毕业论文答辩-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

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3、特征的定义4.参考几何体Solidworks中的参考几何体包括基准面、基准轴和基准点等根本几何元素，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/点创立的基准面、垂直于曲线创立的基准面、与曲面相切的基准面等。在创立一般特性时，如果模型上没有适宜的平面，设计者可以创立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，就好似它是一条边。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立时的参照，并且基准轴对创立基准平面、同轴放置工程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/基准面创立基准轴。创立基准轴后，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立点，可作为其他实体创立的参考元素。可以利用圆弧中心，面中心，交叉线，投影，沿曲线等创立点。〔4〕坐标系是在零件设计中创立坐标系，作为其他实体创立的参考元素。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：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，具体表达在：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外表材料的损失，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，得出其应力图结果说明：〔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〕不同的耕深条件下对其失效的影响是不同的，一般耕速较快时会