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果园苗木捆扎机热合板顶杆的静态和模态分析,农业机械化论文

时间:2019-05-15 整理:本站 点击:192次
当捆扎带接头由烫头粘合完成烫头退出的同时,热合板和隔热板在顶杆头部的拨动下在导板中滑动,顶杆按照凸轮轮廓曲线绕顶杆轴转动,从而配合捆扎机其它装置完成苗木捆扎工作. 顶杆参数化特征模型 ...

  当捆扎带接头由烫头粘合完成烫头退出的同时,热合板和隔热板在顶杆头部的拨动下在导板中滑动,顶杆按照凸轮轮廓曲线绕顶杆轴转动,从而配合捆扎机其它装置完成苗木捆扎工作.  顶杆参数化特征模型  Pro/E与有限元软件ANSYSWorkbench具有良好的兼容性[2],故本文使用Pro/E按照热合板顶杆的实际尺寸建立其三维模型,如图2所示;然后,通过第3方格式导入ANSYSWorkbench中进行相关分析;建模时,为了便于计算机分析,把模型进行简化,忽略倒角、圆角及小圆孔等特征.    2顶杆的静力学分析  线性静力结构分析用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应[3].其数学模型是经典力学理论中的动力学通用方程的简化,即[K]{x}={F}  其中,[K]是刚度矩阵;{x}是节点位移矢量;{F}是力矢量.  为确保其分析结果的正确性,分析时应当满足以下基本假设:①顶杆材料满足线弹性和小变形理论;②不考虑随时间变化的载荷及惯性(如质量、阻尼等)的影响;③不考虑温度对顶杆材料的影响.  顶杆模型前处理  导入几何模型并设置材料属性利用Pro/E与的数据接口将热合板顶杆模型导入ANSYSWorkbench中,进入静力分析StaticStructural模块,如图3所示.    设置单位为mm、kg、N、s.热合板顶杆的材料为HT250,密度为^-6kg/mmm,杨氏模量为^11N/m,泊松比为,最小抗拉强度为250MPa.  模型网格划分  进入ANSYSWorkbench的Model环境,为热合板顶杆划分网格.HexDominant网格划分法能够获得较好的网格单元,故采用HexDominant法进行网格划分.Relevance设置为100,RelevanceCenter为Fine,网格划分生成35716个节点、9992个单元,如图4所示.    施加载荷及约束  对热合板顶杆联动机构进行运动仿真,以确定热合板顶杆运动的极限位置,进而为计算其最大受力点提供依据.凸轮轴转速为/rad,故以为运动周期进行机构运动仿真.仿真曲线如图5所示.    由运动曲线可知:当热合板顶杆控制凸轮的运动角转到312时,凸轮从动件即热合板顶杆到达极限位置;同时,热合板运动曲线在左右时,热合板也运动到单侧极限位置,此时顶杆弹簧拉力最大,故以此时刻的拉力值作为载荷输入到有限元仿真环境中.  经测量,载荷(Loads)为力载荷(Force)98N,并以分量(Components)的形式施加到热合板顶杆上,载荷方向与Z轴负方向成15角.由工程力学相关理论可知,载荷各分量分别为:X=,Y=0,Z=-  根据热合板顶杆联动机构中各零部件的相互运动关系,对热合板顶杆施加约束边界条件.分别对顶杆固定孔和滚子螺栓固定孔执行固定约束(FixedSupport),载荷和约束施加情况如图6所示.    模型求解及分析结果  结果Solution主要对热合板顶杆的等效应力(E-quivalentStress)、等效弹性应变(EquivalentElasticStrain),全位移(TotalDeformation)进行分析[2].  分析结果显示:热合板顶杆所受的主要应力范围为~,最大应力主要集中在顶杆和弹簧螺栓连接处,如图7所示;最大弹性应变为,位于弹簧螺栓孔附近;最大位移位于顶杆头部,如图8所示,最大值为。

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