本文關(guān)鍵詞：摘錠式采棉機凸輪曲拐機構(gòu)的動力學特性研究

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【摘要】：隨著新疆棉花產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的逐步確立和不斷發(fā)展,棉花機械化采收是實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化必須突破的一個重要環(huán)節(jié)。當前,國產(chǎn)采棉機雖已填補了國內(nèi)空白并開始批量生產(chǎn),但核心技術(shù)仍被國外壟斷,同時國產(chǎn)采棉機在新疆的占有量逐漸下降。因此,加快國產(chǎn)采棉機的研究和國產(chǎn)化步伐,對提高國產(chǎn)采棉機的工作效率、性能可靠性具有積極作用。 國產(chǎn)采棉機工作性能不穩(wěn)定易造成摘錠或中間軸的斷裂,而凸輪曲拐機構(gòu)的工作狀態(tài)是造成這種問題的主要原因。凸輪作為凸輪曲拐機構(gòu)的主要工作部件,其結(jié)構(gòu)對凸輪的工作狀態(tài)造成顯著的影響,因此,對凸輪的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化顯得尤為重要。研究凸輪機構(gòu)在工作狀況下的振動模態(tài)和瞬態(tài)分析,可以了解結(jié)構(gòu)的振動敏感特征。本文采用試驗模態(tài)與有限元模態(tài)分析技術(shù)相結(jié)合的方法,研究結(jié)構(gòu)的固有振動特性；通過瞬態(tài)分析獲取凸輪結(jié)構(gòu)的敏感區(qū)域。研究成果為凸輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化和試驗研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),具有一定的理論和實用價值。本課題研究的主要內(nèi)容如下： (1)分析了采棉機凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點及運行工況；利用SolidWorks三維設計軟件,采用樣條曲線命令將凸輪輪廓的360個點連接起來,通過等距實體、拉伸、切除等命令建立三維實體模型；利用Ansys Workbench有限元軟件完成凸輪有限元模型,在Modal模塊中對凸輪進行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析,分別提取前六階模態(tài)頻率和模態(tài)振型,并分析凸輪在兩種邊界條件下的模態(tài)振型變化,自由模態(tài)的主要振動形式：整體彎曲變形、膨脹收縮變形以及彎曲扭轉(zhuǎn)變形結(jié)合,在近似實際工作狀態(tài)條件約束模態(tài)的主要振動形式：局部彎曲變形、膨脹收縮變形和彎曲變形組合。 (2)采用試驗模態(tài)分析理論及參數(shù)識別的方法,利用北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所研制的INV306型智能信號采集處理分析系統(tǒng),采用簡便可行、普遍適用的錘擊法,應用北京東方所自主研發(fā)的變時基采樣技術(shù),對凸輪零件進行軸向和徑向測試。經(jīng)過多次的預試驗確定了本試驗的基本參數(shù),最終得到滿意的試驗模態(tài)數(shù)據(jù),與有限元模態(tài)結(jié)果比較表明：各階模態(tài)振型基本一致,模態(tài)頻率數(shù)值相對誤差在7%以內(nèi),第五階的相對誤差最大為6.34%,第四階的相對誤差最小為3.23%；驗證了有限元模型的準確性并可用于后續(xù)凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。 (4)利用Ansys Workbench有限元軟件Transient Structural模塊對凸輪機構(gòu)進行瞬態(tài)動力學分析。得到了采棉機穩(wěn)定工作后,凸輪機構(gòu)的一個循環(huán)工作周期中凸輪的等效應力云圖、應變以及位移等參量的時間歷程,并提取了一個工作循環(huán)過程中凸輪在脫棉區(qū)、淋潤區(qū)以及工作區(qū)(采棉區(qū))的應力變化曲線和凸輪在該區(qū)域出現(xiàn)最大的應力變化云圖,凸輪最大理論等效應力出現(xiàn)在工作區(qū)域30.15MPa,應變量為3.6095e-4mm/mm。
【關(guān)鍵詞】：摘錠式采棉機 凸輪機構(gòu) 模態(tài)分析 瞬態(tài)動力分析 有限元法
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：S225.911;TH112.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的目的及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外采棉機裝備研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)采棉機裝備研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 采棉機凸輪機構(gòu)的研究11-13
• 1.3 結(jié)構(gòu)動力學特性的研究方法及應用13
• 1.4 研究內(nèi)容及方法13-15
• 1.5 本章總結(jié)15-16
• 第二章 摘錠式采棉機及凸輪機構(gòu)的工作原理16-21
• 2.1 摘錠式采棉機核心結(jié)構(gòu)簡介16-17
• 2.2 摘錠式采棉機的工作過程17
• 2.3 凸輪機構(gòu)的工作原理17-19
• 2.4 凸輪機構(gòu)簡介19-20
• 2.5 本章總結(jié)20-21
• 第三章 凸輪的有限元模態(tài)分析21-32
• 3.1 機械結(jié)構(gòu)動態(tài)特性概述21
• 3.2 模態(tài)分析理論21-23
• 3.2.1 理論模態(tài)分析21-22
• 3.2.2 試驗模態(tài)分析22-23
• 3.3 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)23-24
• 3.4 凸輪的有限元模態(tài)分析24-26
• 3.4.1 有限元模型的建立24-25
• 3.4.2 模態(tài)分析準備25-26
• 3.5 模態(tài)分析求解26-31
• 3.5.1 凸輪自由模態(tài)分析結(jié)果26-29
• 3.5.2 凸輪約束模態(tài)分析結(jié)果29-31
• 3.6 本章小結(jié)31-32
• 第四章 凸輪的試驗模態(tài)分析32-46
• 4.1 試驗模態(tài)對象32
• 4.2 試驗模態(tài)測試設備及軟件32-33
• 4.3 試驗模態(tài)方案設計33-37
• 4.3.1 試驗模態(tài)測試系統(tǒng)及流程33-34
• 4.3.2 試驗模態(tài)測試系統(tǒng)建立34-35
• 4.3.3 試驗模態(tài)參數(shù)設置及模型建立35-37
• 4.4 試驗模態(tài)分析結(jié)果37-41
• 4.4.1 試驗模態(tài)數(shù)據(jù)采集及處理37-39
• 4.4.2 試驗模態(tài)擬合39-40
• 4.4.3 試驗模態(tài)擬合結(jié)果分析40-41
• 4.5 試驗模態(tài)與有限元模態(tài)分析結(jié)果對比41-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第五章 凸輪機構(gòu)的瞬態(tài)動力學分析46-52
• 5.1 瞬態(tài)動力學分析應用46
• 5.2 瞬態(tài)動力學分析理論基礎(chǔ)46-47
• 5.3 凸輪機構(gòu)的瞬態(tài)動力學分析47-51
• 5.3.1 有限元模型的建立47-48
• 5.3.2 瞬態(tài)分析基本參數(shù)設定48-49
• 5.3.3 瞬態(tài)結(jié)果分析及評價49-51
• 5.4 本章總結(jié)51-52
• 第六章 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 研究總結(jié)52
• 6.2 后續(xù)工作展望52-54
• 參考文獻54-58
• 致謝58-59
• 作者簡介59-60
• 導師評閱表60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：663233