脱粒滚筒轴的有限元分析

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1、2008年12月农机化研究第l2期脱粒滚筒轴的有限元分析严帅(江苏科技大学机械与动力工程学院，江苏镇江212000)摘要：随着科技的发展，计算机辅助技术在农业机械中的应用越来越广泛，CAE就是近几年开始在农业机械中得到应用的一种新技术。为此，着重研究了利用有限元分析软件对脱粒滚筒轴进行有限元静力分析的过程。通过分析，得到了该轴在静力作用下的应力和应变图，基本掌握了滚筒轴的应力和变形分布规律，对该轴的生产制造有一定的参考价值。关键词：联合收割机；脱粒滚筒轴；有限元分析；ANSYS中图分类号：$225．3；S126文献标识码：A文章编号：1003—188X(2008)12—0047—0

2、3两大类。实体模型用于在里面填充节点和单元，也可0引言以在几何边界上施加载荷和约束实体；有限元模型由脱粒装置是联合收割机的核心部件之一。脱粒效节点和网格构成，专门供有限元分析使用。实体模型果的好坏直接影响到清选和分离装置的性能；脱粒装并不参与有限元分析，所有施加在实体模型上的载荷置的种类选用直接决定整机的大小、质量与工作性和约束最终要传递到有限元模型的节点和单元上。能。影响脱粒装置性能的因素很多，除了脱粒装置的在ANSYS分析系统中，建立有限元模型一般指生结构参数和运动参数等一些确定因素外，还有作物品成实体模型，并通过划分单元得到节点的过程。建模种、作物成熟度、作物湿度以及草比等一

3、些不确定和网格划分是ANSYS分析中用户最需斟酌且工作量因素，因此脱粒装置是一个工作在不确定环境中的多最大的部分，需要用户对分析对象的工作状态有比较输入与多输出的复杂非线性系统¨。传统的．脱粒装充分的了解，同时对分析的目的也要非常明确。合理置分析建立在经验的基础上，而凭经验很难对脱粒装的有限元模型对提高计算效率和保证分析精度有着置这样复杂的非线性系统进行完整与全面的分析有至关重要的作用。限元分析方法是随着有限元理论研究的逐步深入和1．1建模计算机技术的飞速发展，得到了广一泛的应用。随着1．1．1直接生成方法CAE技术与计算机软硬件技术的发展，国际_卜已陆续在ANSYS中直接创建节点

4、和单元，构建有限元模推出大批CAE软件产品，不沦结构多么复杂或材料性型。直接建模的方法需要逐个建立模型的节点和单质和外加载荷如何多变，使用有限元法均可方便地进元，适用于简单构件的有限元模型的建立。对于复杂行分析，并获得满意的答案。或者庞大结构的建模，操作繁琐，几乎不可能实现。1．1．2间接生成方法(亦称实体建模)1脱粒滚筒轴有限元模型利用ANSYS建立实体模型，对该实体模型划分网有限元分析的最终目的是要再现实际工程系统的格得到有限元模型。实体建模非常适合复杂结构的力学行为特征，或者说分析模型必须是实际物理原型有限元模型的建立，可以非常方便地对模型施加边界的准确表示。广义地讲，有限元

5、模型包括所有的节条件(载荷和约束)，还可以通过控制实体模型的几何点、单元、材料属性、实常数、边界条件以及其他表现边界，控制单元的尺寸和形状。物理模型的特征；狭义地讲，建立有限元模型指用节实体建模涉及大量的布尔数学运算，对计算机硬点和单元表示李间域的过程。。件要求很高，用户必须有较高的网格划分技巧才能得ANSYS使用的模型分为实体模型和有限元模型到比较理想的网格形式。1．1．3导人实体模型收稿日期：2008—02—01ANSYS为不同的CAD系统提供了导出和导人接作者简介：严帅(1969一)，男，江苏通州人，Ij}师，在泼硕l1'(Email)ntyan．shua；@l63．(‘)m

6、、口，用户可以导人其他CAD系统建立的几何模型，划2008年12月农机化研究第12期分网格得到有限元模型。装轴承，在这两段轴表面添加轴承力约束。在建立脱粒滚筒轴有限元模型时，采用间接生成选取第2段和第4段的表面作为参照曲面，设置方法来和直接生成法相结合的方法建立模型，如图1参照类型，并在所选参照面上加上负载力，完成后如所示。‘图3所示。图1脱粒滚筒轴模型图3选取参照面1．2划分网格2．2定义载荷模型网格图的划分对其计算结果有着较大的影轴与键之间力的传递是靠键侧面和键槽壁之间的响。网格划分得越小，越规则，其计算精度越高，但由侧压力来实现的。依次单击[结构(Structure)]、[模

7、于受计算机容量的限制，模型网格不可能划分的太型(Mode1)]、[载荷(Loads)]、[新建(New)]和[压力小。为此，可以将所关心的部位网格画细一些，形成(Pressure)]命令选项，选取键1和2的侧面，设置压较小的单元，而不关心的局部网格划分大一些。对于力，如图4所示。CAE分析软件，一般具有手动划分网格和程序自动划分网格两种形式。程序自动划分网格后，可以根据设计要求，手动调整局部网格的疏密程度。网格划分后所生成的单元集合要与原模型的形状保持一致。用程序自动