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  本文關鍵詞：有限元法及CAE技術在現代機械工程中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學》 2013年

鏈式開溝機開溝裝置的設計及有限元分析

武添松  

【摘要】：鏈式開溝機因其兼顧高效、節(jié)能及實用等多方面的特點，已經成為當今新型的開溝機械。開溝裝置作為鏈式開溝機最為重要的組成部分，其性能的好壞直接影響著開溝機整機的工作效率。目前我國生產的鏈式開溝機仍然處在效仿國外產品的階段，自主研發(fā)能力匱乏，與國外同類產品仍有著較大差距。在這種背景下，本文以自行設計的鏈式開溝機的開溝裝置作為研究對象，圍繞鏈式開溝機的開溝裝置進行了如下研究： 首先在了解鏈式開溝機基本結構的基礎上，對開溝裝置的工作原理進行研究分析。根據施工要求確定鏈式開溝機的結構參數及運動參數。對鏈式開溝機的開溝裝置進行運動學和動力學分析，，并由經驗公式計算出開溝鏈的鏈刀在切削土壤時所受到的阻力。在確定鏈式開溝機基本參數的基礎上，對開溝裝置的關鍵部件進行設計，主要包括開溝鏈、工作臂和螺旋排土器等零部件的結構設計。利用大型三維造型軟件UG完成開溝裝置各主要零部件的三維造型，通過零件組裝，完成裝配，裝配后的各零部件不相互發(fā)生干涉。 通過有限元分析軟件ANSYS Workbench對鏈式開溝機的開溝裝置進行線性靜態(tài)結構分析。通過建立有限元模型，完成網格劃分，施加載荷和約束后求解得出有限元分析結果，并進行分析，得到了鏈式開溝機開溝裝置的應力、應變和變形等分布規(guī)律。分析結果顯示本文所設計的鏈式開溝機，其開溝裝置危險點的最大等效應力遠小于材料的屈服極限，并且整個結構的最大變形量很小，因而開溝裝置是符合強度和剛度要求的。 進一步利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對鏈式開溝機的開溝裝置進行結構動力學分析，包括模態(tài)分析和諧響應分析。首先對鏈式開溝機的開溝裝置進行模態(tài)分析，獲得開溝裝置的各階固有頻率及相應的各階振型。考慮到鏈條傳動時具有運動不均勻的特性，隨后對鏈式開溝機的開溝裝置進行諧響應分析，得到開溝裝置的應力頻率響應曲線和位移頻率響應曲線。分析結果顯示本文設計的開溝裝置的工作頻率避開了其自身的固有頻率，能有效防止結構共振的發(fā)生，同時動力學分析也為擴大開溝機的工作頻率范圍提供了依據，為以后開溝裝置的優(yōu)化提供了保證。 為進一步研究鏈式開溝機開溝鏈的切削機理，掌握鏈刀與土壤切削過程所受到的阻力，本文還借助數字化室內土槽試驗測試了本文設計的圓弧型鏈刀在不同切削速度下切削阻力的變化情況，通過試驗，驗證理論計算結果。結果表明，開溝裝置所受到的牽引阻力隨著時間的推移，逐漸增加，最后趨于穩(wěn)定值。開溝裝置受到的牽引阻力隨著開溝速度的增加而逐步增大，但開溝速度對牽引阻力的影響較小。最后對試驗結果與本文理論計算結果對比分析，討論誤差。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：S222.52
【目錄】：

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本文編號：171705