多功能履带自走耕整机设计及有限元分析

目前农用机械市场上的水田耕整机结构简单、功能单一、效率低下，经常出现损坏等问题，因此多功能履带自走耕整机的研制对于提高水田整地和水稻田间运输的落后局面、提高农业机械化水平，增强农业生产效率具有极其重要的作用。当前农业机械设计领域一般用CAD建模软件完成产品的设计，然后直接投入生产，多数产品完成设计后缺少相应的强度、刚度和可靠性评估。因此，设计出来的产品往往存在潜在的质量问题，故设计阶段有必要进行强度、刚度和可靠性分析。本文以长春格瑞特农业装备科技有限公司的新型实用多功能履带自走耕整机项目为依托，分别完成了以下几方面的研究：（1）概括了自走耕整机的国内发展现状，总结了履带式车辆的发展现状及履带行走结构在农业机械上的应用，介绍了有限元方法在农业机械领域上的应用。（2）确定了多功能履带自走耕整机结构设计方案，对多功能履带自走耕整机发动机和变速车桥进行了选型设计，完成了传动系统、台车架、履带、液压缸等关键零部件设计，利用Inventor软件对传动系统中各级皮带轮、链轮、链条和作业装置变速箱的输入输出轴进行了方案设计和可靠性分析，同时对其它有关结构进行了选型设计，完成了多功能履带自走耕整机动力特性分析。（3）利用HyperMesh软件建立了多功能履带自走耕整机车架有限元模型，确定了多功能履带自走耕整机运输加旋耕、过田埂、过沟壑三种典型工况，利用ANSYS软件对多功能履带自走耕整机车架进行了线性有限元分析。（4）对多功能履带自走耕整机车架进行了应力电测试验，并将电测试验结果与有限元模型的计算结果进行了对比分析，结果表明多功能履带自走耕整机车架电测试验结果与有限元分析计算结果基本相近，验证了有限元模型具有较好的准确性和有效性。（5）对多功能履带自走耕整机载货架进行仅旋耕作业时非扩展状态下的模态分析，获得了多功能履带自走耕整机车架在约束状态下的固有频率，对多功能履带自走耕整机车架前十阶振动特性进行了分析。（6）鉴于多功能履带自走耕整机初始设计方案下自身重量过重，本文利用ANSYS的APDL参数化优化技术对车架结构进行了轻量化设计，轻量化后的多功能履带自走耕整机设计方案比初始时的多功能履带自走耕整机设计方案重量减轻了21%。通过本文对履带自走耕整机的分析和研究，为进一步提高整机的结构设计和提高整机性能指标提供了借鉴，对减少产品开发过程中的制造成本，降低开发周期，提高市场竞争力等具有重要意义。