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杨锐,尚昱君,徐红梅,孙翔宇,柳汪,姜威,董佳俊.谷物联合收获机方向盘总成的模态分析与结构优化[J].华中农业大学学报,2020,39(3):145-150
谷物联合收获机方向盘总成的模态分析与结构优化
Modal analyses and structure optimization of steering wheel assembly of grain combine harvester
  
DOI:
中文关键词:  收获机  方向盘总成  模态分析  结构优化  有限元模型 
英文关键词:harvester  steering wheel assembly  modal analysis  structure optimization  finite element model
基金项目:国家自然科学基金面上项目(51875230); 湖北省自然科学基金项目(2017CFC817)
作者单位E-mail
杨锐 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070 457736244@qq.com 
尚昱君 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070  
徐红梅 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070  
孙翔宇 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070  
柳汪 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070  
姜威 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070  
董佳俊 华中农业大学工学院/农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉 430070 xhm790912@163.com 
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中文摘要:
      以某谷物联合收获机方向盘总成为研究对象,基于Pro/E软件建立其几何模型,采用有限元分析软件(ANSYS)对方向盘组合体模型进行模态分析。结果表明,模型第一阶固有频率为44.005 Hz,位于人手敏感振动频率范围37.5~65.0 Hz,对操作人员身体健康具有较大影响。为了调整组合体模型的固有频率以避开人手的敏感频率范围,在将方向盘骨架材料更换为45钢的基础上,通过增大转向柱和传动轴的直径对组合体进行结构优化。优化后组合体模型第一阶固有频率由44.005 Hz提升至67.31 Hz,避开了人手敏感的振动频率,同时也避开了发动机激振频率。结构优化后的模型可避免共振现象的发生,并提升作业人员的操作舒适性。
英文摘要:
      The steering wheel of a grain combine harvester was used to establish the geometric model of the steering wheel based on Pro/E software. The modal of the steering wheel combination model were analyzed by using finite element analysis software (ANSYS). The results showed that the first natural frequency of the model was 44.005 Hz,close to the range of human hand sensitive vibration frequency from 37.5 Hz to 65.0 Hz,and affected the health of operators. In order to adjust the natural frequencies of the assembly model to avoid the sensitive frequencies of human hands,the structure of the assembly was optimized by increasing the diameter of steering column and transmission shaft on the basis of replacing the material of steering wheel frame with 45 steel. After optimization,the first natural frequency of the combined body model is increased from 44.005 Hz to 67.31 Hz,avoiding the hand-sensitive vibration frequency and engine excitation frequency. The model optimized can avoid the resonance phenomenon and improve the operational comfort of operators.
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