毕业论文PPT答辩-基于多体动力学和有限元分析方法的不同耕深条件下犁胸梭式动力学特性研究.ppt

基于多体动力学和有限元分析方法的不同耕深条件下犁胸梭式动力学特性研究,班级：11车辆工程3班学号：11558121姓名：指导老师,2、三维实体设计软件SolidWorks简介,SolidWorks软件是世界上第一套基于Windows系统研发的三维CAD软件，采用了Windows的操作窗口，使用中文式菜单，方便操作且提供各种运算功能，能够用于基于实体特征的建模技术的参数化尺寸驱动。上图是solidworks2013界面。,3、特征的定义,CAD技术的发展已有30余年的历史，从最初的二维视图，线框模型，曲面模型，实体模型直到现在的特征造型，造型特征使CAD/CAM乃至生产管理真正的集成化成为可能。在以SolidWorks2001软件为技术平台的零件实体建模中，特征是组成零件实体模型的基本元素，它体现了产品的功能要素和工程含义，是描述产品信息的集合。其特点是：（1）以结构的实体几何和边界表示为基础的几何形状定义。（2）特征是参数化的几何实体，通过改变特征尺寸参数，可以用有限的特征构造出无限的零部件实体模型，同时利用参数化功能实现部件的系列化。（3）特征是特征设计和特征识别的关联，它既体现了产品的功能和工程含义，又使得CAD/CAM朝着集成化方向发展。,4.参考几何体,Solidworks中的参考几何体包括基准面、基准轴和基准点等基本几何元素，这些几何元素可作为其他几何体构建时的参照物，在创造零件的一般特征、曲面、零件的剖切面以及装备中起着非常重要的作用。（1）基准面也称基准平面。它有通过直线/点创建的基准面、垂直于曲线创建的基准面、与曲面相切的基准面等。在创建一般特性时，如果模型上没有合适的平面，设计者可以创建新的基准面作为特征界面的草图平面及参照平面。也可以根据一个基准面进行标注，就好像它是一条边。基准面的大小可以调整，已使其看起来适合零件、特征、曲面、边、轴或半径。要选择一个基准面，可以选择其名称或选择它的一条边界。（2）基准轴的功能是在零件设计中建立的轴线，同基准面一样，基准轴也可以用于特征创建时的参照，并且基准轴对创建基准平面、同轴放置项目和径向阵列特别有用。通常可以利用两平面、两点/顶点、圆柱/圆锥面、点和面/基准面创建基准轴。创建基准轴后，系统会用基准轴1、基准轴2等依次自动分配其名称。要选择一个基准轴，可选择基准轴线自身或其名称。（3）点是零件设计模块中的创建点，可作为其他实体创建的参考元素。可以利用圆弧中心，面中心，交叉线，投影，沿曲线等创建点。（4）坐标系是在零件设计中创建坐标系，作为其他实体创建的参考元素。,5.犁胸的建模过程,1选择前视基准面并进入草图绘制，并进行尺寸标注然后点击完成,犁胸的建模过程,2点击特征工具栏中的凸台拉伸命令生成图,犁胸的建模过程,3凸台拉伸草图2，并进行尺寸标注，执行拉伸切除命令,犁胸的建模过程,切除拉伸,犁胸的建模过程,生成图,犁胸的建模过程,4选择前视基准面并进入草图绘制3，并进行尺寸标注然后切除拉伸点击完成,犁胸的建模过程,切除拉伸,犁胸的建模过程,生成犁胸的三维模型，完成工程图,犁胸的建模过程,完成工程图,6.犁胸的有限元分析,在利用三维建模软件SolidWorks建立了犁翼的三维模型之后，通过内嵌于其上的有限元分析软件SimulationXpress完成对犁翼的有限元分析。为了分析犁胸的应力及位移等特性，首先进行计算不同耕速条件下犁翼收到的添加力的大小，然后用有限元插件进行分析得出结果。对于犁体进行的田间作业，有查阅资料和实际测绘得出：耕速为v=7.2Km/h，耕宽b=85cm，犁重G=4018N，水平元线角=520，犁体导曲线半径R=35.2cm，土垡飞离犁体时与水平线的夹角在铅垂面的投影=610，f=0.4，k1=1300，k2=0.016，k3=1.1，=1.1g/cm不同的耕深a为别为27cm、31.5cm、36cm。我们通过查阅相关文献和资料首先知道了犁耕阻力的计算公式，具体计算过程如下：,为耕速阻力，其值为：经过一系列的对土垡变形力计算公式的修正、耕速阻力计算公式的修正，同时运用能量守恒定律，得到了最终的犁胸阻力的计算公式：,由于土垡在犁壁面上的运动方向在时刻改变，所以曲面各处所产生的摩擦力大小和方向也就各不相同。为此，我们采用微处理器接口技术和通讯技术设计出了犁耕阻力测试仪,对犁耕阻力进行测试。通过测定，最终确定在以下情况下犁胸所受犁耕阻力最为准确：犁胸阻力P1=P40%60%,7.计算犁耕阻力,代入前面的犁耕和犁胸阻力公式，计算数值得：（1）当耕深为27cm时。犁耕阻力P=11336.6N，犁胸阻力=2720.785N。施加载荷分析。（2）当耕深为31.5cm时。犁耕阻力P=12958.2N，犁胸阻力P=3109.968N。（3）当耕深为36cm时。犁耕阻力P=14579.7N，犁胸阻P=3499.138N。下面我们就可以利用前面的计算数值进行有限元分析。,8.有限元分析的步骤,添加夹具,载荷,材料选择,分析计算,耕深a1时应力图,耕深a2时应力图,耕深a3时应力图,9.结果分析,（1）由上述在不同的耕深下得出的3个应力图可以看出：犁胸所受到的应力主要在刃部周围，最大应力出现在犁胸的两侧接近胫刃部位，与先前查资料和田间实验的状况十分相符。（2）分析犁胸的在整个犁体中的工作过程及其接近两侧胫刃区的失效特征，可以得出：复杂土壤及其夹杂物和不同的作业环境对胫刃区周围的磨损和冲击是造成犁胸失效的主要原因，随着耕深的增大其磨损情况越明显，具体体现在：在犁体的翻土过程中，作业环境中的颗粒对犁胸的胫刃区及其周围部位反复产生了剧烈的冲击作用，造成该区域部位的材料出现了应力损伤式磨料磨损；同时，不同的耕速使磨料以不同的速度与犁胸作相对运动，胫刃区及其周围区域在这些磨料的剧烈切削作用下形成了犁沟，犁沟两侧皱状隆起的金属经随后磨料的反复挤压，对机件造成磨损，从而引起胫刃区及其周围区域表面材料的损失，最终造成犁胸的失效。,10.结论,本次论文利用Solidworks三维软件犁胸进行了三维建模后，根据犁胸在整个机件中进行田间作业的特点，首先建立了其载荷动力学方程，然后对犁胸在不同耕深条件下受犁耕阻力不同的特点对其进行有限元分析，得出其应力图结果表明：（1）不同的作业环境和土壤及其夹杂物对胫刃区的磨损、冲击和疲劳破坏是造成犁胸在长时间使用后失效的主要原因。（2）不同