taking two commonly used digging shovels as the research subject, makes preliminary stress analysis and imitates its field work- ing state and eventually makes finite element analysis based on ANSYS. The design parameters for the digging shovel are optimized through various stress analysis.【总页数】3页(P13-15)【作者】张海亮;赵凤芹【作者单位】沈阳农业大学工程学院,沈阳110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳110866【正文语种】中文【中图分类】S225.71;TP391.7【相关文献】1.基于IFC标准的ANSYS结构静力分析信息的表达与扩展机制研究 [J], 刘彦凯;张光利2.基于ANSYS的某实际工程重力坝的静力分析与监测结果分析 [J], 王燕芬; 赵青3.基于ANSYS的房屋集装箱静力分析 [J], 赵博; 闫单4.基于Ansys Workbench的金属打包机锁头座销轴静力分析 [J], 王进;王俞龙;卞方良5.基于ANSYS Workbench的吊装工装静力分析及拓扑优化设计 [J], 史天翔;郭建烨;史江;辜国玲;辜嘉诚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
凿形深松犁铲受力的有限元分析
ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｖ ｉ ｎ ｅ ｙ ａ ｒ ｄ ｓ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｔ ｈ ｅ Ｅ－ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ２ ０ ０ ２ Ａ ｕ ｓ —
（ ３ ） ： １ ９ ５ － １ ９ ７ ．
的结合 ， 高硬度耐磨合 金层 易于从 铲刀表 面脱 落 ， 使
铲 刃变 钝 ， 铲刀失效 ， 增 加 了牵 引 阻力 和油 耗 量 ； 而 改 进后 的凿 形 犁铲 表 面 不 会 出现 应 力 集 中 的现 象 ， 表 面 的耐 磨 合 金层 不 易 从 犁铲 基 体 上脱 落 。
较集中 ， 螺栓孔前部容 易产 生裂纹 ， 在 长 时 间 耕 作 过 程 中裂 纹 易 生 长延 伸 ， 破 坏其 表 面 堆 焊 合 金 层 与 基 体
［ ４ ］ 牛彦 ， 王瑞丽 ， 毛坤 ． 基于 Ｃ Ｏ Ｓ Ｍ Ｏ Ｓ ／ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 的深松铲强度有 限元分 析［ Ｊ ］ ． 辽 宁工业大学学报 （ 自然科 学版 ） ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ８
２ ０ １ ３年 １ ０月
农 机 化 研 究 参考 文献 ：
第 １ ０期
由 图 ５和 图 ６可 知 ， 改 进 后 的 凿 形 铲 刀 １和 齿 形
铲 刀 ２在 耕 作 过程 中受 到 相 同载 荷 的作 用 下 ， 犁 铲 所
［ １ ］ 余 泳昌 ， 刘文义 ， 赵迎芳 ， 等． 立柱式 深松铲受 力数学 模型 及试验 分析 ［ Ｊ ］ ． 农业工程学报 ， ２ ０ ０ ７， ２ ３ （ ６ ） ： １ ０ ９ — １ １ ３ ． ［ ２ ］ 李艳龙 ， 刘宝 ， 张东兴 ． １ Ｓ Ｚ 一 ４ ６ ０型杠杆式深松机设计与试 验［ Ｊ ］ ． 农业机械学报 ， ２ ０ ０ ９， ４ ０ （ Ｓ １ ） ： ３ ７ — ４ ０ ． ［ ３ ］ 董 向前 ， 宋健农 ， 王继 承 ， 等． 草地振 动松土机运 动特 性分 析 与振动频 率优化 ［ Ｊ ］ ． 农业工程学 报 ， ２ ０ １ ２ ， ２ ８ （ １ ２ ） ： ４ ４ —
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化1. 引言滑移装载机是一种用于装卸货物的重型机械设备，其中的动臂是其核心部件之一。
动臂的设计对于整个机械设备的性能和稳定性有着重要的影响。
本文旨在利用ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析，找出其中存在的问题，并提出优化方案，以改善其结构强度和稳定性。
2. 有限元分析模型建立需要建立滑移装载机动臂的三维模型，并在ANSYS软件中进行网格划分和材料属性定义。
在进行有限元分析时，需要考虑动臂在工作中受到的受力情况，包括静载荷和动载荷。
本文将以静载荷作为分析的主要对象，以确保动臂的结构足够稳定和强度足够。
3. 动臂的受力分析4. 有限元分析结果及问题发现通过有限元分析，我们可以得出动臂在受力作用下的应力和变形情况。
根据分析结果，我们可以发现动臂可能存在的问题，比如局部应力集中、材料疲劳等。
这些问题可能会对动臂的使用寿命和工作安全性造成影响，需要及时解决。
5. 优化方案提出针对动臂存在的问题，我们可以提出相应的优化方案。
比如对动臂的结构进行调整，增加支撑和加固部位，改变材料和工艺等。
通过优化方案的实施，可以提高动臂的结构强度和稳定性，从而延长其使用寿命和提高工作安全性。
6. 优化方案验证及分析在提出优化方案之后，需要通过有限元分析对其进行验证和分析。
比如对优化后的动臂进行受力分析，得出应力和变形情况，以验证优化方案的有效性。
通过分析结果，可以确认优化方案是否能够解决动臂存在的问题，以及进一步优化的方向。
7. 结论本文基于ANSYS软件对滑移装载机动臂进行了有限元分析，并提出了相应的优化方案。
通过分析和验证，可以得出优化方案对于提高动臂的结构强度和稳定性是有效的。
对于类似的重型机械设备，有限元分析和优化方案的应用是非常重要的，可以帮助工程师们改进设计和提高产品的性能。
希望本文的研究成果能够对相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
双翼深松铲结构的有限元分析与改进设计
通信作者 ： 朱瑞 祥 ， ， 男 教授 ， 硕士生导师 ， 主要从事农业机械化工程技术 方面的研究． － ｉ ｚｘｄ ｙ ０ ６ ｏ ｕ ｃｒ Ｅ ｍａｌ ｒｊｘ ２ ０ ＠ｓｈ ． ｏ ： ｎ 基金项 目： 十一五” “ 国家科技 支撑计 划重大项 目（ ０ ７ ＡＤ ９ １ ）省农机局重点项 目（ ２０Ｂ ８Ｂ ６ ； 陕农机发［ ０ ０ ０ ４文件 ） ２０］６ ．
远 远小 于许用 应力 ［］ １６ＭＰ ； 柄 的应 力 最 大 一 ９ ａ铲 值 为 ８ ４ １ ＭＰ ，小 于 许 用 应 力 ［ｄ ５．７ ５ ａ ］一 １０ １ＭＰ ． 过 理 论 分 析 、 算 ， 文 中所 作 的设 ４ ａ经 计 上 计 能够 满 足负荷 波 动下 正 常 的工 作 ． 显然 ， 荷波 动 负
ｔ ｅ ｓ ｏ ｅ． ｈ ｈ ｖ １ Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｕ ｌ — ｎ ｅ ｐ ｌ ｏ ｅ ｉ ｇ ｈ ｖ ｌ ｆｎ ｔ ｌｍ ｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ； ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｄ ｓｇ ＡＮ Ｓ Ｓ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｂ ｅ ｗｉ ｇ ｄ ｅ ｏ ｓ ｎ ｎ ｓ ｏ ｅ ； ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｓ ｓ ｉ ｒ ｖ ｎ ｅ ｉ ｎ； Ｙ
不是 造 成实 际情 况 中铲柄 断 裂损 坏 的原 因．
但 在 工 作 过程 中 ， 深松 铲 还 不 可避 免 的受 到 冲 击 载荷 的作 用 ． 深松 过程 中可能 遇到 石头 、 茬等其 根 它 坚硬 物 ， 以及 起 步时 的冲击 ， 而导 致所 受 到 的载 从
荷 瞬时 增大 ． 由经验 知 ， 冲击 载荷一 般 为所 受载 荷 的
定方式是解决 问题 的有效方法 ； 用 ＡＮＳ 应 ＹＳ软件进行 有限元分析是重要 的现代设 计方法之一 ， 与经验设计有机 但 融 合是提高设计质量 的重 要途径． 同时 ， 经验设计也 有一 定的优 点 ， 不应该 全部 否定． 本文还 对深松 铲过 载保护 的
基于AnsysWorkbench的装载机铲斗有限元分析_张倩
5） 挂耳板和斗耳板在垂直偏载、水平垂直正 载和水平垂直偏载工况下应力过大，需进行结构 加强。
6） 铲斗在水平正载和偏载工况下，整体结构 所受应力较小； 垂直正载和偏载工况下，铲斗的 斗耳板与墙板所受应力较大，已超过材料许用应 力； 水平与垂直正载和偏载工况下，挂耳板、斗 耳板和墙板应力均已超过材料许用应力，可依据 分析结果进行结构改进。
1 铲斗模型的建立
铲斗 属 于 结 构 件 类 零 件， 主 要 由 主 刀 板、 副 刀板、 底 板、 边 板、 侧 刃 板、 墙 板、 挂 耳 板、 斗
壁板、斗耳板和斗齿等主要配件组成。根据装载 机铲斗 结 构 特 点 和 工 作 特 性， 在 保 证 其 插 入 力、 掘起力等力学性能不变的情况下，对铲斗结构进 行适当简化，去除结构中的部分辅助件，建立的 铲斗三维模型如图 1。
0 引言
装载机是一种用途较为广泛的工程机械设备， 主要 应 用 于 矿 山、 建 筑、 公 路、 铁 路、 水 电 等 建 设工程。装载机铲斗是装载机主要的工作装置 ［1］， 用于实现物 料 的 切 削、 承 装、 运 输 和 卸 载， 是 整 机工作性能的重要指标。由于装载机工作条件恶 劣，在铲斗使用过程中，经常会出现焊接开裂的 问题，同时铲斗与物料频繁接触，造成严重的磨 损，为保证工作完整可靠，要求铲斗设计具备足 够的强度、刚度和耐磨性。本文基于某 5 t 轮式装 载机铲斗，在 6 种典型工况下，对其进行有限元刚 度和强度分析，为装载机铲斗的结构优化提供了理 论依据。
3 小结
本文对某 5 t 装载机铲斗进行有限元仿真，对 于确定铲斗结构的不合理之处、进一步优化结构、 去除冗余等具有重要指导作用。由于铲斗为焊接 结构，通过对比分析结果数据可知，铲斗多处焊 接部位均需加强，焊接工艺的好坏决定了铲斗的 结构性能和装载机的工作性能。因此，焊接技术 的提高、一次成型技术的应用等相关技术领域的 进步，将为铲斗及其他工程机械零部件和产品提 供重要的技术保证。同时，计算机仿真技术的发 展与应用，为探索机械结构缺陷、预测结构性能、 提高结构设计质量、解决复杂结构存在的问题等， 提供了便利的手段。
基于ANSYS的推土机松土器齿杆的有限元分析
基于ANSYS的推土机松土器齿杆的有限元分析摘要：利用三维软件Pro／E建立推土机松土器齿杆的实体模型，导入有限元分析软ANSYS后对其进行有限元分析，获得推土机松土器齿杆的应力和变形状态，找出齿杆的最大部位，提出了改进方案，为齿杆的进一步设计提供了依据关键词：有限元；推土机；松土器齿杆1．推土机松土器齿杆的工况受力分析和有限元分析推土机在土石方工程中被广泛应用，松土装置是其承受载荷的主要部件。
在复杂多变的工作外载荷作用下，分析松土装置齿杆危险点的应力分布，是推土机松土装置设计所必须。
工况受力分析在松土器处于最高提升状态时（倾斜液压缸最长，升降液压缸最短）受力较大。
虽然此时倾斜液压缸受压力超过了其极限受压力，但这是该工况下理论中的最大值。
做齿杆的受力分析：把齿杆单独拿出来，齿杆最上面的孔被轴约束，齿杆两侧约束为套在齿杆外的护架；在此工况下，齿杆收到自身重力，约束孔中轴给齿杆的约束反力，护架约束反力以及地面给齿杆的反力地面给齿杆的反力分解为水平力竖直力和水平力。
但由于重力相对于其他受力很小，予以忽略。
齿杆ANSYS有限元分析单元类型：松土器结构的分析对于ANSYS来说属于实体静力学分析，对于实体分析，3D实体单元常用的有SOLID45单元﹑SOLID95单元或SOLID185，本文采用SOLID45单元。
材料属性：松土器的铲柄的材料为45钢，其弹性模量209Gpa，泊松比取0.3。
约束：齿杆后部在有护架的位置，对坐标Y方向约束。
在最上端空处，进行全约束。
力加载：由于齿杆下端有松土齿护套，避免了地面作用力全集中于齿杆尖端，能部分减缓应力集中情况。
因此为更好模拟真实情况，在齿杆下部均匀选取10个点，分别加载和，由推土机总成设计中可知和的最大值分别为283KN和490KN。
经计算结果分析后，由齿杆等效应力云图知道最大应力发生在后侧护架下端接触处，最大应力为124.909MP。
虽然应力满足设计要求，但是应力还是太大，如在路况不平的工作环境下长期工作会缩短齿杆的寿命。
基于Ansys Workbench的装载机铲斗有限元分析
４ ）铲 斗边板 的 ６种典 型工况 的分 析结果 显
示 ，所受 最大 应力 为 ５ ７ ． ２ ６ ＭＰ ａ ，远 小 于 材料 许用 应 力 ，可 进行 结构 改进 优化 。
［ ２ ］李兵 ，何 正嘉 ，陈雪峰．Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ设计 、仿真 与优 化［ Ｍ］ ．北京 ：清华 大学出版社 ，２ ０ １ １ ． ［ ３ ］ 刘 鸿 文．材 料 力 学 ［ Ｍ］ ．北 京 ：高 等 教 育 出版 社 ，
耳板和墙板应力均 已超过材料许 用应力 ，可依据
分析 结 果进行 结 构改进 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ３— ０ ７— ３ ０
《 起重运输 机械 》 ２ ０ １ ３（ １ ２ ）
进步 ，将为铲斗及其他工程机 械零 部件和产 品提
供 重要 的 技 术 保 证 。 同 时 ，计 算 机 仿 真 技 术 的发
展与应用 ，为探索机械结构缺 陷、预测结构性能 、
提高结 构设 计质 量 、解 决 复 杂 结 构存 在 的 问题 等 ，
受力板件 ，不应存在如此大 的应力。在三维建模 时 ，墙板与斗壁板之 间的接触均为线与 面的重合 ，
现应力 过 大 现 象 ，由 于模 型墙 板 前 面 与 斗 壁 板 接
触为线 与面的接触 ，在分析 中存在 右上角应力 过 大现象 ，应 对 这部 分进行 结 构改 进 。
３ ） 分 析结果 中 ，铲 斗 墙 板 的应 力 值 超 过 材料 的屈服 强 度 ，但 在 实 际工 作 中 ，铲 斗墙 板 不 属 于
在网格划分时两个部件之 间的接触节点较少 ，会
提供了便利பைடு நூலகம்的手段。
参考文献
影响结构分 析 的准确 性 ，因此 ，在 分析 时，此 处
基于 ANSYS Workbench 的深松机机架模态分析
基于 ANSYS Workbench 的深松机机架模态分析刘选伟;金亮;王景立【摘要】Based on Solidworks ,a parametric entity model of subsoiler frame was established .The established model was sent into ANSYS Workbench ,through the interface between Solidworks and ANSYS Workbench .The model module was used to analyse the finite element modal analysis of subsoiler frame , got the first six order frequency and vibration model . It can be seen from the results of the analysis that the frame of low -order modal frequency and vibration amplitude is smaller, frame structure meet the design requirements , which provide theoretical basis and method for optimal design of the frame.%利用Solidworks 软件对深松机机架进行参数化实体建模，将模型通过软件接口导入 ANSYS Workbench ，利用Model 模块对机架进行有限元模态分析，得到其前6阶频率和振型。
分析结果表明，机架低阶模态频率和震动幅度都较小，机架结构满足设计要求，为机架的设计和改进提供了方法和依据。
【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P29-31,35)【关键词】机架;有限元;模态分析;振型;深松机【作者】刘选伟;金亮;王景立【作者单位】吉林农业大学工程技术学院，长春 130118;吉林农业大学工程技术学院，长春 130118;吉林农业大学工程技术学院，长春 130118【正文语种】中文【中图分类】S222.12深松是保护性耕作技术的关键技术之一，主要目的是在不翻动土壤的情况下，对深层土壤进行疏松，打破坚硬的犁底层，从而提高土壤孔隙度、增加含水率、提高水分入渗率[1]，促进作物根系的发育和生长；同时，通过深松能够改良土壤的物理结构，提高作物产量，实现农业的可持续发展。
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弧形深松铲的有限元分析—基于Pro/E5．0与ANSYS Workbench袁军，王景立（吉林农业大学工程技术学院，长春130118）摘要：采用Pro/E5．0软件建立弧形深松铲的三维模型，并将三维模型导入到ANSYS Workbench中，在Work-bench中对其进行结构强度、刚度校核以及模态分析，得到其在工作载荷下的变形、应力和模态频率，并在结构尺寸上进行优化设计，使其在结构强度上得到了改进。
关键词：深松铲；Pro/E；ANSYS Workbench；有限元中图分类号：S222．12+9文献标识码：A文章编号：1003－188X（2012）01－0037－040引言深松铲作为深松技术的核心部件，主要受到来自土壤的复杂、随机变化的载荷的作用，由于阻力过大，常导致深松铲弯曲变形，同时大块土壤被翻起［1］。
传统的类比设计方法是在经验的基础上进行的，对于深松铲的结构尺寸与结构分析不够精确。
本文利用Pro/E5．0三维设计软件对弧形深松铲进行参数化建模，并运用Pro/E与ANSYS Workbench软件间的数据接口，将模型导入到ANSYS Workbench中，对其进行结构强度、刚度校核以及模态分析。
有限元法是一种在工程分析工程中常用的解决复杂问题的近似的数值分析方法，并因在机械结构强度和刚度分析方面具有较高的计算精度而得到普遍应用。
1弧形深松铲有限元模型的建立1．1弧形深松铲Pro/E模型的建立建立准确可靠的弧形深松铲三维模型是进行有限元分析的重要步骤之一［2］。
Pro/E作为专业的CAD/CAM系统，具有强大的参数化功能。
用Pro/E 建立弧形深松铲模型，如图1所示；并将深松铲的尺寸参数d34、d35与d33的参数名称前加DS，如图2所示，这样可以将3个尺寸参数导入ANSYS中。
为了方便计算机模拟分析，把模型进行简化，忽略一些小收稿日期：2011－03－21基金项目：吉林省科技厅资助项目（20090212）作者简介：袁军（1985－），男，江苏宿迁人，硕士研究生，（E－mail）yuanjun20008@163．com。
通讯作者：王景立（1965－），男，吉林吉林人，副教授，硕士生导师，（E－mail）wjlwy2004@sina．com 圆角、小圆孔和一些小实体。
图1弧形深松铲Pro/E模型Fig．1The Pro/E model of the curved sub－soiling shovel图2Pro/E参数定义Fig．2The definition of the Pro/E parameters1．2ANSYS Workbench中的参数化定义将Pro/E5．0与ANSYS12．1安装在同一机器中，利用ANSYS12．1的ANSYS CAD Configuration manag-er12．1模块指定Pro/Engineer的安装位置和启动项位置，确定后启动Pro/E5．0，会在软件的工具栏中出现ANSYS12．1工具条，软件连接完毕。
打开深松铲模型，点击Pro/E5．0工具栏里的ANSYS12．1下的Workbench，进入ANSYS Workbench环境中，双击Grometry进入DesignModeler环境，点击Generate导入模型，并在Details View中的Parameters中选中DS_ d33，DS_d34与DS_d353个尺寸作为参数，界面如图3所示。
图3ANSYS Workbench参数定义Fig．3The definition of the ANSYS Workbench parameters1．3网格的划分将模型导入Static Structure中，进行网格划分是有限元前处理的关键工作，网格划分的质量和优劣将对计算结果产生很大影响［3］。
ANSYS Workbench的网格划分是非常智能化的，设定Element Size为5．0mm，Relevance Center为fine，transition为slow，然后进行网格划分，共可生成77878个节点，49771个单元，如图4所示。
图4网格划分Fig．4The meshing in ANSYS Workbench 1．4载荷与边界的约束深松铲所受载荷的确定是在吉林大学农机实验室的土槽试验台上测得的。
在本实验中用合力的形式将其作用在深松铲的铲头部分，分别为沿X方向的3000N的力和沿Y方向的－2000N的力，位置约束是根据深松铲在实际工作过程中的状态确定的，对前后两个面进行固定支点约束，如图5所示。
图5边界约束Fig．5The boundary constraint in ANSYS Workbench2深松铲的刚度、强度分析深松铲的应力主要集中在铲柄中部和铲刃（22．4 179．2MPa），如图6所示。
最大应力位于铲柄与机架连接处，为201．6MPa。
铲的材质为65Mn钢，屈服极限784MPa，由此可见结构强度满足要求。
深松铲最大应变为0．001008mm，其最大位移位于铲尖部分，数值为1．3877mm，如图7所示。
图6应力云图Fig．6The stress nephogram in ANSYS Workbench图7位移云图Fig．7The displacement of convective in ANSYS Workbench3深松铲模态分析在Modal模块中对深松铲进行模态分析，模态频率如表1所示，第1阶模态变形主要为Z轴方向的摆动，如图8所示。
第2阶模态频率变形为X方向的摆动，第3阶模态变形主要为绕Y轴方向的转动。
通过对深松铲的模态分析可知，深松铲各阶模态频率之间都有较大间隔，发生外界干扰时，不会同时与几个频率接近，不会发生振动的叠加［4］。
表1模态频率Tab．1Modal frequency of the modelMode Frequency/Hz175．9092168．7403333．7104601．7705735．23061282．300图8一阶模态频响图Fig．8The first－order modal response 4结构改进返回到DesignModeler模块中修改参数DS_d33的值为20mm，自动生成模型。
而模型自动生成相应的静态分析与模态分析也将自动更新，更新后的结果为最大应力为188．45MPa，最大位移为1．3464mm，如图9所示，模态频率如表2所示。
通过对比，改进后的强度及一阶模态频率都优于改进前。
图9优化后应力云图Fig．9The stress nephogram of the optimized model表2优化后模态频率Tab．2Frequency of the optimized modelMode Frequency/Hz176．8082172．933338．414617．625757．3861330．45结论优化前的模型最大应力位于铲柄与机架连接处，大小为201．6MPa，最大位移在铲尖处，为1．3877mm；优化后的模型最大应力也是位于铲柄与机架连接处，大小为188．45MPa，最大位移为1．3464mm。
优化后的模型较优化前在最大应力、最大位移与模态频率方面都有所改进，进一步验证了修改方案的合理性。
本文通过Pro/E5．0软件建立弧形深松铲的三维模型，并利用软件接口将三维模型导入到ANSYS Workbench中，在Workbench中对其进行结构的强度、刚度校核及模态分析，并对结构尺寸上进行优化设计，改进了深松铲的结构强度，节省了设计时间，为弧形深松铲进一步优化设计提供依据。
参考文献：［1］张功学，田杨．基于ANSYS Workbench的变速自行车车架的有限元分析［J］．信息化纵横，2009（6）：63－65．［2］牛彦．基于COSMOS_works的深松铲强度有限元分析［J］．辽宁工业大学学报（自然科学版），2009，28（3）：195－197．［3］毛显红．基于有限元分析的摩托车车架优化设计［J］．小型内燃机与摩托车，2007，36（5）：35－37．［4］牛彦．深松铲的模态试验与分析［J］．农机化研究，2008（1）：45－47．Finite Element Analysis of Strength of Curved Sub－soilingShovel Based on Pro/E5．0and ANSYS WorkbenchYuan Jun，Wang Jingli（College of Engineering Technology，Jilin Agricultural University，Changchun130118，China）Abstract：The3－D model of curved sub－soiling shovel was created，using Pro/E5．0software，and the model was sent to ANSYS workbench．The finite element analysis of curved sub－soiling shovel model was carried out with work-bench．The strength and rigidity of structural was studied．The distortion，stress and modal frequency of curved sub－soi-ling in service load were obtained．The dimension of the curved sub－soiling shovel was modified based on the analysis result，and the strength and rigidity of structural were optimized．Key words：sub－soiling；Pro/E；ANSYS Workbench；finite element analysis（上接第32页）Abstract ID：1003－188X（2012）01－0029－EAStatus Quo and Outlook of Value Research ofCultivated Land Resource in ChinaWu Zhaojuan，Wei Chaofu（College of Resources and Environments，Southwest University，Chongqing400715，China）Abstract：The purpose of the paper is to review and forecast the study of cultivated land value in china，and point out flaws in the existing studies and the in－depth directions in future studies．Method of documentation was employed，results indicate that existing studies of cultivated land value mainly focus on the constitution of value，value calculation in region-al scale、calculation method and influencing factor．It is concluded that the studies regarding the realization，promotion，parcel research scale，evaluation model，influencing factor model，farmer behaviour shall be enhanced．Key words：land resource；the value of cultivated land；status quo and outlook。