目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究思路及步骤 2
1.3.1研究思路 3
1.3.2研究步骤 3
第二章 弹性支承梁变刚度装置的模型建立 4
2.1弹性支承梁变刚度装置的力学模型 4
2.2弹性支承梁变刚度装置的结构设计 5
2.2.1分析装置的工作原理 5
2.2.2弹性支承梁变刚度装置的建模 6
第三章 基于Ansys workbench的动力学分析与结论 11
3.1不带犁刀的梁的动力学分析与结论 11
3.1.1不带犁刀的梁的动力学分析 11
3.1.2不带犁刀的梁的动力学结论 18
3.2带犁刀的梁的动力学分析及其结论 18
3.2.1带犁刀的梁的动力学分析 18
3.2.2带犁刀的梁的动力学结论 23
第四章 结论与展望 24
第五章 经济性与环境性分析 25
参考文献 26
致 谢 27
绪论
1．1 课题研究背景及意义
本文主要目的是研究支承位置的变化对弹性梁振幅和固有频率的影响，该研究对铧式单体犁的工作实况分析具有重要意义。当改变弹性支承梁变刚度装置的支承位置时，不仅梁的刚度会随之变化，悬臂梁自由端Y方向和Z方向的振幅或加速度也会随之改变。因此可以得出，梁刚度的变化会影响其固有频率的变化。农耕时所采用的农具铧式单体犁运动情况复杂，为了更加准确的模拟单体犁的运动情况，把铧式单体犁视作带有质量块的弹性支承梁装置结构。铧式单体犁在参与农业耕作时，运动情况复杂，运动方向多变化，将这种犁具看作尾部带有质量块弹性支承梁能够更加合理准确的模拟真实农耕时的工作状态，并且，多维振动的弹性支承梁能更加形象真实的模拟犁多方向多角度的工作状态。铧式犁是一种耕地犁。其主要功能是播种后翻耕破土，除草除虫，松土，为下次播种提供保障。犁体结构直接影响到耕作成本、生态环境和土壤质量，因此研究的重点应 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072^ 
该是如何选择更好的犁体结构。根据大量的实验研究结果可以看出，某些动物的表面结构降低了对土壤运动的阻力，因此制造仿生犁将成为发展的趋势。
其中，这类机械模拟实验能够减轻农民负担，减少能量与经济的消耗，还能在前期学者的一维振动的研究上深入研究，更加准确的模拟铧式单体犁在农耕时的运动状态。研究这一种类的复杂机械产品，对生产和制造环节益处颇多。它既能够满足运动，效率以及可靠性的预期要求；又能满足机械操作规范要求；还能够在保证产品质量的同时降低制造和使用成本[1]。
在实际工程中，设计并研发出一类机械产品的过程并不是轻而易举地，需要花费大量的人力物力和资金去完善和整理，是一项非常复杂的机械工程。其中，在前期的设计阶段，参与实验的研究人员必须对该产品的结构性能十分熟稔，深知如何操作会引发产品带来危险，并在设计与研发产品的同时去有效地避免加工过程中将带产生的不利影响。另外，从动力学分析的角度出发，在设计模型的阶段，不是一昧的直接动手制作实体模型，而是首先通过二维建模软件对实验装置进行力学分析，建立力学分析模型；再通过三维建模软件建立机械模型；最后再将正确的三维模型导入仿真分析软件中，如ansys，adams，有限元等。导入之后分析实验预期想要得到的各种数据，如本文实验中预期得到的数据是梁自由端的固有振幅或频率，通过分析数据，得出结论，完成实验[1819]。
本文的目的主要是研究弹性变刚度梁装置自由端的固有频率和振幅，首先要进行模型建立，再将模型导入仿真分析软件中进行分析和总结，在一定程度上可以提高实验的成功率。因此，提前分析虚拟模型的动态特性是设计人员在实验过程中必不可少的操作。综上所述，使得实验成功的关键一步就是，当弹性梁变刚度装置的三维模型建立完成之后，再利用ansys仿真软件对机械装置进行动力学分析[2]。犁是一种广泛使用的农业工具，是农业生产的一个重要组成部分，是一种必不可少的生产来源。耕地的质量直接由犁体形式质量的高低决定。由犁壁和犁铧两部分构成了犁体结构，它的主要形式有结构、曲面和形状三种。
1．2 国内外研究现状
变刚度梁通常是指抵抗弯曲刚度随空间位置变化而变化的梁。引起梁刚度变化的主要原因有：由于材料梁几何参数的变化导致梁刚度的变化，一般称为变截面梁；还有就是材料参数的变化引起梁的刚度变化，如纤维增强复合材料梁、功能梯度材料梁等非均质材料梁。虽然国内外对于变刚度梁一端固定，一端滑动的分析还不太常见，但是国内外对于变刚度引起的动态参数变化分析讨论已经是如火如荼，各行各业都有着各自对于变刚度动力学分析的独特技术方法。如陈露[3]等人在对于时变刚度模型的悬臂梁损伤识别研究中考虑由于呼吸裂纹引起的损伤结构的非线性效应，提出了裂纹悬臂梁的指数衰减时变刚度模型，分析结构瞬时率与损伤程度和损伤位置的关系，研究结果表明: 结构瞬时频率是损伤程度和损伤位置的二维函数，瞬时频率的波内调制验证了结构的非线性，表明时变刚度模型是完全合理的。又如夏季[46]等人在对三维振动台进行实验分析时，得出的结论是通过改变模拟振动台的变刚度使得变刚度的频率发生变化。因此频率随变刚度的变化而变化是行得通的。由动力学分析得到，固有频率与悬伸量大小呈正比关系。悬伸量增大，固有频率越大；悬伸量减小，固有频率减小。其次，悬臂端承载的质量块重量与固有频率呈反比关系。质量块越重，固有频率减小；质量块越轻，固有频率相对大。综上，通过改变犁具的支承位置和犁刀质量可以使犁具装置自由端固有频率发生变化，该实验对农具受强迫振动的研究具有重要意义。石油化工、轨道交通、起重机械等工程领域都有梁结构的身影，并且大部分都为金属弱阻尼结构。因此，梁结构中会产生的各种振动波，其振动波会对周围环境产生噪声和辐射，并能实现远距离传播。为了有效地抑制弹性梁的声辐射和振动，改善空间振动的衰减特性十分重要。犁铧的各种性能、结构与其使用寿命是密切相关的。因此，欲提高犁铧的使用寿命，必须解决好犁铧的使用寿命与其性能和几何结构之间的关系[14]。

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