插秧機后橋傳動系統(tǒng)動力學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力及運動傳遞裝置。齒輪嚙合性能的好壞直接影響到傳動效率及機器設備的安全，因而這對齒輪傳動系統(tǒng)的設計與制造提出了較高的要求。本文以乘坐式水稻插秧機設計開發(fā)項目為背景，研究后橋系統(tǒng)傳動性能，利用ADMAS軟件進行動力學仿真，并基于Ansys Workbench對齒輪接觸強度進行有限元分析。同時對箱體強度及固有特性進行分析，進而作出相應改進。
　　 本文的研究成果及結論如下:
　　

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

3、況下的嚙合力發(fā)現(xiàn):處理成常剛度時，齒輪進入穩(wěn)定狀態(tài)后，嚙合力為一定值，這與實際不符;而考慮時變剛度則較好地體現(xiàn)了其周期性沖擊特征。
　　 2.建立了后橋傳動的虛擬樣機模型，對傳動系統(tǒng)進行動力學仿真，得出齒輪動態(tài)嚙合力，同時驗證了理論模型中求解的合理性。進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。同時通過研究發(fā)現(xiàn)，轉速為800r/min時

4、的峰值比200r/min時峰值高約34.33％，說明隨著轉速的增加，嚙合沖擊峰值也會相應增加。通過有限元分析得知相應的齒輪接觸應力也隨之增大，增幅隨著轉速的增加而增加，所以當?shù)竭_一定轉速后將超出齒輪的接觸疲勞強度極限，進而齒輪產(chǎn)生點蝕等破壞的危險性將增加。
　　 3.將接觸應力的有限元計算結果與赫茲理論計算所得接觸應力對比發(fā)現(xiàn)，理論值約為有限元值的1.2倍，說明傳統(tǒng)方法所得結果偏安全。傳統(tǒng)齒輪設計方法在進行齒輪接觸疲勞強度校核時