本文選題：收獲機械 + 車架�。� 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)代化水平的提高,功能的日益復(fù)雜化以及用戶對農(nóng)業(yè)裝備安全、可靠性要求的不斷提高,農(nóng)業(yè)裝備的使用壽命和可靠性越來越成為農(nóng)機領(lǐng)域亟待解決的嚴(yán)峻問題。本文以大型輪式收獲機械為對象,對車架的受載特性、疲勞壽命、疲勞可靠性等進(jìn)行分析和研究,在研究過程中以功率密度理論為基礎(chǔ),提出了新的疲勞分析方法和可靠性分析方法。具體內(nèi)容如下：(1)對收獲機械車架工作狀態(tài)下的受載特性進(jìn)行分析。以玉米收獲機為例,概述其整機布置情況,分析各工作部件的質(zhì)量、重心及其對車架承受載荷的影響。設(shè)計路面不平度測試試驗,利用五輪儀測量田間隨機路面的高程數(shù)據(jù),基于諧波疊加理論對路面進(jìn)行重構(gòu),并編制路面文件。以振動方程為依據(jù),構(gòu)建收獲機械整機動力學(xué)模型,研究收獲機車架在工作過程中隨機激振作用下的受載特性和疲勞性能；在動力學(xué)分析軟件ADAMS中構(gòu)建玉米收獲機整機動力學(xué)分析模型,利用實測路面譜重構(gòu)生成的路面,分析車架在田間隨機路面工作過程中的受載特性。(2)針對玉米收獲機車架,建立有限元模型,根據(jù)各部件在車架上的布置位置及方式,施加載荷和約束,分別利用靜態(tài)載荷與動態(tài)載荷對車架的應(yīng)力分布及變化情況進(jìn)行分析。設(shè)計動態(tài)載荷信號采集試驗方案,根據(jù)有限元分析結(jié)果和實際工作故障統(tǒng)計數(shù)據(jù),選取車架上的危險點進(jìn)行動態(tài)載荷信號的采集,獲得田間實際工作路面上玉米收獲機滿載工況下車架危險位置的動態(tài)載荷-時間歷程,為本文后續(xù)的車架疲勞分析和壽命預(yù)測等提供數(shù)據(jù)支持。(3)提出基于功率密度理論的疲勞分析方法。針對傳統(tǒng)疲勞分析理論未考慮載荷頻率影響的不足,在功率密度理論的基礎(chǔ)上,提出功率密度疲勞分析方法,該方法同時考慮應(yīng)力載荷的幅值和頻率2個因素對疲勞壽命的影響。在實測載荷基礎(chǔ)上,分別利用功率密度疲勞分析方法和名義應(yīng)力法對玉米收獲機車架的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測,得到各危險點的疲勞壽命并進(jìn)行對比,結(jié)果表明本文提出的方法對玉米收獲機車架疲勞壽命的預(yù)測更接近實際工作壽命。(4)基于功率密度理論提出了疲勞可靠性分析的新思路。以應(yīng)力-強度干涉模型為基礎(chǔ),結(jié)合功率密度理論,提出了基于功率密度理論的可靠度分析模型——功率密度干涉模型。從可靠度與應(yīng)力幅值的關(guān)系推導(dǎo)出可靠度與功率密度的關(guān)系,提出基于功率密度的無限壽命可靠度模型,并根據(jù)田間地面上車架各測點所得到的功率密度分析得出：該車架達(dá)不到95%可靠度下的無限壽命的設(shè)計,其無限壽命的可靠度為O。
[Abstract]:With the improvement of agricultural equipment modernization level, the function becomes more and more complicated, and the requirements of users for the safety and reliability of agricultural equipment are improved. The service life and reliability of agricultural equipment are becoming more and more serious problems in the field of agricultural machinery. In this paper, the load characteristics, fatigue life and fatigue reliability of the frame are analyzed and studied, and the power density theory is used in the research. A new fatigue analysis method and a reliability analysis method are proposed. The concrete contents are as follows: (1) the load characteristics of the frame of the harvesting machine are analyzed. Taking corn harvester as an example, the layout of the whole machine is summarized, and the quality, center of gravity of each working part and its influence on the load bearing on the frame are analyzed. The road surface unevenness test was designed and the height data of random pavement in the field were measured by five-wheel instrument. Based on the harmonic superposition theory, the pavement was reconstructed and the pavement documents were compiled. Based on the vibration equation, the dynamic model of the harvesting machine was constructed, and the load characteristics and fatigue performance of the frame of the harvester under the action of random excitation during the working process were studied. The dynamic analysis model of corn harvester was constructed in the dynamic analysis software ADAMS. The road surface was reconstructed by the measured road surface spectrum, and the loading characteristics of the frame during the work of random road surface in the field were analyzed. The finite element model is established and the stress distribution and variation of the frame are analyzed by static load and dynamic load according to the position and mode of each component on the frame. The dynamic load signal acquisition test scheme is designed. According to the finite element analysis results and the actual working fault statistics data, the dangerous point on the frame is selected to collect the dynamic load signal. The dynamic load-time history of the dangerous position of the frame under the full load condition of corn harvester on the actual road surface was obtained. A new fatigue analysis method based on power density theory is proposed to provide data support for frame fatigue analysis and life prediction in this paper. The traditional fatigue analysis theory does not consider the influence of load frequency. Based on the power density theory, a power density fatigue analysis method is proposed. The influence of amplitude and frequency of stress load on fatigue life is considered in this method. On the basis of measured load, the fatigue life of corn harvester frame is predicted by power density fatigue analysis method and nominal stress method, and the fatigue life of each dangerous point is obtained and compared. The results show that the method proposed in this paper is closer to the actual working life of the frame fatigue life prediction of corn harvester. Based on the power density theory, a new idea of fatigue reliability analysis is put forward. Based on the stress-intensity interference model and the power density theory, a reliability analysis model based on the power density theory is proposed. The relationship between reliability and power density is derived from the relationship between reliability and stress amplitude, and an infinite lifetime reliability model based on power density is proposed. According to the analysis of the power density obtained from the measuring points of the frame on the field, it is concluded that the infinite life of the frame can not reach 95% reliability, and the reliability of the infinite life of the frame is O.
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S225

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本文編號：1836029