收割机底盘机架结构优化及疲劳寿命研究

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1、分类号：S225.31密级：公开UDC：261编号：收割机底盘机架结构优化及疲劳寿命研究论文作者：于作鑫学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：王金刚职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringSTUDYONSTRUCTURALOPTIMIZATIONANDFATIGUELIFEOFHARVESTERFRAMEByYuZuoxinSupervisor:Prof.WangJingangJanuary20

2、17摘要随着我国农业朝着集约化、机械化的方向发展，农机作为农业生产中的重要生产要素之一，越来越受到国家的重视。收割机是重要的农业机械品种，提高我国收割机的使用性能对农业生产有着深远影响。收割机的工作环境恶劣，这对作为收割机最主要的支撑部件底盘机架提出严格的要求。对收割机底盘机架进行优化设计和疲劳分析能够减轻收割机的整体重量、保证收割机可靠性，对于提高收割机工作性能、保证收割机的质量具有重要的意义。研究首先进行收割机底盘机架的建模工作，结合实际情况对三维模型进行简化处理；以收割机底盘机架的三维模型为基础建立底盘机架的有限元模型，并进行静态分析和模态分析，通过对结果的

3、分析发现原始机架有较大的优化空间，为之后的优化工作做准备；通过正弦波叠加法，编制了乡村道路的路面谱文件，得到软路面有效路面谱，以路面文件作为输入建立收割机的多刚体动力学模型，模拟收割机在乡间道路上行驶的工况，得到收割机的载荷-时间历程，综合底盘机架的具体参数进行疲劳寿命分析；最后对底盘机架进行拓扑优化，对优化后的机架进行静态分析和模态分析，与原始相关数据对比，优化之后的底盘机架实现了轻量化的目标，应力情况也得到改善。关键字：收割机机架有限元结构优化疲劳分析IABSTRACTWiththedevelopmentofagricultureinthedirectiono

4、fintensificationandmechanization,agriculturalmachinerywhichisoneofthemostimportantproductionfactorsinagricultureattractivemoreandmoreattention.Harvesterisakindofimportantagriculturalmachinery.Improvingtheapplicationperformanceoftheharvesterhasagreatinfluenceforagriculturalproduction.C

5、hassicframeasthemainsupportcomponentofharvesterhasastrictproductionrequirementbecauseoftheharshworkingconditions.Optimizingthedesignandfatigueanalysisoftheharvesterframecanreducetheoverallweightoftheharvestersandensurethereliabilityoftheharvesters.Itisofgreatsignificancetoimprovethepe

6、rformanceoftheharvestersandensurethequalityoftheharvesters.Firstly,themodeloftheharvesterchassisframeisdesignedandthe3Dmodelissimplifiedaccordingtotheactualsituation.Basedonthe3Dmodeloftheframe,thefiniteelementmodeloftheframeisestablished,andthestaticanalysisandmodalanalysisarecarried

7、out.Itisfoundthattheoriginalchassisframehasagreatspaceforoptimization.Themodelofsoftterrainsurfaceisreconstructedwiththemethodofsum-of-sinusoids.Themulti-rigid-bodydynamicsmodeloftheharvesterissetupwiththemodelofsoftterrainsurfaceasinput,andtheload-timecourseissimulatedandthefatigueli

8、feisa