基于ANSYS的高构架作业机仿形提升机构设计.pdf

2011年12月 农机化研究 第12期 基于ANSYS的高构架作业机仿形提升机构设计 黄邵路，张东兴，王波，刘佳 (中国农业大学工学院．北京100083) 摘要：由于玉米生长后期植株较高，田间管理作业困难，针对玉米生长后期田问管理作业需求，自主研制了高 构架作业机。其工作时每行都需要独立的提升和仿形机构，为满足作业要求．同时考虑机构的简洁性，将仿形和 提升装置做成一个组合机构。根据额定载荷和最大载荷对提升仿形机构关键部件进行ANSYS静态分析，以确定 应力分布情况和机构薄弱处，根据分析结果改进零件设计．提高设计的可靠性。 关键词：高构架；仿形提升机构；ANSYS；静态分析 中圈分类号：S224．1+3；$126文献标识码：A 进的数值计算方法”J，利用有限元法得到的结构位移 0引言 场和应力场可作为结构设计的原始判据或作为结构 玉米等高秆作物在生长中后期需要进行追肥喷药 改进和设计的基础”“。。本文根据仿形提升机构的 等田间管理作业，但受农村劳动力紧缺、人工进地施 实际模型建立机构的力学模型，利用MATLAB软件模 肥作业难度大和作业条件艰苦等因素制约，目前我国 拟关键部件的受力情况，从而找出各构件工作时受力 玉米实际生产中很少进行田间管理作业，因喷药不及 的极限情况，并利用ANSYS进行机构静态分析，找出 时或脱肥对产量造成一定影响…。为满足玉米等高 了零件在这种受力情况下的变形和应力最大点”‘9o， 秆作物生长中后期喷药和施肥作业的需要，中国农业 为零件的结构设计提供给了依据，提高了工作部件的 大学和吉林省农科院联合研制了高构架中耕作业机， 可靠性，在一定程度上缩短产品的设计周期””。 如图1所示。 高构架中耕作业机是一种能很好地适应玉米和棉 花中后期作业的自走式跨行作业机械，但由于高秆作 物生长中后期作业条件的特殊性，玉米和棉花植株高 度较大，车架要跨在行间，所以每一行的施肥机构是 相对独立的，每一个施肥单体都需要有一个单独的提 升和仿形机构。经试验表明，该机作业性能有待提 高，所以在原有机高构架中耕作业机的基础上，对车 架结构进行改进并重新设计施肥机构。改进后的高 构架作业机后架和施肥机构如图2所示。 连接车架和施肥部件的仿形提升机构是施肥作业 机的关键部件，所以在设计时要进行有效的应力校 ‘＼ 核。传统的数学计算方法对不规则的零件来说计算 量较大，且很难得到精确解”4o。有限元法是一种先 收稿日期：2011—02—25 基金项目：玉米机械化生产工艺与装备系统优化研究示范项目 (200903059)；国家现代玉米产业技术体系建设项目 (nycytx一02) 作者简介：黄邵路(1987一)，男，山东单县人．在读硕士研究生．(E— mail)hsl870912@163com。 通讯作者：张东兴(1958-)，男．河北衡水人，教授，博士生导师，(E— 圈1 高构架中耕作业机及其三维效果图 and mail)d衄吐@咖．educn。 Fig．1The machinehis3-Dmodel Hi#frame 万方数据 2011年12月 农机化研究 第12期 在一100～60。度之间变化。在提升过程中，上臂和下