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马铃薯种植较深，挖掘时机具阻力大，所以要求其收获机械能够承载较大的负荷．机架作为收获机械最基本、最关键的骨架，它的刚度、强度对整机至关重要4U-1400型薯类收获机为44-58.8KW拖拉机半悬挂的中型薯类收获机，其机架结构和受力较复杂，用一般力学方法很难做出精确的分析。基于Solidworks Simulation有限元分析法的结构分析和优化技术的广泛应用，能够精确分析应力、应变情况，精度较高，可有效缩短产品研制周期，降低开发成本，提高产品的质量和可靠性。本研究采用有限元分析法对该机机架进行静态载荷分析，对提高设计的合理性、精确性和科学性具有重要意义。
4U-1400型薯类收获机主要由挖掘装置、两级土薯分离装置、茎秆分离装置、装袋装置、牵引装置、机架、液压提升装置、传动系统、站台及地轮等装置组成。
4U-1400型薯类收获机机架外形尺寸长×宽×高为3833mm×1700mm×1430mm，是由一系列横纵立梁焊接而成的整体结构，主要采用矩形空心钢等材料，结构如图2所示。机架受力大的部位有：（1）前横梁1，除了承受拖拉机的牵引力外，还承受挖掘铲垂直方向的作用力，采用80mm×80mm×5mm的矩形空心钢；（2）横梁2，主要承受液压提升装置施加的压力，为了保证可靠性，采用80mm×40mm×4mm的矩形空心钢；（3）纵梁3、纵梁4、纵梁5承受收获机和物料及辅助操作人员质量和拉力，采用100mm×50mm×5mm的矩形空心钢。
将机架和其他各装置的质量（表1）以及工作时所承受物料和辅助操作人员的质量（表2）转化为机架承受的载荷，主要分布：a.前横梁所承受的载荷分别为拖拉机牵引力和挖掘铲垂直方向的作用力；b.液压油缸悬挂梁承受液压提升装置对其施加的载荷；c.减速器支撑架上承受的载荷主要有链传动引起的有效圆周力、离心力引起的张力、松边垂度引起的张力几部分组成；d.下纵梁承受整机自身重力及作业时物料和辅助操作人员附加重力。
当收获机作业时，挖掘铲部分以及整机其他部分对机架前横梁的扭矩作用是不可忽视的，以机具侧向为视角，其垂直受力如图所示。本研究以前横梁的中心为支点，计算其所受的扭矩。
对模型每一次的分析都是一个算例。在此例中，创建一个名为机架的算例。本机架材料采用Q235A矩形空心钢，用有限元软件可以分析出它的材料属性。
约束处理的目的是为装配体添加约束，从而使该模型不存在任何刚体运动形式。而此环节很容易产生较大误差，通常这些误差来自于过约束模型。本例需要对机架进行约束以免刚体运动的有以下两处：首先在横梁处加固定几何体的约束，也就限制了6个自由度，3个平移自由度和3个转动自由度。其次，地轮行走装置除了从动运动支撑机架外，在工作过程中约束了机架的上下和左右运动。
