基于ANSYSWorkbench的挖坑机钻头的有限元分析.pdf

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1、第55卷第3期V01．55No．3农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2017年3月March2017doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2017．03．018基于ANSYSWorkbench的挖坑机钻头的有限元分析陈英凯(250100山东省济南市山东省农业机械科学研究院)[摘要]介绍了常用挖坑机的工作原理，利用SolidWorks建立挖坑机钻头的三维实体模型，并将该模型导入到有限元分析软件ANSYSWorkbench中对挖坑机钻头进行模态分析，得出其前6

2、阶固有频率和振型。分析了各阶振型对钻头的影响，为挖坑机钻头的优化设计和改进提供依据。[关键词]挖坑机；钻头；ANSYSWorkbench；有限元分析[中图分类号]$776．26+2[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2017)03—0068—03FiniteElementAnalysisofDrillofEarthAugerBasedonANSYSWorkbenchChenYingkai(ShandongAcademyofAgriculturalMachinerySciences，JinanCity，ShandongProvi

3、nce250100，China)[Abstract]Theworkingprincipleoftheearthaugerwasintroduced．The3DmodelofthedrillofearthaugerwasestablishedwithSolidWorks，thenthemodelwastransferredintoANSYSWorkbenehtoactualizemodalanalysisofthedrillbyFEM，andthefirst6oMernaturalfrequenciesandvibrationmodeswe

4、reobtained．Theeffectofdifferentvibrationmodesonthedrillwasana-lyzedandtheoreticalreferenceswouldbeprovidedforfurtherstudiesontheoptimizationandimprovementofthedrill．[Keywords]earthauger；drill；ANSYSWorkbench；finiteelement0引言挖坑机又名穴状整地机，是～种重要的植树造林整地机械，广泛应用于树木栽植、挖道施肥等作业．其性能直接

5、影响植树造林的速度和质量[1_2]。挖坑机钻头作为挖坑机的核心关键部件．是与土壤进行直接接触的工作部件，其类型主要为螺旋型。由于挖坑机的工作条件复杂，受到的载荷随机性较大。因此挖坑机的工作部件钻头必须具备振动小、可靠、稳定等特性。本文利用有限元分析软件ANSYSWorkbench对挖坑机的钻头部件进行了模态分析。分析得出钻头的前6阶固有频率和振型，找出薄弱点。为下一步优化设计提供理论参考。1挖坑机工作原理挖坑机的种类很多，按照与配套动力的挂机方式对其进行分类，可分为悬挂式挖坑机、手提式挖坑机、牵引式挖坑机和自走式挖坑机。悬挂式挖坑机具有功

6、率大、机动性强、作业能力强等优点，收稿日期：2016—09—18修回日期：2016—09—28在国内，悬挂式挖坑机的生产和应用较为广泛[3]。本文选用一款拖拉机悬挂式挖坑机进行分析．其结构如图1所示．主要由悬挂架总成、减速箱总成、传动轴、钻头组成等部件组成。拖拉机的动力由动力输出轴通过传动轴传递到减速箱主轴．经减速箱锥齿轮组减速后传递到钻头，从而带动钻头旋转。挖坑机工作时，钻头上的螺旋翼片在钻杆的带动下．向下垂直快速旋转，由固定在主轴1．减速箱总成2．钻头3．传动轴4．悬挂架总成图1悬挂式挖坑机结构简图Fig．1Thestructured

7、iagramofMountedHoleDigger第55卷第3期陈英凯：基于ANSYSWorkbench的挖坑机钻头的有lqt．,L分析69末端的钻尖进行定位H]，并切除中心部分的土壤，螺旋翼片切下土壤并排至坑穴四周。2钻头三维参数化特征模型和有限元模型的建立2．1钻头三维参数特征模型建立本文在三维软件SolidWorks中建立钻头各个零部件的三维模型，并装配到一起，然后生成X—T格式文件的模型通过SolidWorks与ANSYSWork．bench15．0的接口功能，导人到ANSYSWorkbench15．0中，再以这个模型为基础进行有

8、限元分析。为便于计算机分析。在三维建模时对部分倒角、圆角进行忽略简化处理酒j，创建的钻头三维模型如图2所示。1．钻尖2．钻杆3．螺旋叶片图2钻头的实体模型Fig．2Thesolidmodelo