Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2022, Vol. 29 Issue (1): 59-65    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.001
优化设计     
基于灵敏度分析的盘式开沟机性能分析及优化
陶晓东1, 郭安福1, 李辉1, 韩伟1, 李万才2, 李涛2
1.聊城大学 机械与汽车工程学院， 山东 聊城 252000
2.山东高唐新航机械有限公司， 山东 聊城 252000
Performance analysis and optimization of disc ditcher based on sensitivity analysis
TAO Xiao-dong1, GUO An-fu1, LI Hui1, HAN Wei1, LI Wan-cai2, LI Tao2
1.School of Mechanical and Automotive Engineering, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China
2.Shandong Gaotang Xinhang Machinery Co., Ltd., Liaocheng 252000, China
 全文: PDF(2529 KB)   HTML
摘要： 为了解决某盘式开沟机工作时刀盘断裂的问题，采用响应面分析方法和灵敏度分析方法对开沟机进行性能分析及优化。首先，建立了开沟机仿真模型，利用有限元分析法对开沟机刀具进行动力学仿真，通过响应面分析得出了刀盘边缘应力集中是刀盘断裂的主要原因；其次，通过灵敏度分析得到了导致刀盘断裂的最大应力对各刀具受力的灵敏度，建立了基于不同刀具受力值、刀具材料弹性模量和刀盘厚度的多工况优化模型；最后，根据优化模型对刀盘材料进行选择，得到了优化方案，即刀盘材料为Q245时刀盘性能最好。从各地用户的使用反馈可知，改进方案能够有效解决开沟机刀盘开裂的问题，提高开沟机的使用寿命。
Abstract: In order to solve the problem of cutterhead fracture during the operation of a disc ditcher, the response surface analysis method and sensitivity analysis method were used to analyze and optimize the performance of the ditcher. Firstly, the simulation model of the ditcher was established, and the dynamic simulation of the cutter of the ditcher was carried out by using the finite element analysis method. Through the response surface analysis, it was concluded that the stress concentration at the edge of the cutterhead was the main reason for the fracture of the cutterhead; secondly, through sensitivity analysis, the sensitivity of the maximum stress leading to the fracture of the cutterhead to the stress of each cutter was obtained, and a multi-condition optimization model based on different values of stress on cutter, cutter material elastic modulus and cutterhead thickness was established; finally, the cutterhead material was selected according to the optimization model, and the optimization scheme was obtained, that was, the cutterhead performance was the best when the cutterhead material was Q245. It was concluded from the user's feedback that the improved scheme could effectively solve the problem of cutterhead cracking of ditcher and improve the service life of the ditcher.
收稿日期: 2020-09-02 出版日期: 2022-02-28
CLC:  TH 122  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目（51775318）
通讯作者: 郭安福（1978—），男，山东聊城人，副教授，博士，从事可持续制造研究，E-mail：Guoanfu@lcu.edu.cn， https：//orcid.org/0000-0001-5629-2098     E-mail: Guoanfu@lcu.edu.cn
作者简介: 陶晓东（1997—），男，山东高密人，硕士生，从事数字化设计与制造研究，E-mail：1468123923@qq.com，http：//orcid.org/0000-0003-1602-2581；
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　

引用本文:

陶晓东, 郭安福, 李辉, 韩伟, 李万才, 李涛. 基于灵敏度分析的盘式开沟机性能分析及优化[J]. 工程设计学报, 2022, 29(1): 59-65.

TAO Xiao-dong, GUO An-fu, LI Hui, HAN Wei, LI Wan-cai, LI Tao. Performance analysis and optimization of disc ditcher based on sensitivity analysis[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2022, 29(1): 59-65.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.001    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2022/V29/I1/59

[1] 白仲航,艾琳璟. 基于功能表面驱动与可拓工具的产品人机工程问题确定方法研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(5): 531-544.
[2] 谢博伟,金莫辉,杨洲,段洁利,屈明宇,李锦辉. 3D打印TPU材料的力学性能及模型参数研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 419-428.
[3] 杜雪林,易文慧,邹家华,周灿,毛立,邓利诗,刘颖. 多关节蛇形机器人的结构设计和运动实现[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 438-448.
[4] 王金栋,谢宇鸿,陈燚,吴展扬. 基于河狸门齿的锤片式粉碎机锤片仿生设计[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 476-484.
[5] 杨展,李其朋,唐威,秦可成,陈岁繁,王铠迪,刘阳,邹俊. 小型陆空变形两栖机器人的设计与分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(3): 325-333.
[6] 官俊,丁医华,葛青涛,赵帅,陆杨,张婕. 基于多材料3D打印技术的RFID天线快速制造[J]. 工程设计学报, 2023, 30(3): 288-296.
[7] 丁宇奇,杨超梁,芦烨,杨明,张佳贺,刘凯,卢宏. 基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(2): 144-153.
[8] 杨淦华,曾庆军,韩春伟,黄鑫,戴晓强. 人机交互遥操作机器人软体手位置跟踪设计与实现[J]. 工程设计学报, 2023, 30(2): 164-171.
[9] 孙光明,张大卫,孙铭泽,徐鹏飞,陈发泽,李志军. 精密机床直线进给系统误差均化机理研究[J]. 工程设计学报, 2023, 30(2): 200-211.
[10] 段韦婕,秦慧斌,刘荣,李中一,白绍平. 可重构变刚度柔性驱动器的设计与性能分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(2): 262-270.
[11] 徐诗洋,吴炳晖,纪冬梅,戴新宇. 电力隧道自动巡检机器人设计与运动仿真[J]. 工程设计学报, 2023, 30(1): 32-38.
[12] 李雪萍,冉琰. 多准则模糊关联的机械产品关键元动作识别[J]. 工程设计学报, 2022, 29(5): 527-536.
[13] 王晨,高波,杨旭. Stewart式六维力传感器轻量化设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(4): 419-429.
[14] 张嘉宁,张明路,李满宏,张坦. 面向灰库清理的超大伸缩比机械臂结构设计与刚度优化[J]. 工程设计学报, 2022, 29(4): 430-437.
[15] 王景良,朱天成,朱龙彪,许飞云. 连续体结构的变密度拓扑优化方法研究[J]. 工程设计学报, 2022, 29(3): 279-285.