微耕机旋耕刀辊模态仿真与试验研究

发布时间：2020-10-16 18:15

　　 本文以微耕机旋耕刀辊为研究对象,对微耕机旋耕刀辊做了理论模态分析以及试验模态分析。分别分析了刀辊的自由振动特性以及在约束条件下的振动特性,并对刀辊进行了试验自由模态分析,最后对仿真自由模态结果和试验自由模态结果进行了对比,研究其振动特性。 本文基于ANSYS Workbench对刀辊进行了模态仿真,分别进行了自由模态分析和约束模态分析,求出了各自前10阶固有频率值以及其对应的振型,并对各阶振型进行了详细的描述与分析,为进一步的动力学分析奠定基础；除此以外,还通过LMS Test_lab对刀辊进行了试验自由模态分析,并测试出了其前15阶固有频率值,并对刀辊的仿真与试验进行了对比,进一步验证模型建立的准确性。 仿真自由模态分析结果表明,第一阶固有频率值为71.62Hz,振型表现为沿刀辊轴方向的弯曲振动以及刀片的弯曲振动,且容易产生共振,而在高频部分主要表现为刀片的弯曲振动及扭转振动。仿真约束模态分析结果表现,第一阶固有频率值为162.14Hz,振型表现为刀辊轴弯曲振动以及中间刀组刀片的弯曲振动,在高频部分主要表现为刀片的弯曲振动及扭转振动,但都不容产生共振现象。通过试验自由模态分析,对比仿真自由模态分析,可以看出,前10阶对应频率值误差都在10%以内,可以验证三维模型建立的准确性以及仿真结果的正确性。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S222.3
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 农业机械振动研究现状
    1.2 农业机械刀辊振动研究现状
    1.3 模态分析及振动研究现状
    1.4 LMSTest_lab应用现状
第2章 绪论
    2.1 课题研究的背景和意义
    2.2 论文的内容及结构安排
第3章 微耕机旋耕刀辊结构及振动概述
    3.1 微耕机概述
    3.2 微耕机总体结构及工作原理
    3.3 微耕机的发展历程
    3.4 微耕机旋耕刀的运动分析
        3.4.1 旋耕刀运动方程
        3.4.2 耕作深度
        3.4.3 切土节距
        3.4.4 沟底凸起高度
    3.5 微耕机旋耕刀辊的结构
        3.5.1 旋耕刀的类型
        3.5.2 旋耕刀在刀辊上的排列
    3.6 振动基础概述
        3.6.1 振动概述
        3.6.2 机械振动的类型
        3.6.3 振动的基本物理参数
第4章 旋耕刀辊的模态仿真分耐
    4.1 计算模态分析简介
        4.1.1 模态分析概述
        4.1.2 模态分析的技术和应用
        4.1.3 模态分析的作用以及优缺点
    4.2 旋耕刀辊模型的建立
    4.3 有限元法理论
        4.3.1 差分法
        4.3.2 变分法
        4.3.3 有限元法
    4.4 旋耕刀辊有限元模型的建立
        4.4.1 ANSYS Workbench简介
        4.4.2 三维模型的导入
        4.4.3 材料选择
        4.4.4 模型中接触定义
    4.5 网格划分
        4.5.1 有限元网格介绍
        4.5.2 网格位移理论
        4.5.3 网格划分基本原则
        4.5.4 划分刀辊网格
    4.6 计算自由模态分析
        4.6.1 计算模态分析理论
        4.6.2 模态分析求解器设置
        4.6.3 模态分析求解
        4.6.4 求解结果
        4.6.5 振型分析
    4.7 约束模态分析
        4.7.1 边界条件设定
        4.7.2 约束模态分析结果
        4.7.3 振型分析
第5章 旋耕刀辊试验模态分析
    5.1 模态分析基本测试系统
    5.2 试验模态分析理论
    5.3 试验模态分析系统
        5.3.1 试验设备
        5.3.2 试验模态分析技术路线
    5.4 试验过程
        5.4.1 布置敲击点以及悬挂刀辊
        5.4.2 预测试实验
        5.4.3 锤击设置
        5.4.4 测量各点的频率响应函数(FRF)
        5.4.5 FRF求和
    5.5 模态测试结果
    5.6 试验模态结果分析
    5.7 试验模态结果与自由模态仿真分析对比
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 卫彩绒;杨建玺;;香蕉茎杆/根茬还田机刀具的研究[J];现代农业科技;2008年10期

2 姬江涛,李庆军,蔡苇;刀具布置对茎秆切碎还田机振动的影响分析[J];农机化研究;2003年04期

3 张立彬;蒋帆;王扬渝;张宪;;基于LMSTest.Lab的小型农业作业机振动测试与分析[J];农业工程学报;2008年05期

4 贾洪雷;黄东岩;刘晓亮;王增辉;刘昭辰;马成林;;耕作刀片在刀辊上的多头螺旋线对称排列法[J];农业工程学报;2011年04期

5 张选民;轮式拖拉机发动机的振动测试分析[J];农业机械学报;2000年06期

6 李庆军,李双福;秸秆切碎还田机刀具布置的研究[J];农业机械学报;2001年04期

7 杨坚,孟祥伟;耕整机扶手架振动机理及减振措施的虚拟研究[J];农业机械学报;2005年02期

8 杨坚;杨晓丽;周勇;;小型耕整机阻尼减振手把的虚拟仿真试验[J];农业机械学报;2006年11期

9 靳永超;高建民;;斜置旋耕机刀辊动平衡仿真试验分析——基于PRO/E和ADAMS[J];农机化研究;2013年04期

10 沈志钢;;振动时效工艺在刀辊焊接结构件中的应用[J];价值工程;2013年15期

本文编号：2843602