悬挂式铧式犁机架有限元分析及基于等强度的优化设计

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1、悬挂式锌式犁机架有限元分析及基于等强度的优化设计韩超杨有刚张淑伟西北农林科技大学机械与电子工程学院摘要：合理的锌式犁机架结构可以保证在相同的牵引力作用下拖拉机能够拖动更大的犁桦，机架所用材料更少，同等作业条件下机架使用寿命更长。为此，利用ANSYS有限元分析软件对经过长期生产实际检验合格的悬挂式铮式犁机架进行静力学及灵敏度分析，模拟真实环境下的工作状态，调整设计并使用基于等强度的设计方法优化结构。结果表明：改进后的机架结构不但节省材料、满足了设计要求，而且在原基础上扩大了承载范围，在相同结构下，改进后的机架能够承载更大的载荷。关键词：铮式犁;有限元;机架;结构优化

2、;标准化设计;作者简介：韩超（1991-）,男，山东章丘人，硕士研究生，（E-mail）hc_runncr@163・com。作者简介：杨有刚（1961-），男，西安人，教授，硕士生导师，（E-ma订）yangyougang@nwsuaf.edu.cn。收稿日期：2016-11-22基金：陕西省专项资金项目（K332021313）SuspensionBottomPlowFrameFiniteElementAnalysisandOptimizationDesignBasedonEqualStrengthHanChaoYangYougangZhangShuweiColl

3、egeofMechanicalandElectronicEngineering,NorthwestA&FUniversity;Abstract：Reasonablydesignedplowframestructurescanensurethetractortodragalargerplowunderthesametractioneffect,rackswithlessmaterialandlongerservicelifeunderthesameoperatingconditions.Inthisstudy,ANSYSfiniteelernentanalysiss

4、oftwarewasusedtoperformthestaticanalysisandsensitivityamalysisforhangingplowframetobequalifiedthroughactualproductiontest,andadjustthedesignbysimulatingtherealenvironmentofworkingconditiontooptimizethestructurebasedonthemethodofequalstrength・Theresultsindicatedthatimprovedchassiscould

5、carry1argerloadsintheScimestructureafterextendingtheloadrangeonthebasisoftheoriginal.Keyword：bottomplow;finiteelement;frame;structureoptimization;standardizeddesign;Received：2016-11-220引言犁耕是大田农业生产中最重要的工作环节之一，铮式犁是农业生产的重要农机具之一。铮式犁工作时，主要依靠由犁壁与犁铮组成的主犁体曲面对土壤进行入土、切碎、破碎和土堂翻转来实现作业in。良好的机架结构有助

6、于主犁体克服来自土壤的粘滞阻力，提升翻堂效率，提升犁体承载能力，提高耕作效率，降低耕作者的劳动强度。因此，本文利用ANSYS有限元分析软件，对经过长期生产实际检验合格的悬挂式铮式犁机架进行静力学及灵敏度分析，并根据实际工作环境下的状态调整设计，并基于等强度的设计方法进行优化结构，以期提供更实用的设计方案，达到保证工作强度需要、降低生产成本的目的。1悬挂式详式犁1.1基础结构分析悬挂式铮式犁主要是由三角牵引悬挂装置、耕深调节装置、机架及主犁体（幅宽1050mm,耕深270mm）组成。其中，机架主要由三角悬挂牵引装置、犁臂、固定螺栓及制动销等零件构成。机架梁局采用20

7、X60的板材，主体材料为Q235碳钢，切变模量为G=8X1ON/m,机架梁主要连接方式为焊接。1）悬挂参数:悬挂轴至犁体支撑面的距离h二1.09m,上下悬挂点的距离H尸（犁架柱高度）悬挂轴长度L=0.Im,两下悬挂点间距B=0.51m,两下悬挂点与犁梁的相对位置4二0・Im。2）牵引方式:三禅犁正牵引，在实际工作中用东方红X850拖拉机牵引，速度范围v=0.55^0.92m/s,标定功率P=62.5kW,额定转速n=2400r/min,输出轴转速为n=720r/min,动力输出轴最大功率PTa=55.5kW,牵引力为F^23.3kN,计算时取F=23.3kNo1.

8、2机架数据