联合收获机底盘机架有限元模态分析与试验

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1、第29卷第3期农业工程学报Vol.29No.3382013年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb.2013联合收获机底盘机架有限元模态分析与试验李耀明，孙朋朋，庞靖，徐立章（江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013）摘要：针对联合收获机正常工作时的振动与噪音问题，为减少共振的发生，利用三维软件UG对沃得巨龙280型稻麦联合收获机底盘机架进行了参数化建模，采用NXNastran模块求解出了底盘机架的模态频率和振型，并对底盘机架进行了模态试验，验证了理论分

2、析的准确性。在分析了外部激振频率特点的基础上，为使底盘机架的固有频率避开外部激振频率范围，对机架进行了结构优化。结果表明：在底盘机架质量增加3.77%的条件下，机架的前4阶模态频率分别调整到21.70、36.61、43.64和46.33Hz，均避开了脱粒滚筒激振频率范围15～18.3Hz和发动机的激振频率范围38.3～41.7Hz，可以有效避免共振的产生。该研究为联合收获机底盘结构的设计与优化提供了参考。关键词：联合收获机，模态试验，优化设计，底盘机架，模态分析doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.03.006中图分类号：S2

3、25文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-03-0038-09李耀明，孙朋朋，庞靖，等.联合收获机底盘机架有限元模态分析与试验[J].农业工程学报，2013，29(3)：38－46.LiYaoming,SunPengpeng,PangJing,etal.Finiteelementmodeanalysisandexperimentofcombineharvesterchassis[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE

4、),2013,29(3):38－46.(inChinesewithEnglishabstract)[5-6]收获机的工作性能、使用寿命与可靠性。所以为0引言了改善联合收获机的整机作业性能、优化底盘结构近年来，随着中国农业机械化进程的加速推设计，底盘机架的模态试验与分析就显得尤为必要。进，联合收获机得到了较快发展，收获技术也日趋本文利用三维建模软件UG对沃得巨龙280型[1]成熟。联合收获机作为一种大型复杂的农业机械，底盘机架进行了参数化建模，通过软件的高级仿真其工作部件、传动部件较多，由此产生的振动、噪模块求解出机架的模态参数，并通过模态试验予以声也非常

5、大，严重影响了整机的可靠性和驾驶员的验证。在对比分析了机架固有频率与外部激振频率工作环境。与国外相比，中国对联合收获机各种工特点的基础上，提出了结构优化方案，以改善联合况下的振动强度以及整机抗振性能的研究仍处于起收获机工作时的整机动态性能。步阶段，对收获机底盘机架的振动稳定性研究也非[2-4]1底盘机架有限元模型建立与分析常少。而底盘机架作为联合收获机的安装基础不仅承载着割台、输送装置、脱粒分离清选装置、发1.1底盘机架有限元模型的建立动机以及其他机构，作业时还受到来自路面、割台、联合收获机底盘机架主要是由矩形管型材焊发动机、振动筛、脱粒滚筒以及风机等处的

6、激振而接而成，整个机架长2280mm、宽2080mm，呈振动，一旦这些激振的频率与底盘机架的某阶固有上中下3层框架结构，其中机架下层与履带连接支频率相近时，整个机体就会产生共振，严重影响着撑整个机体；中层是底盘的主要承载部位，连接着发动机、脱粒分离清选装置、粮箱以及其他部件；上层为驾驶室底板。整个框架主要包括7根纵梁、收稿日期：2012-08-28修订日期：2013-01-28基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2010BAD01B06）、国家"863"9根横梁、2根弧形支撑梁以及13根连接梁、6个计划资助项目（2012AA10A502）、谷物联合收割机多

7、源振动传递机理研连接板和其他辅助构件。究（51205110）、江苏省高校优势学科建设工程资助项目（苏财教（2011）针对机架结构的复杂性和建模过程的规律性，8号）、江苏省农业装备与智能化高技术研究重点实验室开放项目（KF201101）和江苏省农业科技支撑计划资助项目（BE2012382）。选择参数化建模不仅可以避免重复，同时也缩短了[7-8]作者简介：李耀明（1959－），男，江苏张家港人，博士，教授，博士设计周期。因此，本文利用三维建模软件UG建生导师，主要从事农业机械设计及理论研究工作。镇江江苏大学现代立底盘机架的几何模型以实现几何建模的参数化。农业装

8、备与技术省部共建教育部重点实验室，212013。同时利用软件的高级