插秧機(jī)后橋傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究及箱體有限元分析.pdf

1、齒輪系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中最主要也是最廣泛的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)傳遞裝置。齒輪嚙合性能的好壞直接影響到傳動(dòng)效率及機(jī)器設(shè)備的安全，因而這對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造提出了較高的要求。本文以乘坐式水稻插秧機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為背景，研究后橋系統(tǒng)傳動(dòng)性能，利用ADMAS軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，并基于A(yíng)nsys Workbench對(duì)齒輪接觸強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析。同時(shí)對(duì)箱體強(qiáng)度及固有特性進(jìn)行分析，進(jìn)而作出相應(yīng)改進(jìn)。
　　 本文的研究成果及結(jié)論如下:
　　

2、 1.基于齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究方法建立了直齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并依據(jù)瑞利法原理推導(dǎo)出齒輪-軸的的等效質(zhì)量的一般表達(dá)式。齒輪嚙合過(guò)程中由于同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)變化，嚙合綜合剛度隨之發(fā)生變化。過(guò)去研究人員為了簡(jiǎn)化研究過(guò)程忽略了其時(shí)變特征而視作常量，因而未能得出準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)嚙合力變化規(guī)律。本文考慮了齒輪嚙合綜合剛度的時(shí)變特征，并基于Simulink對(duì)動(dòng)力學(xué)模型求解得到動(dòng)態(tài)嚙合力曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)齒輪嚙合力會(huì)發(fā)生周期性的沖擊。同時(shí)對(duì)比常剛度與時(shí)變剛度兩種情

3、況下的嚙合力發(fā)現(xiàn):處理成常剛度時(shí)，齒輪進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，嚙合力為一定值，這與實(shí)際不符;而考慮時(shí)變剛度則較好地體現(xiàn)了其周期性沖擊特征。
　　 2.建立了后橋傳動(dòng)的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得出齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力，同時(shí)驗(yàn)證了理論模型中求解的合理性。進(jìn)一步揭示了齒輪嚙合沖擊原因，指出齒輪周期性沖擊不僅由自身時(shí)變剛度及輪齒嚙入嚙出引起，其他齒輪的輪齒嚙入嚙出造成的沖擊也是不可忽視的因素。同時(shí)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速為800r/min時(shí)

4、的峰值比200r/min時(shí)峰值高約34.33％，說(shuō)明隨著轉(zhuǎn)速的增加，嚙合沖擊峰值也會(huì)相應(yīng)增加。通過(guò)有限元分析得知相應(yīng)的齒輪接觸應(yīng)力也隨之增大，增幅隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，所以當(dāng)?shù)竭_(dá)一定轉(zhuǎn)速后將超出齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，進(jìn)而齒輪產(chǎn)生點(diǎn)蝕等破壞的危險(xiǎn)性將增加。
　　 3.將接觸應(yīng)力的有限元計(jì)算結(jié)果與赫茲理論計(jì)算所得接觸應(yīng)力對(duì)比發(fā)現(xiàn)，理論值約為有限元值的1.2倍，說(shuō)明傳統(tǒng)方法所得結(jié)果偏安全。傳統(tǒng)齒輪設(shè)計(jì)方法在進(jìn)行齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核時(shí)