熊世磊　丁赛飞　王启慧　万芳新　黄晓鹏

摘 要：机架是籽瓜破碎取籽分离机的主要支撑部件，对提高籽瓜破碎取籽分离机工作安全性和可靠性起着至关重要的作用。本文运用ANSYS 19.0软件对机架进行有限元静力学及模态分析，研究其静力学特性和振动特性，在此基础上利用模拟正交试验对机架进行结构优化。结果表明：机架宽度为620 mm、两侧板厚度为15 mm、顶部横梁宽度为60 mm时，机架的各阶固有频率可避开电动机的激励频率范围，消除共振现象。优化前后的机架最大应力均小于使用材料的屈服强度，满足设计要求。该研究可为籽瓜破碎取籽分离机的设计与优化提供理论依据。

关键词：籽瓜破碎取籽分离机;机架;静力学分析;模态分析;结构优化

中图分类号：S223.2    文献标识码：A   文章编号：1006-8023（2021）02-0086-09

Finite Element Analysis and Optimization of the Frame

of Seed Melon Crushing Separator

XIONG Shilei1， DING Saifei1， WANG Qihui2， WAN Fangxin1， HUANG Xiaopeng1*

（1.Mechanical and Electrical Engineering College， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China;

2.College of Food Science and Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract：The frame is the main support part of the seed melon crushing separator， and it plays a vital role in improving the safety and reliability of the seed melon crushing separator. This paper uses ANSYS 19.0 software to carry out finite element statics and modal analysis of the frame to study its statics and vibration characteristics. On this basis， the simulation orthogonal test is used to optimize the frame. The results show that when the frame width is 620 mm， the thickness of the side plates is 15 mm， and the top beam width is 60 mm， the frame's natural frequencies can avoid the excitation frequency range of the motor and eliminate resonance. The maximum stress of the frame before and after optimization is less than the yield strength of the material used， which meets the design requirements. This research can provide a theoretical basis for the design and optimization of the seed melon crushing separator.

Keywords：Seed melon crushing separator; frame; static analysis; modal analysis; structure optimization

收稿日期：2020-09-17

基金項目：国家自然科学基金（51765002）;甘肃农业大学SRTP项目（202006065）

通信作者：黄晓鹏，博士，教授。研究方向为旱作农业装备和农产品加工机械。E-mail： huangxp@gsau.edu.cn

引文格式：熊世磊，丁赛飞，王启慧，等. 籽瓜破碎取籽分离机机架的有限元分析及优化[J].森林工程，2021，37（2）：86-94.

XIONG S L， DING S F， WANG Q H， et al. Finite element analysis and optimization of the frame of seed melon crushing separator[J]. Forest Engineering， 2021，37（2）：86-94.

0 引言

籽瓜，又称“打瓜”，具有悠久的种植历史，主要种植于中国西北地区，是一种低糖、低脂、低热量和富有较高营养价值的耐旱瓜种[1-4]。一直以来，籽瓜仅用于传统上的破碎取籽，其他组分基本上被丢弃在田间地头，造成资源浪费的同时又污染了环境。

近些年，籽瓜综合利用加工生产线逐渐被建立，而破碎取籽是加工生产线中重要组成部分[5-6]。国内……