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高地隙自走式噴桿噴霧機適用于棉花、玉米等作物整個生長過程，尤其是生長后期進行施藥作業(yè)，其底盤可靠性直接影響整機的性能和使用安全。由于底盤離地間隙要高、輪距需大范圍可調(diào)，故對驅(qū)動橋強度要求很高，同時由于駕駛員在很高的位置操作機器，其安全性的保障尤為重要。而對其驅(qū)動橋強度的試驗測試準備周期長、成本高、工作量大，而且受到很多不可控因素干擾。因此，通過靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的方法研究高地隙底盤驅(qū)動橋的應(yīng)力和變形規(guī)律，對于保證高地隙噴霧機底盤的可靠性及安全性都有促進作用。近年來，我國東北地區(qū)和新疆對高地隙自走式噴桿噴霧機需求持續(xù)增強，但該產(chǎn)品國內(nèi)的研發(fā)還處于初級階段，產(chǎn)品的性能和可靠性與發(fā)達國家水平相比有較大差距，對其進行研究對于促進該產(chǎn)品快速定型和批量化生產(chǎn)也有重要意義。
ANSYS分析軟件是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的通用工具，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械底盤及關(guān)鍵部件的設(shè)計和研究過程中，尤其是在噴霧機噴桿析架結(jié)構(gòu)的模擬分析和優(yōu)化研究方面應(yīng)用較多，還有的利用ANSYS軟件對噴藥泵的結(jié)構(gòu)和強度進行分析。本研究以現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司開發(fā)的高地隙噴霧機底盤的驅(qū)動橋為研究對象，采用ANSYS有限元分析(finite element analysis FEA)與試驗相結(jié)合的研究方法，首先建立了該高地隙底盤及驅(qū)動橋三維模型，之后通過靜態(tài)結(jié)構(gòu)CAE分析和試驗驗證對其進行靜強度分析。同時，基于靜強度分析結(jié)果，獲得了不同輪距時驅(qū)動橋應(yīng)力和總變形的分布規(guī)律，確定了驅(qū)動橋的最大應(yīng)力和變形的發(fā)生部位及大小，確定了能保證強度要求的驅(qū)動橋橫管截面尺寸、壁厚和制造工藝要求等。該機器具有底盤離地間隙高、輪距可調(diào)、前后橋強度要求高等特點，對于解決我國高稈作物后期施藥作業(yè)難的瓶頸和促進高地隙自走式噴桿噴霧機產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有積極促進作用。
輪距可調(diào)式底盤驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。
整個機構(gòu)的工作原理是：轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)向油缸伸縮推動底盤支撐座順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，同時，底盤支撐座依次帶動與之連接的減震彈簧、減震導(dǎo)向軸、立軸及馬達安裝支架一起旋轉(zhuǎn)，最終帶動與輪邊馬達連接的車輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)底盤轉(zhuǎn)向；立軸能沿驅(qū)動橋的立管上下活動，通過空氣彈簧實現(xiàn)底盤支撐和減震。
輪距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖2所示，驅(qū)動橋機構(gòu)輪距調(diào)節(jié)功能的實現(xiàn)過程如下：驅(qū)動橋插入底盤橫梁中，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞端通過油缸連接銷鉸接到底盤橫梁上焊接的油缸固定耳，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞桿端通過螺栓連接到驅(qū)動橋橫管底端的螺紋孔上。當調(diào)節(jié)油缸伸縮時，驅(qū)動橋橫管就能在底盤底盤橫梁內(nèi)進行滑動，從而實現(xiàn)底盤的輪距調(diào)節(jié)功能。
基于機械設(shè)計領(lǐng)域廣泛采用的ANSYS分析軟件，通過對驅(qū)動橋在不同狀態(tài)時的靜強度分析，獲得不同輪距、不同工況下驅(qū)動橋的應(yīng)力和應(yīng)變規(guī)律，為保證噴霧機驅(qū)動橋強度的可靠性提供理論依據(jù)，具體分析方法如下。驅(qū)動橋靜強度分析方法首先，將材料力學(xué)參數(shù)輸入分析軟件。驅(qū)動橋采用鑄造加工毛坯，后通過機加工完成零件，整個過程在現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司保定分公司完成，零件選用焊接性、韌性和耐磨性較好的低合金材料，鋼號為ZG35 Mn。該材料的屈服強度、為345-415MPa、抗拉強度b =570 MPa、伸長率12%，將以上力學(xué)性能參數(shù)添加到軟件的材料庫，為靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析做準備。
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