船式拖拉机底盘结构动态特性研究

发布时间：2017-10-17 06:35

  本文关键词：船式拖拉机底盘结构动态特性研究

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【摘要】：20世纪70年代船式拖拉机以其独特的优势成为南方深泥脚水田耕作的重要动力装备之一。此后,国内学者虽一直致力于对船式拖拉机的研究,但对其结构的设计及性能的研究并未形成统一的理论。理论指导的缺乏,使得投入实际生产的船式拖拉机在工作过程中易出现问题。本文从现有船式拖拉机的故障入手,对船式拖拉机底盘结构开展设计与优化研究。本文在阅读大量国内外相关文献的基础上,针对现有船式拖拉机在试运行过程中出现的后轮轴断裂和底盘承载结构破坏现象进行研究。首先研究分析该船式拖拉机的底盘基本承载结构与动力传动系统;然后,基于模态分析的基本理论,对该底盘承载结构进行试验模态分析,研究其振动特性,分析承载结构损坏的原因;最后,根据船式拖拉机振动特性研究的结果对该结构各部件厚度进行初步改进。为获得动态特性更加优良的船式拖拉机底盘结构,本文在前人研究的基础上研究设计了机架船壳可分离式的新型船式拖拉机底盘结构,分析了该船式拖拉机底盘的承载结构——机架的静、动态特性。通过静力学分析获得机架的强度,通过模态分析获得机架的动态特性。根据静、动态分析结果,结合新型船式拖拉机的结构特点对机架的性能优劣进行评定。其次,依据结构优化设计理论,以最小体积为优化目标,模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,建立数学模型。利用相应求解器完成船式拖拉机机架的优化设计求解,得到一定范围内非劣解,实现该机架的多目标优化设计。最后,采用基于熵权的模糊物元法对非劣解进行优选,通过熵权值得到各个方案的优劣。对优化前后模型进行对比分析可知,优化后的船式拖拉机底盘承载结构——机架动态性能良好。本文通过对现有船式拖拉机底盘结构的分析,设计新型船式拖拉机底盘结构,并对该船式拖拉机底盘承载部件——机架的动态特性研究、结构优化改进、性能验证,使得新型船式拖拉机在田间试验中表现优良。同时,本课题的研究成果也为提高船式拖拉机可靠性,实现船式拖拉机设计标准化奠定了基础。
【关键词】：船式拖拉机 模态分析 灵敏度分析 优化设计
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219.032
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 课题研究背景、目的及意义10-11
• 1.2 船式拖拉机的发展及其现状11-15
• 1.2.1 我国水田耕地特征11
• 1.2.2 船式拖拉机的发展11-12
• 1.2.3 船式拖拉机的研究现状12-15
• 1.3 本文研究思路及课题主要研究内容15-17
• 1.3.1 本文的研究思路15-16
• 1.3.2 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 现有船式拖拉机底盘结构振动特性研究17-30
• 2.1 概述17
• 2.2 模态理论基础17-19
• 2.2.1 多自由度系统17-18
• 2.2.2 频响函数估计18-19
• 2.3 试验模态分析19-25
• 2.3.1 试验对象19-20
• 2.3.2 试验方案20-23
• 2.3.3 试验结果23-25
• 2.4 计算模态分析25-26
• 2.4.1 有限元模型建立25-26
• 2.4.2 模态分析结果26
• 2.5 船壳模态结果分析26-27
• 2.6 船壳结构改进27-28
• 2.7 本章小结28-30
• 第3章 新型船式拖拉机底盘结构设计与研究30-40
• 3.1 概述30
• 3.2 新型船式拖拉机结构30-33
• 3.2.1 船式拖拉机底盘承载结构30-31
• 3.2.2 船式拖拉机动力系统31-33
• 3.3 底盘承载结构——机架有限元模型建立33-35
• 3.3.1 机架参数化建模33-34
• 3.3.2 力学参数34
• 3.3.3 单元选取34
• 3.3.4 网格划分34-35
• 3.3.5 边界条件35
• 3.4 机架静强度分析35-36
• 3.4.1 施加载荷35
• 3.4.2 机架强度分析35-36
• 3.5 计算模态分析36-39
• 3.5.1 模态分析36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 新型船式拖拉机底盘承载结构优化设计40-50
• 4.1 概述40
• 4.2 灵敏度分析理论基础40-41
• 4.3 船式拖拉机底盘承载结构优化41-45
• 4.3.1 结构优化设计41-42
• 4.3.2 设计流程42-43
• 4.3.3 灵敏度分析43-44
• 4.3.4 优化设计数学模型44-45
• 4.4 优化结果45
• 4.5 模糊物元模型45-47
• 4.5.1 模糊物元判断矩阵46
• 4.5.2 从优隶属度46-47
• 4.6 基于熵权的模糊物元模型优选47-49
• 4.6.1 指标权重47-48
• 4.6.2 方案优劣性48
• 4.6.3 优化前后模型性能比较48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第5章 总结与展望50-52
• 5.1 总结50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士期间发表的学术成果59

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本文编号：1047341