大功率拖拉機懸掛機構(gòu)有限元分析

1、大功率拖拉機懸掛機構(gòu)有限元分析 任務(wù)書1 .設(shè)計的主要任務(wù)及目標(biāo)本課題將Pro/E軟件與ANSYS軟件結(jié)合起來,應(yīng)用于工程實際中.針對拖 拉機懸掛機構(gòu)設(shè)計中存在的問題,以及實際工程情況,運用 Pro/E軟件構(gòu)建拖拉 機懸掛機構(gòu)的三維模型,并將懸掛機構(gòu)的下拉桿和提升桿三維模型導(dǎo)入ANSYS中.根據(jù)獲得的有限元分析結(jié)果,提出相應(yīng)的解決舉措,以期提升工程應(yīng)用平安 度.2 .設(shè)計的根本要求和內(nèi)容(1)主要設(shè)計內(nèi)容：針對拖拉機懸掛機構(gòu)設(shè)計中存在的問題,以及實際工程情況,運用 Pro/E軟 件構(gòu)建拖拉機懸掛機構(gòu)的三維模型.(2)工作要求：1)在調(diào)研及多方搜集資料及畢業(yè)設(shè)計實習(xí)根底上,明確所設(shè)計題目及內(nèi)容,

2、熟悉拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的工作原理, 對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行受力分析,計算給 定參數(shù)下的各桿件受力情況；并撰寫開題報告一篇.2)利用三維軟件Pro/E建立懸掛機構(gòu)三維模型及仿真模型；3)利用ANSYS對懸掛機構(gòu)下拉桿進(jìn)行有限元分析,獲得應(yīng)力應(yīng)變云圖, 分析結(jié)論,給出建議,并完成中期辯論報告一份.4)撰寫畢業(yè)設(shè)計論文一篇.3 .主要參考文獻(xiàn)1婁秀華,大功率拖拉機液壓懸掛機構(gòu)作業(yè)機組虛擬樣機技術(shù)研究D , 20212董鴻柏,懸鏈?zhǔn)芥湺沸洞瑱C主體結(jié)構(gòu)的有限元分析 D,華中科技大學(xué),20063李丹,周志鴻,劉瑞華,基于 ANSYS液壓挖掘機動臂的有限元分析J,建筑機械,2021 94孫恒,陳作模,葛文杰,

3、機械原理M,北京,高等教育出版社,2006, 55劉中全,黃璟,工程力學(xué)上冊M,北京,兵器工業(yè)出版社,2007, 24 .進(jìn)度安排設(shè)計各階段名稱起止日期1完成論文選題和論文資料收集工作2021年12月30日-2021年1月5日2學(xué)習(xí)ANSY漱件及確定懸掛機構(gòu)測量方法2021年1月6日-1月20日3學(xué)習(xí)PROI維軟件并進(jìn)行初步建模2021年1月21日-3月20日4對懸掛機構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析2021年3月21日-4月15日5完成初稿,論文中期辯論2021年4月16日-4月28日6修改論文,繪制模型圖2021年4月29日-5月30日7論文定稿,準(zhǔn)備終期辯論2021年5月31日-辯論結(jié)束審核人：功率拖拉機

4、懸掛機構(gòu)有限元分析摘要：ANSY星一種專用的有限元分析工具.目前,有限元求解算法已經(jīng)比擬成 熟,因此,本技術(shù)的應(yīng)用將有助于對機構(gòu)的載荷與邊界條件做出恰當(dāng)校核,預(yù)測 機構(gòu)的強度與剛度上存在的致命缺陷.目前,我國的拖拉機制造水平相對較低, 相比于國外的產(chǎn)品在質(zhì)量和性能上都有較大差距. 對于拖拉機的一些關(guān)鍵性技術(shù) 問題還缺乏了相當(dāng)多的系統(tǒng)性和深入的研究,沒有形成可行的方案來解決問題.本文根據(jù)拖拉機懸掛機構(gòu)的設(shè)計尺寸數(shù)據(jù),對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分 析后繪制受力分析圖,并根據(jù)具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些必要的數(shù)據(jù)計算.同時用PROE 軟件對拖拉機懸掛機構(gòu)各個部件進(jìn)行三維模型的繪制.最后,利用ANSY馱件對懸掛

5、機構(gòu)的下拉桿和提升件進(jìn)行有限元分析,獲得其在工作狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變分 布云圖,給出合理解釋.根據(jù)有限元的分析結(jié)果,提出對應(yīng)的解決方法.關(guān)鍵字：拖拉機,懸掛機構(gòu),Pro/e ,有限元分析High-power tractor hitch system finite element analysisAbstract: ANSYS is a special tool for finite element analysis. Currently, the finite element algorithm has more mature, therefore, the application of this

6、 technology will help to make appropriate check for the load and boundary condition of mechanism, forecasting the fatal flaw that according to the Strength and stiffness of mechanism . At present, the manufacturing level of tractor is relatively low, compared with foreign products that has a large d

7、ifference in the quality and in performance . For some of the key technological problem of the tractor, we lack of quite a number of systematic and in-depth research, and has not formed a feasible scheme to solve the problem.Based on the design of tractor hitch system size data, This paper draws the

8、 stress analysis diagram after analyzing the static force of the suspensionmechanism ,and calculated some necessary data according to the specific data. At the same time, By using the Pro/e software , the article build 3D model of tractor suspension mechanism.Using ANSYS software to analysis the upp

9、er pull rod and lifting lever of suspensionmechanism by finite element analysis. To obtain the contour map of its work in a state of stress and strain, make a reasonable explanation. According to the analysis of the finite element, this paper puts forward the corresponding solutions.Key words: tract

10、or , suspension mechanism Pro/e, the finite element analysis1緒論1.1.1 設(shè)計目的及意義1.1.2 國內(nèi)外背景研究 國外對拖拉機懸掛機構(gòu)的研究進(jìn)展 21.2.2 國內(nèi)對拖拉機懸掛機構(gòu)的研究進(jìn)展 31.3 應(yīng)用軟件介紹 實體建模軟件 Pro/ENGINEER簡介41.3.2 Pro/E的典型設(shè)計思想5.1.4 ANSYS軟件簡介 ANSYS軟件功能介紹 ANSYS軟件的主要功能和用途 62液壓懸掛系統(tǒng)7.2.1 液壓系統(tǒng)的類型 分置式液壓系統(tǒng)

11、半分置式液壓系統(tǒng) 整體式液壓系統(tǒng)7.2.2 液壓懸掛裝置的使用 液壓系統(tǒng)的用油 油泵的結(jié)合 操縱手柄位置的選用 9.2.3 液壓懸掛裝置的功用與類型 92.3.1 液壓懸掛裝置的功用與組成 液壓懸掛裝置的功用 ..2 液壓懸掛系統(tǒng)的組成1.03懸掛機構(gòu)受力分析與實體建模113.1 懸掛機構(gòu)力學(xué)分析113.2 構(gòu)建懸掛機構(gòu)三維模型153.2.1 懸掛機構(gòu)提升臂 153.2.2 懸掛機構(gòu)左提升桿和右提升桿 懸掛機構(gòu)下拉桿 懸掛機構(gòu)側(cè)向調(diào)節(jié)桿173.2.5 懸掛機構(gòu)上拉桿1

12、73.2.6 懸掛機構(gòu)機架173.2.7 懸掛機構(gòu)的銷軸1.84對懸掛機構(gòu)主要桿件的有限元分析204.1 有限元分析步驟204.2 主要桿件的有限元分析204.2.1 對下拉桿有限元分析 204.2.2 提升桿有限元分析235總結(jié)27參考文獻(xiàn)28致謝291緒論拖拉機懸掛機構(gòu)的主要用途就是用來把農(nóng)用機械與拖拉機連接起來,并且它還保證了農(nóng)機具能在正確的位置上進(jìn)行工作. 由于農(nóng)具的特點及其在拖拉機上的 懸掛機構(gòu)位置的不同,懸掛機構(gòu)的結(jié)構(gòu)也是不同的.目前國產(chǎn)的拖拉機幾乎所有 的都是采用后懸掛的方式.這種懸掛機構(gòu)是附屬于拖拉機的,可以懸掛各種配套 的作業(yè)機具,如犁、耙、播種機等等.懸掛機構(gòu)是由提升臂、提

13、升桿、上拉桿、下拉桿和側(cè)向調(diào)節(jié)桿等主要部件組 成.拖拉機的懸掛機構(gòu),都是采用四桿錢鏈連接的形式.它與拖拉機的連接,在 大多數(shù)情況下是采用三點懸掛,但是也可以采用兩點懸掛.兩點懸掛的方式,使 作業(yè)機具在土壤中相對于拖拉機有擺動的可能性, 從而防止機具和懸掛機構(gòu)過載 或損壞,同事也不破壞拖拉機的操縱性.輪式拖拉機的懸掛機構(gòu),為了增加驅(qū)動輪的附著力,在結(jié)構(gòu)上還設(shè)有專用的 加載裝置,這種機械式加載裝置,是使上拉桿在拖拉機上的固定點能夠沿著垂直 方向移動,以便固定在不同的位置上,從而對拖拉機的驅(qū)動輪加載.本文就是通過運用ANSYS軟件對拖拉機懸掛機構(gòu)主要桿件進(jìn)行有限元分 析,從而得出桿件的應(yīng)力及應(yīng)變分布

14、情況, 并對獲得的應(yīng)力、應(yīng)變分布圖進(jìn)行分 析,然后給出建議,最后就可以根據(jù)分析結(jié)果對懸掛機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計了.本文將PROE與ANSYS兩個軟件相互結(jié)合起來,應(yīng)用在機械的制作和優(yōu)化 中.首先運用PROE軟件建立拖拉機懸掛機構(gòu)的三維簡模,根據(jù)實物的外形特點 對其進(jìn)行合理的簡化.然后將簡模進(jìn)行裝配,最后將所建立的簡模導(dǎo)入ANSYS軟件中,對其進(jìn)行有限元分析,得到想要的結(jié)果.這個所得的結(jié)果就可以為懸掛 機構(gòu)的優(yōu)化給出重要的理論依據(jù).1.1 設(shè)計目的及意義拖拉機懸掛機構(gòu)是拖拉機與農(nóng)用作業(yè)機具相連接的一套桿件結(jié)構(gòu),主要由提開臂、提升桿、上拉桿、下拉桿和側(cè)向調(diào)節(jié)桿等幾局部桿件組成.拖拉機液壓懸 掛機構(gòu)的作用

15、就是把拖拉機所發(fā)出的提升力和牽引力傳遞給農(nóng)機具.通過對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的靜力學(xué)和運動學(xué)等等一系列的相關(guān)分析,仔細(xì)觀察分析結(jié)果,逐漸熟悉拖拉機懸掛機構(gòu)的整個提升過程內(nèi)的一些相關(guān)的變化規(guī)律,這有這樣才能對拖拉機液壓懸掛機構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計和優(yōu)化評估.拖拉機是通過液壓懸掛裝置與農(nóng)機具相互連接來進(jìn)行田間作業(yè)的,對拖拉機的懸掛機構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的分析是非常的重要的.根據(jù)分析的結(jié)果,得到一些相關(guān)的 變化規(guī)律.只要掌握了這些變化規(guī)律,便可以對懸掛機構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計和優(yōu)化 評估.對于大功率拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行有限元分析的意義就是通過對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行有限元分析,得到拖拉機在提升過程中的一些重要變化規(guī)律, 我們便

16、可 以依照這些變化規(guī)律來對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計和更好的優(yōu)化評估. 從 而使拖拉機懸掛機構(gòu)到達(dá)最理想的工作狀態(tài).本文就是通過運用ANSYS軟件對拖拉機懸掛機構(gòu)主要桿件進(jìn)行有限元分 析,從而得出桿件的應(yīng)力及應(yīng)變分布情況, 并對獲得的應(yīng)力、應(yīng)變分布圖進(jìn)行分 析,給出建議.本文將Pro/E軟件與ANSYS軟件結(jié)合起來,應(yīng)用于工程實際中.針對拖拉 機懸掛機構(gòu)設(shè)計中存在的問題,以及實際工程情況,運用Pro/E軟件構(gòu)建拖拉機懸掛機構(gòu)的三維模型,并將懸掛機構(gòu)的下拉桿和提升桿三維模型導(dǎo)入 ANSYS中. 根據(jù)獲得的有限元分析結(jié)果,提出相應(yīng)的解決舉措,以期提升工程應(yīng)用平安度.本論文的主要研究對象是拖拉機懸

17、掛機構(gòu),然后對懸掛機構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分 析,再通過功能強大的工業(yè)三維制圖軟件 Pro/E對懸掛機構(gòu)進(jìn)行三維簡化模型的 創(chuàng)立.最后,將三維模型圖導(dǎo)入 ANSYS軟件中,對其進(jìn)行有限元分析.1.2 國內(nèi)外背景研究1.2.1 國外對拖拉機懸掛機構(gòu)的研究進(jìn)展伴隨著全球在科技方面的不斷進(jìn)步,特別是在電子信息和網(wǎng)絡(luò)通信等高新領(lǐng) 域的飛速開展,對拖拉機制造業(yè)的開展產(chǎn)生了相當(dāng)巨大的影響.在國外,對拖拉機懸掛機構(gòu)的研究和開展相對于國內(nèi)來說已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?而且在比擬早的就把拖拉機機組的機-電-液一體化的限制系統(tǒng)逐漸代替了傳統(tǒng)的液壓限制系統(tǒng),并且 國外的一些公司還在拖拉機的液壓系統(tǒng)中安裝了可以調(diào)節(jié)耕深和限制拖拉機驅(qū) 動

18、輪轉(zhuǎn)率的限制系統(tǒng),在根本上大大降低了油耗,提升了工作的速度和效率.伴隨著全球在科技方面的不斷進(jìn)步,特別是在電子信息和網(wǎng)絡(luò)通信等高新領(lǐng) 域的飛速開展,對拖拉機制造業(yè)的開展產(chǎn)生了相當(dāng)巨大的影響.從上世紀(jì)70年代開始,隨著電子和微機技術(shù)產(chǎn)生日趨成熟, 在國外掀起了一股對機-電-液一體化的研究狂潮.這種現(xiàn)象推動了電-液限制系統(tǒng)對傳統(tǒng)限制系統(tǒng)的取代的大 趨勢.從而為提升拖拉機機組性能開辟出一條新的道路,在根本上提升了拖拉機工作機組的工作速率.對傳統(tǒng)的機械式的拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的研究, 在國外已經(jīng)非常成熟.目前, 機-電-液一體化技術(shù)在國外所生產(chǎn)的拖拉機上得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,并有取代傳統(tǒng)機械式懸掛系統(tǒng)的趨

19、勢.目前,機-電-液一體化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了拖拉機 上,例如,麥塞福格森、雷諾、薩姆、約翰迪爾、菲亞特、鈕荷蘭、道伊茲 等拖拉機生產(chǎn)公司正在銷售的大功率拖拉機根本上都裝備了電-液懸掛系統(tǒng),這就意味著電-液限制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)駐世界主流中了.還有一些拖拉機上還采用了基 于CAN總線的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),使得電-液限制系統(tǒng)在拖拉機上的應(yīng)用到達(dá)很 高的水平.但是,需要進(jìn)一步深入研究的問題也還有許多. 其中懸掛系統(tǒng)最主要 的問題在靈敏度、可靠性和實用化等方面.1.2.2 國內(nèi)對拖拉機懸掛機構(gòu)的研究進(jìn)展相比于國外的研究我多對于懸掛機構(gòu)的研究起步時間比擬晚.目前,我國的拖拉機制造水平相對較低,相比于國外的產(chǎn)品在

20、質(zhì)量和性能上都有較大差距. 就 國內(nèi)拖拉機作業(yè)機組的生產(chǎn)條件和在實際中的應(yīng)用而言,我國對于機-電-液一體化的限制技術(shù)的研究工作還處于起步階段, 對于一些關(guān)鍵性技術(shù)問題還缺乏了相 當(dāng)多的系統(tǒng)性和深入的研究,沒有形成可行的方案來解決問題.液壓懸掛機構(gòu)的 應(yīng)用還不是很廣泛,并且國內(nèi)大多數(shù)對于液壓系統(tǒng)的研究還主要是對傳統(tǒng)液壓系 統(tǒng)的研究,并且僅僅停留在仿真和實驗階段,一直沒有在實際運用階段進(jìn)行深入 研究.近年來,國內(nèi)對于拖拉機的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)大進(jìn)步, 但是于國外的先進(jìn) 技術(shù)相比我國還是存在著很大的差距, 特別是在拖拉機懸掛機構(gòu)這方面. 我國的 拖拉機懸掛系統(tǒng)存在的主要問題主要分為以下幾方面：1對于

21、力、位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)性能仍然沒有形成一個合理的評價方法和合 理的評價指標(biāo)體系.2在對系統(tǒng)的研究方面,更多的研究只是注重于構(gòu)成一個系統(tǒng)、限制方法 的實現(xiàn)和系統(tǒng)動態(tài)性能的分析,但是一直沒有從實際出發(fā)深入研究其技術(shù)方案的 合理性以及綜合考慮對拖拉機其他的性能所帶來的影響, 如液壓系統(tǒng)構(gòu)成中沒有 很好的考慮到液壓系統(tǒng)本身的功率損耗和發(fā)熱問題, 使得所構(gòu)成的系統(tǒng)很難在實際的工作中得到廣泛應(yīng)用.在對系統(tǒng)的動態(tài)性能的分析方面,往往只是注重著消 擾性能和響應(yīng)特性的提升,而對系統(tǒng)調(diào)節(jié)時,由于重量的轉(zhuǎn)移對于駕駛員舒適性 所帶來的影響以及實際在田間耕作中真正需要的響應(yīng)水平等的研究是相當(dāng)缺乏3還沒有開發(fā)出性能可靠的,

22、適用于電-液懸掛系統(tǒng)限制的液壓限制閥和力位限制傳感元件.4在限制信號的傳輸方面相對于國外來說缺乏系統(tǒng)、深入的研究.從2000年開始,國內(nèi)很多大學(xué)都開始對拖拉機懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究, 取得了顯著的成就,其中以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)為首,除此之外他們還對傳統(tǒng)限制器進(jìn) 行了改良和優(yōu)化創(chuàng)新,研制出了比傳統(tǒng)限制器更好的電 -液限制器.其他的高校 和研究機構(gòu)也進(jìn)行了很多相關(guān)的研究工作.總體來說,我國對液壓懸掛系統(tǒng)的研究主要還是放在傳統(tǒng)液壓懸掛系統(tǒng)上, 但是其中的缺陷還是很多的.目前來說,我國的主要研究對象還是傳統(tǒng)的機-液限制系統(tǒng).就當(dāng)前的開展來講,機-電-液一體化技術(shù)已經(jīng)逐步走向主流, 成為國 內(nèi)研究的焦點,但是

23、就當(dāng)前對于機-電-液一體化技術(shù)的研究而言還處于剛剛起步 階段,對于一些關(guān)鍵性技術(shù)問題國內(nèi)還缺乏系統(tǒng)性的和深入的研究,而且沒有形成具有可行性的解決方案.國內(nèi)外對于拖拉機懸掛機構(gòu)的研究,大局部的研究成果都是針對懸掛機構(gòu)的 外形設(shè)計以及對懸掛機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,但是對于懸掛系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析的研究 很少很少.可是,隨著拖拉機本身的工作功率不斷提升, 懸掛機構(gòu)的作用也隨之 變得更加明顯,以至于懸掛機構(gòu)在工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布、 應(yīng)變分布以及平安系 數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)都得到了相當(dāng)?shù)年P(guān)注. 隨著有限元分析方法的日益完善,有限元分 析會逐步推動其在懸掛機構(gòu)方面作用,為懸掛機構(gòu)的生產(chǎn)校核提供必要的技術(shù)支 持和數(shù)據(jù)支持.1

24、.3 應(yīng)用軟件介紹1.3.1 實體建模軟件 Pro/ENGINEER 簡介Pro/ENGINEER是3D產(chǎn)品設(shè)計軟件,是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的機械設(shè)計軟件 之一.它集成的參數(shù)化3D CAD/CAM/CAE解決方案,讓使用者能更快的操作, 最大限度的提升了工作質(zhì)量和速度.Pro/ENGINEER的功能特點和優(yōu)勢如下：1 .強大、參數(shù)化的設(shè)計功能可實現(xiàn)卓越的產(chǎn)品差異化和可制造性.2 .完全集成的應(yīng)用程序可讓用戶在一個應(yīng)用程序中完成從概念設(shè)計到制造的所 有工作.3 .將設(shè)計變更自動傳播到所有下游交付件的水平可讓用戶滿懷信心的進(jìn)行設(shè)計.4 .完整的虛擬仿真功能可讓用戶提升產(chǎn)品性能和超越產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo).5 .

25、自動生成關(guān)聯(lián)的模具設(shè)計和制造交付件.1.3.2 Pro/E的典型設(shè)計思想Pro/E的典型設(shè)計思想主要分為三種.特征的劃分有以下3個主要依據(jù)：特征創(chuàng)立的原理：如拉伸實體特征和混合實體特征；特征的用途：如實體特征和基準(zhǔn)特征；特征的結(jié)構(gòu)特點：如圓孔特征和筋特征.參數(shù)化設(shè)計的原理：使用者在設(shè)計過程中不必太在意零件的尺寸,只需要抓住零件的特點來繪制零件.在繪制完成后再統(tǒng)一修改尺寸.單一數(shù)據(jù)庫思想：單一數(shù)據(jù)庫思想就是在裝配途中所用到的所有零件,都可以隨意修改,而最終的裝配圖也會隨著修改而更新.1.4 ANSYS軟件簡介1.4.1 ANSYS軟件功能介紹ANSYS軟件應(yīng)用范圍廣而且功能強大,其主窗口主要由五

26、個局部組成,分 別為：(1) Utility 菜單這局部菜單主要通過ANSYS相關(guān)功能組件其作用,比方文件限制、參數(shù)選擇、圖像參數(shù)限制及參數(shù)輸入等.(2) InputWindows (命令輸入窗口)命令輸入窗口 (也稱為命令欄)顯示程序提示信息并允許用戶直接輸入命令,簡化分析過程.(3) Toolbar (工具欄)工具欄主要由單擊按鈕組成,這些按鈕都是 ANSYS中非常常用命令.用戶可以 根據(jù)自己工作類型定義自己的工具欄以提升分析效率.(4) MainMenu (主菜單)主菜單包括了 ANSYS最主要的功能,分為前處理器(Preprocessor).求解器(Solution) > 通用后

27、處理器(GeneralPostprocessor)設(shè)計優(yōu)化(DesignOptimizer).(5) GraphicWindows (圖形窗 口)圖形窗口顯示分析過程的圖形,在圖形窗口中實現(xiàn)圖形的選取.在這里可以看到 實體建模各個過程的圖形并觀察到隨后分析的結(jié)果.1.4.2 ANSYS軟件的主要功能和用途ANASYS是一種綜合性的CAE有限元分析軟件,在各個行業(yè)中都被廣泛應(yīng) 用.其根本功能可分為：(1)結(jié)構(gòu)靜力分析：結(jié)構(gòu)靜力分析主要是處理一些對結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響不明顯 的問題；(2)結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析：結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析主要用于求解隨時間變化的載荷對 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響,與靜力學(xué)分析不同的是,這個過程需要注意載

28、荷的變化和慣性 等影響；(3)結(jié)構(gòu)非線性分析：結(jié)構(gòu)非線性分析包括材料非線性分析、幾何非線性 分析和單元非線性分析,是結(jié)構(gòu)的非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨載荷不成比例 的變化關(guān)系.除了上述功能之外還有一些其他的根本功能,在此不做介紹.本課題主要是利用有限元軟件對拖拉機液壓懸掛機構(gòu)進(jìn)行有限元分析,并得出相應(yīng)的結(jié)果.本章內(nèi)容主要介紹了 PROE和ANSYS兩個軟件的主要開展過程、用途、使 用方法等等一系列關(guān)于這兩個軟件的介紹.2液壓懸掛系統(tǒng)2.1 液壓系統(tǒng)的類型2.1.1 分置式液壓系統(tǒng)油泵、油缸、分配器和油箱不是安裝在拖拉機的同一位置上,他們之間用油 管連接.具有布置靈活、保養(yǎng)檢修方便、液壓元件易于

29、實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點.但是, 由于各元件分開安裝,管路較多、較長,外漏的時機增加.典型應(yīng)用有：東方紅一802、鐵牛 55C/600L分置式液壓系統(tǒng)中都采用容積式齒輪油泵,根據(jù)技術(shù)性能的不同分為CB46、 CB32、CB10等型號數(shù)字表示每轉(zhuǎn)理論供油量,單位是 厘米3/轉(zhuǎn).這些油 泵的結(jié)構(gòu)相似,大局部零件是可以通用的.這種油泵和其他類型的油泵相比擬, 具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、耐久、設(shè)有軸向間隙自動補償裝置、不需要 專門潤滑、維護(hù)修理方便等優(yōu)點.因此,被廣泛應(yīng)用在拖拉機的液壓系統(tǒng)中.如 圖2.1.a所示2.1.2 半分置式液壓系統(tǒng)半分置式液壓系統(tǒng)是相對于整體式和分置式液壓系統(tǒng)來說的.在半分置式

30、液壓系統(tǒng)中,除油泵單獨布置外,其他液壓元件油缸、分配器和操縱機構(gòu)都安 裝在后橋殼上,使用傳動箱中的油液.半分置式液壓系統(tǒng)具有管路短,工作可靠, 性能比擬完整,便于實現(xiàn)力的調(diào)節(jié)等優(yōu)點,所以廣泛應(yīng)用于中小馬力的拖拉機上.代表應(yīng)用有：鐵牛650、東風(fēng)50半分置式液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)中,大局部采用的是CB3系列齒輪油泵.由于齒輪模數(shù)為3,所以稱之為3系列齒輪油泵.3系列齒輪油泵根據(jù)排量的不同分 為CB306、CB310、CB314三種規(guī)格,這三種規(guī)格的齒輪泵,它們的大局部零件 是通用的.由于3系列齒輪油泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、性能良好、使 用可靠、制造和維修方便等特點,所以得到了廣泛的應(yīng)用.圖 2

31、.1.b所示2.1.3 整體式液壓系統(tǒng)整體式液壓系統(tǒng)將油泵、油缸和分配器等全部液壓元件以及操縱機構(gòu)都安裝在后橋殼內(nèi).所有工作用油都是傳動箱中的齒輪油. 整體式液壓系統(tǒng)的特點是結(jié) 構(gòu)緊湊,系統(tǒng)管路短,工作較可靠.但是,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,拆裝不方便,液壓元件無 法通用,不易于標(biāo)準(zhǔn)化,在拖拉機上的布置受到限制.代表應(yīng)用有：上海50、豐收35圖2.1.c所示a.分置式b.半分置式c.整體式1.油缸2.分配器3.油泵4.油箱5.提升器6.油泵圖2.1拖拉機液壓系統(tǒng)分類小結(jié)：本章的主要內(nèi)容是介紹目前主要應(yīng)用在拖拉機上的液壓系統(tǒng).并介紹出這三個系統(tǒng)的主要應(yīng)用對象和優(yōu)點等等2.2 液壓懸掛裝置的使用2.2.1 液壓系

32、統(tǒng)的用油分置式液壓系統(tǒng)均有獨立油箱,用以加注液壓油.具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、 使用可靠、耐久、設(shè)有軸向間隙自動補償裝置、不需要專門潤滑、維護(hù)修理方便 等優(yōu)點.半分置式液壓系統(tǒng)一般與傳動箱潤滑油共用,加注柴油機油,具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、性能良好、使用可靠、制造和維修方便等特點.整體式 液壓系統(tǒng)采用齒輪油,要注意檢查油面高度,保持液壓油清潔,定期清洗濾清器, 具有結(jié)構(gòu)緊湊,系統(tǒng)管路短,工作較可靠等優(yōu)點.2.2.2 油泵的結(jié)合分置式液壓系統(tǒng)：在發(fā)動機起動前將油泵接合裝置的手柄扳到結(jié)合位置,半分置式、整體式：應(yīng)別離離合器,扳動接合套使動力與油泵軸接合.2.2.3 操縱手柄位置的選用分置式液壓系統(tǒng)

33、分為提升、中立、壓降和浮動四個工作檔位.壓降檔位只能 在將工作部件強制壓進(jìn)土中的時候使用,進(jìn)入以后要換到浮動檔位,在作業(yè)時不 能用中立檔位.不可以將手柄強制固定在提升檔位,以免對對系統(tǒng)造成損壞.半分置式液壓系統(tǒng)分為力調(diào)節(jié)和位調(diào)節(jié)兩個操作手柄, 在其中一個被使用時 另一個必須要固定；在懸掛農(nóng)具作短距離運輸時,應(yīng)將下降速度調(diào)節(jié)閥手輪擰到 底.整體式液壓系統(tǒng)在牽引作業(yè)時,應(yīng)將力、位調(diào)節(jié)手柄置固定在扇形板下方并 鎖定.在懸掛農(nóng)具運輸時需調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)手柄于最高位,力調(diào)節(jié)手柄于最低位； 在田間作業(yè)時,力調(diào)節(jié)手柄固定在所需的耕深位置； 位調(diào)節(jié)手柄的主要作用是調(diào) 節(jié)作業(yè)機具的升降速度；用液壓輸出作業(yè)時,將力調(diào)

34、節(jié)手柄置于最上位置,位調(diào) 節(jié)置于反響限制區(qū)段的任意位置.本章節(jié)的主要內(nèi)容是介紹液壓系統(tǒng)的使用方法：是否有獨立的液壓油箱、液 壓系統(tǒng)于拖拉機機體的連接方法和液壓操作手柄的位置確實定等. 從而確定液壓 系統(tǒng)與拖拉機機體的連接方法.2.3 液壓懸掛裝置的功用與類型液壓懸掛系統(tǒng)是利用液體壓力來維持農(nóng)具運動的懸掛裝置,還可以輸出液壓功率.懸掛式連接還可以改變拖拉機的受力狀態(tài),有利于改善拖拉機的牽引性能. 當(dāng)今世界,液壓懸掛系統(tǒng)已成為拖拉機不可缺少的組成局部.2.3.1 液壓懸掛裝置的功用與組成 液壓懸掛裝置的功用1 .連接和牽引農(nóng)機具；2 .操縱農(nóng)機具的升降；3 .限制農(nóng)機具的耕作深度或提

35、升高度；4 .給拖拉機驅(qū)動輪增重,改善附著性能；5,輸出液壓能液壓懸掛系統(tǒng)的組成(1)液壓系統(tǒng)：提升農(nóng)機具的動力裝置.由液壓泵、油缸、分配器等液壓元件 和附屬裝置組成.(2)操縱機構(gòu)：用來操縱分配器的主限制閥,限制油流的方向.由手柄操縱機 構(gòu)和自動限制機構(gòu)兩局部組成.(3)懸掛機構(gòu)：連接農(nóng)具,傳遞液壓升降力和拖拉機對農(nóng)具的牽引力,并保持 農(nóng)具的正確工作位置.懸掛裝置又分為兩點懸掛裝置和三點懸掛裝置兩種.兩點懸掛：懸掛機構(gòu)以二個較接點與拖拉機機體聯(lián)結(jié)；三點懸掛：懸掛機構(gòu)以三個較接點與拖拉機機體 聯(lián)結(jié).1,提升軸2,提升臂3.上拉桿4.提升桿5,下拉桿懸掛機構(gòu)分類圖懸掛機構(gòu)通過桿件來

36、連接、牽引和升降農(nóng)具.按農(nóng)具懸掛在拖拉機上的位置 不同,可分為前懸掛、側(cè)懸掛與后懸掛三種.前懸掛用于連接在拖拉機前方的農(nóng) 具,如推土鏟.側(cè)懸掛機構(gòu)連接在拖拉機的側(cè)面,如割草機.但目前大局部農(nóng)具 都采用后懸掛的方式.本文主要分析對象為三點懸掛機構(gòu),農(nóng)具通過上拉桿和下 拉桿后端的三個球較鏈掛在拖拉機的后部,上、下拉桿前端的三個球錢鏈那么與拖 拉機機體相連接,這種懸掛機構(gòu)稱為“三點懸掛,這三個較接點組成的三角形 稱為懸掛三角形.本章的主要內(nèi)容是對懸掛機構(gòu)組成和主要功能的介紹. 懸掛機構(gòu)可以分為前 懸掛機構(gòu)和后懸掛機構(gòu),大局部拖拉機應(yīng)用的是后懸掛機構(gòu). 后懸掛又分為兩點 懸掛和三點懸掛兩種.本文主要研

37、究對象是三點懸掛.3懸掛機構(gòu)受力分析與實體建模3.1懸掛機構(gòu)力學(xué)分析通過對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行運動分析和受力分析,確定拖拉機懸掛機構(gòu)各桿 件之間的傳動情況以及受力情況,結(jié)合對液壓系統(tǒng)的分析,建立出相應(yīng)桿件的數(shù) 學(xué)模型,為拖拉機懸掛機構(gòu)的有限元法分析提供理論根底, 結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 力學(xué)方面和運動學(xué)方面的相關(guān)計算,得出相應(yīng)的結(jié)果.拖拉機懸掛機構(gòu)為空間桿件機構(gòu),為了研究方便,將拖拉機懸掛機構(gòu)簡化為如圖 (3.1-1 )的平面桿件結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行運動分析從而確定各桿件之間的運動關(guān)系.在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑼侠瓩C懸掛機構(gòu)平面桿件機構(gòu)進(jìn)行拆分,逐步進(jìn)行靜力學(xué)和運動學(xué)分析,并逐一進(jìn)行計算,得到想要的結(jié)果,為以后的工

38、作打下良好的根底.圖3.1-1拖拉機懸掛機構(gòu)及犁架簡圖圖3.1-2上拉桿、下拉桿、犁架、機架四桿機構(gòu)簡圖上拉桿、下拉桿、犁架、機架四桿機構(gòu)簡化如圖(3.1-2).a A為上拉桿與 垂直線之間的夾角；8為犁架的旋轉(zhuǎn)角度；.為犁架重心和錢鏈C連線與垂直線 之間的夾角.犁架運動簡圖如圖(3.1-3),取坐標(biāo)原點位于下連接點 B的垂線與地面的 交點處,y軸正向向上,x軸正向水平向右,設(shè)下懸掛點和重心坐標(biāo)分別為： C xc', yc' ,P(xp,yp)0農(nóng)具受力簡圖如圖3.1-4,設(shè)外力的作用點R與C點距離Lcr,小為力作 用線與x軸夾角,Rd為上拉桿受力,Lex為下懸掛點受力在x軸方

39、向上的分力, Ley為下懸掛點受力在y軸方向上的分力,Rw為土壤作用力,Vd為農(nóng)具在垂直 面上的動態(tài)阻尼力.提升臂、提升桿、下拉桿及機體四桿機構(gòu)簡圖如圖3.1-5GF為提升臂與水平線之間的夾角；F為提升臂與提升桿之間的夾角；E為提升桿與下拉桿之間的夾角；B為下拉桿與水平線之間的夾角.下拉桿受力簡圖如圖3.1-6.Re為提升桿受力；Lbx為下連接點在x軸方向的分力；LBy為下連接點在y軸方向的分力.!_ a 一0加T j'|LX,X ?Il圖3.1-6下拉桿受力簡圖圖3.1-5提升臂、提升桿、下拉桿及機體四桿 機構(gòu)簡圖對B點、E點、C點分別取距,那么:cy cos BLcxSin B(3

40、-1)RE工LL BxLCxRE 8s e B (3-2l_ByRE SinELcy (3-3)選用如下結(jié)構(gòu)參數(shù)對懸掛機構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析：提升臂長度LGF=0.39m；提升臂Lgk段長度LGK=0.18m；提升桿長度LEF=1.29m； 上拉桿的長度LAD=1.17m；下拉桿長度LBC=1.38m；下拉桿Lbe段長度LBE=0.72m； 犁架高度LcD=0.93m；拖拉機上連接點與下連接點之間的水平距離bAB=0.225m；在穩(wěn)定點附近,提升臂與水平線夾角gf =80;提升臂和提升桿的夾角f=135.;提升桿和下拉桿的夾角e =65 ;下拉桿與水平線的夾角b =10 ;上拉桿與重錘線夾角A =

41、75°五錘犁質(zhì)量為525kg；犁具較接點C至外力作用線的垂直距離 lR=0.45m； 土壤對犁具的作用力的合力設(shè)定 Rw=15000N; Vd=1000N;作用線與 水平線的夾角小=15°五錘犁犁架轉(zhuǎn)角8=20；犁架重心P點至下拉桿C點的距 離LCP=1.2m； C點至五錘犁重心的水平距離 xCD=1.275m； C點至五錘犁外力作 用點R的距離lCR=0.6m；設(shè)定犁具上較接點D的作用力合力與水平線夾角15° 犁的重心與下拉桿較接點C的水平距離XLD=0.9m；犁架重心P點至C點的距離 l CP=1.2m； 0i=50 o如圖3.1-4,針對犁架,對C點取距可得

42、：RdLcd cos sin A cos A sin(3-4)RwCOSIr WlcpSin 1RwSinXld VdXld對C點X軸方向和Y軸方向力求和可得:LcxRwcosRD cos A(3-5)%EsinWRDSin a RCVLCX Lcy(37)(3-/J如圖3.1-5提升臂、提升桿、下拉桿及機體四桿機構(gòu)簡圖,對 B點取距可得:RE LBE sinELbc Lcy cos BLcx sin B(3-8)RE Lcy cos BLBE sinE把懸掛機構(gòu)上拉桿、提升桿簡化為二力桿,如圖 圖,可求得：Ra Rd2095N,ReLcx sin b(3-9)3.1-1拖拉機懸掛機構(gòu)及犁架簡

43、RF (3-10)根據(jù)圖3.1-1,對B點X軸方向和Y軸方向求力平衡,可求得:LBxLcx Re cos EB (3-11)LByRE sin E BRB LBXLBYLcy (3-(3-13)根據(jù)圖3.1-1,對G點求力矩,可得:RK Lgk sin GFRF LGFsin 180F(3-14)RKRFLGFsin180FLGK sin GF(3-15)根據(jù)圖3.1-1,對G點X軸方向和Y軸方向求力平衡,可得:RGx RF cos 180 FGF(3-16)RGyRF sin 180 FGF(3-17)RG總RGy(3-18)懸掛機構(gòu)中較接點A、B、C、D、E、F、G錢鏈中的摩擦力矩的計算

44、取金屬平面的摩擦系數(shù)f=0.12.那么fv 1.27f 1.27 0.12 0.152 經(jīng)測量較接點中連接銷的半徑rB 0.020m ,其余為rx 0.030m由公式Mxf f Rx rx可得各較接點的摩擦力矩MAffV RArA(3-20)fV RB rB ,、V 旭 B (3-21)fv RC rC ,、V V C (3-22)fVRDD(3-23)fVRErE (3-24)fVRFrF (3-25),出必3-263.2構(gòu)建懸掛機構(gòu)三維模型繪制三維模型是為了使部件更真實的呈現(xiàn)在眼前,能更清楚的對部件進(jìn)行觀 察.對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行三維模型的建造, 將復(fù)雜的局部進(jìn)行簡化,將整體的 不易繪制的

45、局部進(jìn)行拆卸,各個部件逐一繪制三維模型,然后再將各部件裝配成 一個整體.使之成為整體的拖拉機懸掛機構(gòu).本文主要運用PROE軟件進(jìn)行三維 模型圖的繪制工作.現(xiàn)將主要部件單個逐一繪制出來,然后在PROE軟件中進(jìn)行 裝配,使之成為一個整體.3.2.1 懸掛機構(gòu)提升臂懸掛機構(gòu)提升臂為整個系統(tǒng)提供動力, 與提升桿相連.懸掛機構(gòu)提升臂是由 液壓缸提供動力來驅(qū)動的,通過提升臂的上下往復(fù)運動來傳遞動力, 來帶動懸掛 機構(gòu)運動的部件,懸掛機構(gòu)的運動軌跡是圍繞回轉(zhuǎn)軸做非整周往復(fù)回轉(zhuǎn)運動的, 一般在與水平線夾角成-15.至+85.范圍內(nèi)做往復(fù)運動.提升臂還是連接提升桿的 部件,使提升桿也能運動起來.如圖3.2-1圖

46、3.2-1提升臂3.2.2 懸掛機構(gòu)左提升桿和右提升桿在運用PROE軟件進(jìn)行三維建模時,對拖拉機懸掛機構(gòu)的提升桿進(jìn)行了簡 化,在保證不影響整體運作的情況下, 使左右提升桿的尺寸的數(shù)據(jù)保持一致, 便 于三維建模繪制和組裝,進(jìn)行仿真.提升桿是用來連接提升臂和下拉桿的唯一部 件,使整個系統(tǒng)連接在一起,傳遞提升臂輸出的動力,使整個系統(tǒng)都能運動起來. 提升桿還能固定提升臂和下拉桿的位置,使它們固定在應(yīng)在的位置上而不左右晃 動.如圖3.2-23.2.3 懸掛機構(gòu)下拉桿在實際中,下拉桿使用球較與機體較接,這樣可以方便調(diào)節(jié)兩個下拉桿之間 的角度,在對下拉桿進(jìn)行三維建模時,給予簡化,建立與圓柱銷相配合的圓柱銷

47、孔.下拉桿通過提升桿與提升臂相連接, 使其能傳遞液壓缸提供的動能, 從而實 現(xiàn)整體的運動.在連接的地方,由于球校與機體較接很難繪制, 所以簡化為圓柱 銷連接,降低了繪制難度.如圖3.2-3圖3.2-3 下拉桿圖3.2-4側(cè)向調(diào)節(jié)桿3.2.4 懸掛機構(gòu)側(cè)向調(diào)節(jié)桿懸掛機構(gòu)的側(cè)向調(diào)節(jié)桿,使用球較與機體較接,通過調(diào)節(jié)其長度,到達(dá)調(diào)節(jié) 兩個下拉桿角度的目的.由于側(cè)向調(diào)節(jié)桿的主要作用是調(diào)節(jié)兩個下拉桿之間的角 度,在動力的傳遞過程中沒有太大作用,所以在三維建模時對其進(jìn)行簡化處理, 略去了其長度調(diào)節(jié)部件,保存其桿件特征,在最后裝配圖中沒有將其表示出來.如圖(3.2-4)3.2.5 懸掛機構(gòu)上拉桿懸掛機構(gòu)上拉桿

48、,在懸掛機構(gòu)提升臂做旋轉(zhuǎn)運動時,懸掛機構(gòu)上拉桿主要就 是固定和輔助農(nóng)用機具的運動,起到輔助犁架運動的作用,實際工作中可以在 X-Y平面和Y-Z平面內(nèi)擺動,大幅度的調(diào)整犁架的位置.對懸掛機構(gòu)上拉桿進(jìn)行 三維建模時進(jìn)行了簡化處理,省略去了可以實現(xiàn)其雙面擺動的中間部件,僅保存其桿件特征,對其進(jìn)行建立三維模型.在最后的有限元分析中也要將上拉桿進(jìn)行 分析,得到的數(shù)據(jù)也是對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的重要依據(jù).如圖(3.2-5)圖3.2-5上拉桿圖3.2-6機架3.2.6 懸掛機構(gòu)機架拖拉機懸掛機構(gòu)機架就是拖拉機懸掛機構(gòu)與拖拉機尾部相較接的部件,在對懸掛機構(gòu)機架進(jìn)行三維建模時,對其進(jìn)行了簡化處理,我把拖拉機機

49、體簡化成具有固定較接點的單板機架,注重其較接點空間相對位置,對其進(jìn)行三維模型的建立.我在將拖拉機機體進(jìn)行簡化的同時將各個較接點做了相應(yīng)位置的一一對應(yīng),保證了最后的整體性和協(xié)調(diào)性.同時進(jìn)行簡化的還有各個較接點的簡化, 將所有 的球錢都簡化成圓柱銷較接,大大簡化了繪圖工作和裝配工作的難度.如圖3.2-63.2.7 懸掛機構(gòu)的銷軸拖拉機懸掛機構(gòu)的銷軸,大局部為球錢,為了對懸掛機構(gòu)銷軸進(jìn)行三維建模 時更加方便、簡介,我對其進(jìn)行了簡化工作,提升了效率,在構(gòu)建三維模型時, 將所有的球較全部簡化為圓柱銷軸.在本文中我將銷軸簡化成了三種不同的圓柱 銷.如圖3.2-7為直徑30mm的銷,是連接下拉桿和機架用的.

50、圖3.2-8和圖3.2-9 那么為直徑為50mm的銷,可是圖3.2-8和圖3.2-9兩個銷的柱頭是不一樣的.圖 3.2-8是連接上拉桿和機架用的,圖 3.2-8還用來連接提升臂和提升桿.圖 3.2-9 是用來連接提升桿和下拉桿的.如圖3.2-7、3.2-8、3.2-9圖8.2-7銷軸圖8.2-8銷軸圖8.2-9銷軸3.2.8 懸掛機構(gòu)整體組裝圖及約束圖建立懸掛機構(gòu)三維模型完成后,對構(gòu)建的簡化模型進(jìn)行組裝,將繪制的各個 零部件進(jìn)行組裝,使它們成為一個整體,成為一個整個的拖拉機懸掛機構(gòu).如圖3.2-10 然后對懸掛機構(gòu)的各部件逐一添加與實際工作相互匹配的約束條件. 于是,得到拖拉機的整體三維模型和

51、運動約束模型.這個仿真模型便可以滿足懸 掛機構(gòu)的各種運動,滿足了通過對拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建模型來加深對整個懸 掛機構(gòu)工作的了解的目的,并且可以觀察整個懸掛機構(gòu)的運動狀態(tài). 最后,繪制 的三維模型圖導(dǎo)入ANSY沖進(jìn)行有限元分析.圖3.2-10拖拉機懸掛機構(gòu)組裝圖圖3.2-11拖拉機懸掛機構(gòu)運動約束圖圖3.2-11為拖拉機懸掛機構(gòu)運動約束圖,這就是將組裝好的拖拉機懸掛機 構(gòu)的各個運動部件進(jìn)行約束的添加.使其可以根據(jù)現(xiàn)實生活中一樣根據(jù)規(guī)定的運 動軌跡進(jìn)行往復(fù)運動.便于對懸掛機構(gòu)的深入研究,使人們就算不看到真實的機 構(gòu)也能知道它的具體工作方式和運動等等.本章的主要內(nèi)容是多拖拉機懸掛機構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析

52、和運用PRO取件對其進(jìn)行三維簡化模型的創(chuàng)立.懸掛機構(gòu)本來是三維桿件,我將其簡化為平面桿件, 并根據(jù)用途對其進(jìn)行合理的拆分,在對主要的受力桿件進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)方向的分 析.然后,利用PROEM件對其進(jìn)行三維簡化模型的創(chuàng)立,繪制出單個零件的模 型簡圖,然后再將它們裝配成一個整體的懸掛機構(gòu),并對其加載運動約束.4對懸掛機構(gòu)主要桿件的有限元分析4.1 有限元分析步驟在本文中,我們主要是對拖拉機懸掛機構(gòu)的主要桿件進(jìn)行分析,然后對結(jié)構(gòu) 的優(yōu)化提出建議.在ANSYS中進(jìn)行有限元分析的主要步驟如下：圖 4.1-14.2 主要桿件的有限元分析我們將需要分析的桿件利用 Pro/e建模后導(dǎo)入ANSYS軟件中,進(jìn)行相關(guān)

53、的 分析.一些簡單的零件也可以直接用 ANSYS軟件直接創(chuàng)立三維模型,這樣就可 以防止通過導(dǎo)入而引起的模型的變形.4.2.1 對下拉桿有限元分析將懸掛機構(gòu)下拉桿三維模型導(dǎo)入 ANSYS軟件中,對其進(jìn)行有限元分析,然后給出優(yōu)化建議1、定義單元類型根據(jù)下拉桿的特點和用途,本文將下拉桿定義為Solid 45.2、定義材料性質(zhì)根據(jù)分析桿件的材料,選定彈性模量 EX為2e11,泊松比為0.25.在本文中 忽略慣性力對桿件所產(chǎn)生的影響.3、將三維簡模導(dǎo)入ANSYS中使用Pro/E軟件進(jìn)行建模,然后將桿件模型保存為IGS模式,將其導(dǎo)入ANSYS軟件中,如圖4.2-1圖4.2-1下拉桿圖4.2-2下拉桿網(wǎng)格劃

54、分模型4、實體網(wǎng)格劃分為后續(xù)工作的進(jìn)行,現(xiàn)將下拉桿模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,采用的方法為Smart Size 法.劃分后的模型如圖4.2-25、對模型施加約束、載荷根據(jù)下拉桿的實際工作情況對其進(jìn)行約束和載荷的加載.本文主要對下拉桿加載了自由度載荷和面載荷,載荷大小根據(jù)前面的力學(xué)分析結(jié)果來確定.如圖(4.2-3)、 (4.2-4)、 (4.2-5)fjm a圖4.2-3下拉桿自由度載荷'MMB -«b > K.M.V- Tin *-RlW I 唯T aN -Ihs iriFBiiitwiilBm #<EWC'l¥l«riE.V t, Mil H

55、l WFV!|qH«hH| h g VHFfWli Wtvlit B <lLt iiTa J Ly«. mJ Lb. A» Ll«i>i-a*H+94Eh* amhu La b * r=三M三 if* 圖4.2-4下拉桿面載荷6、求解利用ANSYS軟件內(nèi)部所提供的方法進(jìn)行求解.本文選用的方法是 CurrentLS方法.如圖4.2-6圖4.2-5下拉桿圖4.2-6下拉桿解7、后處理求解后,對桿件進(jìn)行后處理,查看所得的結(jié)果是否正確.ANSYS根據(jù)問題的不同為使用者提供了通用后處理器和時間-歷程后處理器兩種后處理方法.本 文中采用通用后處理器的處理

56、方法.下列圖就是下拉桿受力變形后形狀與變形前輪廓如圖4.2-7和位移矢量之和如圖4.2-8圖4.2-7下拉桿受力變形后形狀與變形前輪 廓圖4.2-8下拉桿位移矢量之和對下拉桿的受力情況,來判斷桿件的塑性形變情況,通過對下拉桿的等效應(yīng) 力與應(yīng)變進(jìn)行分析,給出建議.等效應(yīng)力與等效應(yīng)變云圖如圖4.2-9 、4.2-10 圖4.2-9下拉桿等效應(yīng)力云圖圖4.2-10下拉桿等效應(yīng)變云圖如圖4.2-9、4.2-10,可知,在利用第三章給出的參數(shù)獲得的作用力 進(jìn)行有限元分析后,最大應(yīng)力區(qū)域在B點附近,最大應(yīng)力值為185338MPa,最小應(yīng)力值區(qū)域為E點附近,最小應(yīng)力值為152.17MPa；最大應(yīng)變區(qū)域在B點附 近,最大應(yīng)變值為0.985E-06,最小應(yīng)變值區(qū)域在E點附近,最小應(yīng)變值為 0.176E-08.針對上述得到的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論,點 B為易損點,點B附近形變量較大. 由于在建模過程中,對下拉桿進(jìn)行了簡化,所以在應(yīng)力最大點處的應(yīng)力值會比實 際大得多,而下拉桿的大局部區(qū)域應(yīng)力值較小,最小值為152.