以某谷物聯(lián)合收獲機(jī)方向盤總成為研究對(duì)象,基于Pro/E軟件建立其幾何模型,采用有限元分析軟件（ANSYS）對(duì)方向盤組合體模型進(jìn)行模態(tài)分析。結(jié)果表明,模型第一階固有頻率為44.005Hz,位于人手敏感振動(dòng)頻率范圍37.5～65.0Hz,對(duì)操作人員身體健康具有較大影響。為了調(diào)整組合體模型的固有頻率以避開人手的敏感頻率范圍,在將方向盤骨架材料更換為45鋼的基礎(chǔ)上,通過(guò)增大轉(zhuǎn)向柱和傳動(dòng)軸的直徑對(duì)組合體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化后組合體模型第一階固有頻率由44.005 Hz提升至67.31 Hz,避開了人手敏感的振動(dòng)頻率,同時(shí)也避開了發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模型可避免共振現(xiàn)象的發(fā)生,并提升作業(yè)人員的操作舒適性。 

【文章來(lái)源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,39(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

收獲機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三維幾何模型

2）方向盤組合體有限元分析模型的建立�；贏NSYS Workbench平臺(tái)，通過(guò)模型導(dǎo)入、材料屬性定義以及網(wǎng)格劃分等步驟建立方向盤組合體有限元分析模型。本研究中，由于PVC（聚氯乙烯）具有良好的機(jī)械性能，因此，PVC可作為方向盤主要材料[8]，而轉(zhuǎn)向柱、傳動(dòng)軸與十字萬(wàn)向節(jié)選用45號(hào)鋼作為主要材料。其中PVC的密度為1.19×10-6kg/mm3，泊松比為0.38，彈性模量為3 140～3 690MPa，本研究取彈性模量為3 140MPa;45號(hào)鋼的密度為7.8×10-6 kg/mm3，泊松比為0.3，彈性模量為2.1×105 MPa。網(wǎng)格劃分是后續(xù)進(jìn)行架板靜力學(xué)計(jì)算與模態(tài)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，網(wǎng)格數(shù)量的增加會(huì)提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，但同時(shí)也會(huì)增加計(jì)算量，因此，劃分時(shí)需要將網(wǎng)格數(shù)量控制在合適范圍內(nèi)。本研究采用自動(dòng)網(wǎng)格劃分法對(duì)組合體三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分離散化處理[9-10]，結(jié)果如圖2所示。方向盤組合體有限元分析模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為11 968，單元數(shù)為4 665，平均網(wǎng)格質(zhì)量為0.728 02，劃分效果較優(yōu)。1.2 方向盤組合體的模態(tài)分析

方向盤組合體前六階固有頻率及振型描述如表1所示。由于路面不平引起的激勵(lì)頻率多在20Hz以下[11]，由分析結(jié)果可知，方向盤組合體第一階固有頻率44.005 Hz。因此，路面激勵(lì)頻率對(duì)方向盤振動(dòng)影響較小。人手的敏感振動(dòng)頻率$一般為50Hz[12]，但當(dāng)頻率處于0.75w～1.3w時(shí)，即頻率為37.5～65Hz時(shí)，人手對(duì)該頻率范圍的振動(dòng)也會(huì)較為敏感[13-14]，組合體模型第一階固有頻率為44.005Hz，位于人手敏感振動(dòng)頻率范圍；同時(shí)，由于方向盤組合體振動(dòng)主要來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，因此，需要計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率。由某谷物聯(lián)合收獲機(jī)的整機(jī)基本參數(shù)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 200r/min；由于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以獲得更大的功率提升，平衡性能也更好，因此，本研究選用六缸發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，故發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)為6，則通過(guò)計(jì)算可得發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率f為110Hz。由表1可知，組合體模型的前六階固有頻率均未接近發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率，因此不會(huì)發(fā)生共振。2 結(jié)果與分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型的收獲機(jī)振動(dòng)舒適性仿真分析[J]. 周杰,徐紅梅,林衛(wèi)國(guó),鐘文杰,劉爽,劉海悅.  華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]汽車方向盤怠速抖動(dòng)的測(cè)試分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J]. 徐寧.  客車技術(shù)與研究. 2018(06)
[3]基于模態(tài)的聯(lián)合收獲機(jī)車身框架振動(dòng)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 劉爽,徐紅梅,周杰,鐘文杰,劉海悅.  華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]汽車方向盤怠速振動(dòng)優(yōu)化方法研究[J]. 夏洪兵,李燦,鄧江華,崔華閣.  汽車工程學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]基于ANSYS粉碎機(jī)齒爪磨損的計(jì)算機(jī)分析及仿真[J]. 房澤鑫,張宗超,張進(jìn)凱,賈振超,慈文亮,陳寧.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2015(09)
[6]聯(lián)合收獲機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢查調(diào)整[J]. 王秀影.  農(nóng)機(jī)使用與維修. 2013(12)
[7]基于DOE的方向盤總成優(yōu)化分析[J]. 王驍賢,雷秀軍,范乃吉,竺長(zhǎng)安.  機(jī)械與電子. 2013(03)
[8]基于傳遞路徑分析的怠速工況下轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)路徑識(shí)別及改進(jìn)[J]. 慕樂(lè),周鋐.  汽車技術(shù). 2011(04)
[9]利用白車身振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)對(duì)車身動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)與分析[J]. 麻海艦,周鋐.  噪聲與振動(dòng)控制. 2007(04)

碩士論文
[1]小型可移動(dòng)式樹枝粉碎機(jī)關(guān)鍵部件的研究[D]. 夏雄.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3461804