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自走式水田喷杆喷雾机液压底盘车架有限元分析及轻量化研究
| 论文题名： | 自走式水田喷杆喷雾机液压底盘车架有限元分析及轻量化研究 |
| 关键词： | 自走式水田喷杆喷雾机;液压底盘车架;模糊物元法;有限元分析;轻量化设计 |
| 摘要： | 自走式水田喷杆喷雾机由于水田泥脚深、地面不平整、阻力大导致喷杆喷雾机容易发生陷坑、打滑和侧倾，从而降低了水稻植保作业的效率。以液压为驱动方式的自走式水田喷杆喷雾机液压底盘车架以下简称液压底盘车架具有结构紧凑、动力调节方便等优点广泛应用在水稻植保机械。而液压底盘车架质量比重大，降低其质量使得自走式水田喷杆喷雾机轻量化不仅能够有效改善这些问题，还能大大的提高水稻植保作业效率。因此，本文在保证液压底盘车架强度、变形在设计要求范围内，以液压底盘车架质量最小对其开展了轻量化研究，使得液压底盘车架达到轻量化的目标。论文的主要研究内容如下： （1）总结分析了自走式水田喷杆喷雾机的国内外发展现状以及关于底盘车架轻量化研究现状，针对某自走式水田喷杆喷雾机液压底盘车架开展了轻量化研究。 （2）根据液压底盘车架的结构特征建立三维参数化模型，对其进行了合理的简化。在此基础上，结合有限元软件进行合理的前处理，从而建立液压底盘车架的有限元分析模型，并对液压底盘车架进行静力学分析和应力试验，分析了液压底盘车架的受力情况和变形情况，为后文液压底盘车架的轻量化提供理论依据。 （3）开展了液压底盘车架的模态分析和相应振动试验，得到了相应的振动频率，验证了有限元分析模型的准确性，为后续进行液压底盘车架的轻量化设计提供参考。 （4）开展了液压底盘车架轻量化的理论分析，确定以液压底盘车架质量、强度、位移为多目标优化函数。通过参数灵敏度筛选得到对优化目标函数影响较大的液压底盘车架各个梁的尺寸变量。在保证液压底盘车架最大变形和液压底盘车架受到的最大应力在设计要求范围内，以液压底盘车架质量最小为目标，建立液压底盘车架轻量化的数学模型，为后文液压底盘车架的轻量化做铺垫。 （5）介绍了模糊物元法及其相关应用，结合有限元分析和液压底盘车架轻量化数学模型得到液压底盘车架优化后的7组候选点，建立8种事物的7维复合模糊物元判断矩阵。然后基于熵权的模糊物元法对每组优化方案进行综合评判分析，建立液压底盘车架的隶属矩阵，并计算出每组评价指标的熵权值。比较各组方案的优劣，最终得到液压底盘车架轻量化的最佳方案。将优化后液压底盘车架的各个性能参数与对应的初始值进行对比，最终得到在液压底盘车架设计要求范围内，液压底盘车架的质量下降了17%。达到了轻量化的目标。 |
| 作者： | 吴斌 |
| 专业： | 农业工程 |
| 导师： | 贾卫东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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