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深松机关键部件有限元分析及优化设计

张昭

西北农林科技大学

摘要:土壤深松具有打破坚硬的犁底层、加深耕作层、增加土壤的透气和透水性、改善作物根系生长环境等作用。因此,深松技术可以大幅度增加作物的产量,尤其是深根系作物的产量,是一项重要的增产技术。深松铲及固定方式是深松机最关键的部件之一,在很大程度上影响着深松技术的应用效果。因此,应重视合理设计深松铲的结构及参数,使其具有良好的作业性能和可靠性。论文以深松机关键部件深松铲铲头、铲柱和连接装置为研究对象,运用现代设计方法,将经验设计、三维造型与有限元方法有机结合。在进行了方案设计、动力学分析的基础上,通过三维实体建模、有限元仿真分析,找出问题的所在,改进设计,得出了最优的设计方案,最终直接导出指导生产的工程图。本文主要研究内容与结论如下:(1)确定了合理组合方案本文在深松铲关键部件设计方案确定和静力学受力分析的基础上,提出了行间深松机铲头、铲柱和连接装置合理组合方案;(2)找出了深松机深松铲损坏的根本原因通过有限元仿真,得出深松铲铲柱打孔固定方式是造成应力集中的主要原因。这里经行了改进,以卡槽固定方式取代打孔固定方式,从而有效的减小了应力集中现象。仿真结果表明,在相同的载荷情况下,采用卡槽方式固定所产生的最大应力仅为采用六个固定孔方式固定所产生最大应力的21.3%。大大缓解了应力集中现象。并对深松铲过载保护的必要性和方法进行了论述,设计了过载保护装置。仿真结果表明,在相同的载荷情况下,过载保护设计能有效的避免应力集中现象,所产生的最大应力仅仅相当于六个固定孔方式下所受最大应力的12.1%,相当于卡槽固定方式产生最大应力的57%。优于打孔固定方式和卡槽固定方式。该过载保护装置可以有效的避免深松铲的损坏。当所受载荷过大时,通过剪断保护螺栓的方法,来保护深松铲,从而使损失降底;(3)设计了一种新型深松铲连接装置在对深松铲打孔固定、卡槽固定方式分析的基础上提出了夹持加剪断螺栓的固定方式,可以很好地解决应力集中问题,并且可以起到过载保护的功能;(4)实现了由三维实体建模直接导出工程图。
  • 专辑:

    农业科技

  • 专题:

    农业工程

  • 分类号:

    S222

导师:

朱瑞祥;

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