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基于Pro/E深松鏟的有限元分析

發(fā)布于:2016-07-01 21:18
有限元分析

      深松機作為農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)體系中主要配套機具之一,作業(yè)后可加深耕層而不翻轉(zhuǎn)土壤,打破犁底層,能夠增加土壤的透氣性,減輕土壤侵蝕,從一定程度上提高土壤的蓄水抗旱能力。深松鏟是深松機的關(guān)鍵部件,其結(jié)構(gòu)參數(shù)與加工工藝水平不僅影響著整機的尺寸和質(zhì)量,而且在很大程度上影響著深松效果。設(shè)備的可靠性和使用壽命,因此深松鏟的強度。剛度研究是深松機設(shè)計和制造必不可少的環(huán)節(jié)。如何快速準(zhǔn)確地對深松鏟進行設(shè)計和強度校核,并縮短產(chǎn)品設(shè)計周期,是擺在設(shè)計師面前一個十分棘手的問題。
      參數(shù)化設(shè)計和有限元分析能力,探索了設(shè)計農(nóng)機具的新思路,只要設(shè)計人員改變參數(shù),就可使用進行深松鏟的參數(shù)化設(shè)計,并進行了詳細(xì)的有限元分析,從而能夠大大減少深松機研究與設(shè)計的工作量,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
      深松鏟主要由鏟柱和鏟尖兩部分組成。利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)完成深松鏟各部分的初步設(shè)計,確定其幾何尺寸。公差精度。材料特性。結(jié)構(gòu)原理和裝配關(guān)系等特征參數(shù)。根據(jù)Pro/E的參數(shù)化建模技術(shù),在分析了各零部件尺寸參數(shù)和約束的基礎(chǔ)上,制造所需要零部件數(shù)據(jù)庫,利用虛擬裝配技術(shù),根據(jù)尺寸約束特性將所需的各零部件裝配成整體,隨后進行干涉檢查和整體檢查。如果在檢查中發(fā)現(xiàn)了問題,修改結(jié)構(gòu)或尺寸,直到檢查合格為止。
      為尋求鏟柱最優(yōu)結(jié)構(gòu)形狀,假定深松鏟柱截面形狀有梯形和三角形兩種結(jié)構(gòu)形式,分析不同截面鏟柱的變形及應(yīng)力情況,如圖所示。
      根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,翼形鏟尖深松效果較好。Pro/E參數(shù)化設(shè)計后的鏟尖三維模型如圖所示。
      為了模擬深松鏟真實工作情況,須對剛體施加約束,限制其自由度。本研究中在鏟柱的5個螺栓孔及鏟尖與鏟柱相聯(lián)結(jié)的兩個螺栓孔處分別施加約束,限4個移動自由度以及兩個垂直于孔軸線方向的轉(zhuǎn)動自由度。
      由圖可知,鏟柱的下端,即與鏟尖連接處變形較大,梯形鏟柱最大變形值為 0.078,三角形鏟柱最大變形值為0.024,而兩種形狀鏟柱變形量均較小。
      由圖可知,深松鏟尖最大變形處在鏟的尖端部,最大變形值為0.066,越接近后部變形越小。由圖可知,鏟尖在工作過程中最大應(yīng)力位置在與鏟柱相聯(lián)接的第1個螺栓孔前,得到最大應(yīng)力值為120 MPa,越接近前面尖部的位置所受的應(yīng)力越小。鏟尖最大應(yīng)力和變形值均在允許范圍之內(nèi),即結(jié)構(gòu)的強度、結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求。


                                                                                  專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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