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便攜式振動采種機是南京林業(yè)大學林機研究室研制成功的機械化采種機具。它具有生產率高、經濟性好、結構簡單、重量輕的特點。它避免了工人上樹采種，可滿足南方山區(qū)和種子園的采種工藝要求。在設計振動采種機過程中，我們遇到了該機整機框架的強度分析問題。考慮到采用一般的結構力學分析方法很難得到框架應力分布的解析解，故而采用可在裝有硬盤的IBM-PC/XT微機上運行的計算結構力學程序DDJ-W處理框架的強度問題，既方便又實用，所得計算結果為框架的強度設計提供了重要的設計依據。
振動采種機由CH25型鏈鋸發(fā)動機通過皮帶把動力傳至振動箱，振動箱所產生的離心力經整機框架傳遞到樹干使其振動，振動波在樹干和樹枝中傳波直至球果，成熟種子便振落�？蚣苡傻装�、鎖緊絲杠、夾持架、連接柱等組成，其結構簡圖如圖。使用前應搖動手柄使雙頭螺旋絲杠帶動夾持架夾緊樹干進行預緊，框架的實際寬度B與樹徑D有關(取B=1.154100要用DDJ-V程序進行框架的強度分析，必須對原機結構進行簡化。
為便于簡化，針對采種機框架的實際構造，我們提出以下三點假設。1、底板與夾持架間是通過燕尾槽相連接的，兩者只有在Y方向相對移動，而沒有r方向的移動和相對轉動，故這個連接局部可簡化如圖中一、二、五、六、十這幾個結點構成的梁單元①、③、⑨、⑩。其中①、⑨、⑩三個單元剛度很大，⑥兩個單元抗拉剛度很大，抗彎剛度取為零。2、螺旋絲杠帶動夾持架預緊樹干，防止使用時整機的松動，因此結構分析時需計及預緊載荷，其數值計算可見式。式中，P手為搖手柄的作用力，1為手柄長度，d：為絲杠中徑，分別為絲杠升角和摩擦角。框架的總內力應是預緊力和激振載荷共同作用時的內力。因絲杠剛度遠小于其余部分框架的剛度，故預緊力與裝配應力所產生的拉力近似相等。這樣，各桿件總內力應是兩部分之和，一部分是把預緊力按相反作用方向加到絲杠螺母間的連接點后結構中的內力，此時有外載荷作用，這部分內力可用微機程序DDJ-V來計算，另一部分是絲杠上受到的預緊力。
絲杠與螺母預緊以后，間隙消除，又因絲杠與螺母的旋合長度大大超過直徑，故十二、十四兩結點可作為固支點來處理。3、邊界條件的處理。帶有橡膠皮的夾持架與樹干間的約束力是正反力與摩擦力的合成�？蓪蓚�力合成一個方向的約束力，摩擦系數取f=0.577。另外，因摩擦力方向框架上外載荷方向的影響，激振力在AO線左、右兩側時，各自的摩擦力方向相反，故在建立結構分析模型時應把這兩種約束分開。圖都表示P力在AO線右側的情況，如P力在AO線左側時，十六、十九兩點為水平約束，十五、二十兩點與X軸成120°角。預緊時框架有四點與樹干接觸，樹干對框架的作用力只能指向框架。框架受旋轉激振力作用時，在某些方向角a可能會有某點會脫開。
有限元分析對這個問題的解決方法是：先按四點全部接觸計算，檢查反力計算結果，如發(fā)現某點反力符號與實際情況不符時，說明樹干對框架沒有約束了，然后把某點約束撒除，重新計算。根據上述對框架結構的簡化，我們對兩種結構提出各自的結構模型。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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