某采棉机大梁结构设计与优化

来源：江苏农业科学杂志2019年第第21期北京时间：

作者：吾尔科木·冉合木; 买买提明·艾尼; 伊里哈木·阿不都热依木; 古丽巴哈尔·托乎提

单位：新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐 830047

摘要：采棉机大梁要求具有足够的强度和刚度，以承受整个采棉机的载荷和从车轮传来的冲击，同时要求具有一定的动态振动特性，以避免在各种旋转零部件转动工作频率激励下出现共振。针对采棉机大梁结构设计与优化问题，运用UG三维计算机辅助设计软件，建立了7种不同车架结构实体模型，运用有限元分析方法对车架实体模型建立网格模型，并对车架进行静力学分析和强度评价，同时进行模态振动特性分析。数值分析结果表明，随着大梁结构的改变和优化，其最大应力集中值发生变化，从386.36 MPa下降到176.88 MPa，总变形量从8.51 mm下降到3.99 mm，强度有明显提高、变形量明显变小。可知结构强度提高了56.3%，总变形量降低了53.8%。模态振动分析结果表明，优化前的大梁结构前10阶固有频率在7.3~44.9 Hz范围内变化，随着结构的进一步完善和优化，结构6第2、6、8、10阶固有频率分别较优化前提高 53.2%、31.3%、31.1%、20.1%，结构弯曲振型部位从前桥连接板和主横梁转移到前桥附横梁，尾部扭转振型渐渐消失，且经过优化，成功避开了拖拉机怠速频率和重要工作部件采棉头的工作频率范围；通过对各优化结构之间进行对比分析并考虑采棉机实际工作环境，最后确定符合实际加工和工作机制的边梁材料为材料横截面积100 mm×200 mm、厚度7 mm，外部的加强大梁结构，为采棉机大梁国产化、提高其强度和动力稳定性提供理论依据。

关键词：采棉机;大梁结构;ANSYS;静态分析;模态分析;设计优化

基金资助：阿特勒-新疆大学校企合作重点项目(编号：62162)。