基于ANSYS的2BYFGJ_4型播种机机架优化设计

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1、2015年8月农机化研究第8期基于ANSYS的2BYFGJ－4型播种机机架优化设计付乾坤，荐世春，张宁宁，彭强吉(山东省农业机械科学研究院，济南250100)摘要:以2BYFGJ－4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机机架为主要优化分析对象，通过有限元分析软件ANSYS对其进行静力学分析和模态分析，得出该机机架设计的薄弱环节。根据前几阶模态频率和振型，提出机架的优化方案，并以模态频率为衡量指标对各方案进行比较分析。结果表明:优化后的机架具有更好的动态性能，可为下一轮样机制作提供重要依据。关键词:苗带播种机;秸秆还田;旋耕;有限元分析;优化+中图分类号:S223．

2、24文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)08－0015－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.08.004本文运用有限元分析软件ANSYS对该机机架进行静0引言力学分析及动态特性计算分析，并在此基础上提出机黄淮海地区广泛采用一年两熟制种植模式，在小架的改进方案，以期在下一轮样机试制过程中弥补存麦收获季节进行秸秆还田和旋耕作业将有效地提高在的缺陷。［1］接茬玉米的出苗质量。2BYFGJ－4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机很好地解决了上述问题，并有效降低了动力消耗。但由于整机质量较大，秸秆还田刀辊转速较高，该机的受力和

3、动态特性将对其使用寿命和作业效果产生较大影响。有限元分析软件AN-SYS为受力零部件的静态和模态分析提供了有效的辅［2－3］助解决方法。为此，通过分析受力部件的应力、应变、各阶振型及频率，对零部件在设计中的薄弱环［4－6］节提出有效的改进方案。1玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机图12BYFGJ－4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机Fig．12BYFGJ－4bandstrawreturningrotarytillagefertilizingand为解决小麦－玉米轮作地区小麦收获后留茬较maizeplanter高、秸秆覆盖量较大而导致的整地质量差、接茬玉米2简化机架

4、有限元模型的建立出苗不齐及全幅灭茬整地动力消耗大的问题，山东省农业机械科学研究院设计了一种新型苗带秸秆还田本文采用Pro/E软件建立机架主体部分的三维旋耕施肥玉米播种联合作业机(见图1)，可一次完成实体模型，再将其导入到ANSYS软件中形成CAE模苗带秸秆还田、苗带旋耕、施肥、播种和覆土镇压等多型，进行静力学和动力学分析。而对于龙门架等其它道工序。该机还田刀辊转速为2200r/min。田间性能受力部件，将另行分析。由于在ANSYS软件运行过程试验表明:机具结构合理，通过性良好，播种苗带上秸中小的构造特征(如圆角、倒角、小孔、凸台等)会造成秆粉碎长度小于10c

5、m的达到90%以上，播种深度、施网格质量下降和计算数量的急剧增加，所以在本模型肥深度变异系数分别为21．5%及19．8%，粒距变异中将部分小特征去除。由于机架为钢板和方管焊接系数为27．7%，各项指标均能较好地满足设计要求。而成，结构较为简单，本文采用Solid185号单元进行网格划分。图2为简化机架的有限元模型。收稿日期:2014－08－22基金项目:“十二五”国家科技支撑计划重大项目(2013BAD08B01)3机架结构的有限元分析作者简介:付乾坤(1988－)，男，山东郯城人，助理工程师，硕士，(E－mail)sdnjyfu@163．com。本文针对2

6、BYFGJ－4型玉米苗带秸秆还田旋耕·15·2015年8月农机化研究第8期施肥播种机在道路运输和作业过程中所受的主要载性的评价和优化。通过ANSYS模态分析得到2BYFGJ荷情况，对机架进行有限元静力学分析和模态分析。－4型播种机机架的前8阶固有频率如表2所示，各阶振型如图5所示。图2简化机架的有限元模型Fig．2Finiteelementmodelofsimplifiedframe图3机架上载荷的施加情况3．1静力学分析Fig．3Loadsontheframe2BYFGJ－4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机与拖拉机的连接形式为全悬挂式。在道路运输过程中，机

7、架的静载荷达到最大，此时机架受力为自身重力和机架上各部件的压力。将机架上各部件简化为质点，通过节点施加在各部件的安装部位，机架自身重力通过重力加速度施加。机架材料为Q235B钢，弹性模量E=200GPa，泊松比μ=0．3，密度为7．85×3103kg/m。表1为机架上各部件的质量，图3为静力加载情况，图4为机架的等效应力云图。通过对机架的有限元静力学分析可知，机架受力最大处为中部方管与侧板连接处，最大应力为49．5MPa，满足设计要求。图4机架等效应力云图表1机架上各部件的质量Fig．4VonmisesoftheframeTable1Weightofpart

8、sontheframe表22BYFGJ－4型播种机机