履帶式聯(lián)合收獲機差逆轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動態(tài)模擬及試驗.pdf

1、水稻作為我國主要的糧食作物之一，其收獲機械一般采用履帶式聯(lián)合收獲機。隨著我國超級稻的大面積推廣，水稻單產(chǎn)量迅速提高，加上用戶對于高效率收獲的需求，使得大喂入量聯(lián)合收獲機逐漸成為市場主流。目前大喂入量履帶式聯(lián)合收獲機整機質(zhì)量越來越大，履帶更寬，接地長度也更大，從而在土質(zhì)黏重的水稻田間作業(yè)，采用傳統(tǒng)單邊制動的轉(zhuǎn)向方式帶來的土壤雍積會使得轉(zhuǎn)向阻力急劇增加，轉(zhuǎn)向能力大大下降，甚至會導致轉(zhuǎn)向時發(fā)動機熄火，轉(zhuǎn)向變得更加困難，已嚴重制約大喂入量履帶式

2、聯(lián)合收獲機的發(fā)展。
　　本文對團隊已經(jīng)研發(fā)的一種差逆轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能分析研究，結合 Pro/E、Hpermesh前處理軟件和Abaqus后處理軟件，對齒輪嚙合的傳動進行動態(tài)模擬，與理論計算結果進行對比驗證，傳動系統(tǒng)可靠；進一步結合Pro/E、RecurDyn進行行走性能仿真實驗，并進行田間試驗，開展驗證分析研究，旨在將該差逆轉(zhuǎn)向系統(tǒng)投入到實際的生產(chǎn)中去。本文的研究工作主要有：
　　1、基于漸開線齒廓的基本形成原理，進行行星齒輪和

3、半軸齒輪的精確參數(shù)化建模。在Hpermesh中建立差逆軸整體滿足嚙合要求、符合計算精度要求的有限元網(wǎng)格模型，并在Abaqus中添加模型材料、接觸、分析步、邊界條件等設置，進行齒輪動態(tài)嚙合強度與應力分析。分析在差逆轉(zhuǎn)向工況下，齒輪副嚙合過程中，包括嚙合中齒輪副的沖擊情況、齒根彎曲應力和齒面接觸應力的的大小、分布規(guī)律以及行星齒輪強度分析。半軸齒輪和行星齒輪在整個嚙合過程中，初始階段，存在間隙沖擊，進入雙齒嚙合階段時，嚙合過程也出現(xiàn)較大波動；

4、載荷在齒輪齒面由齒根向齒頂不斷移動，當接觸線位于單齒嚙合最高點處時，行星齒輪齒根彎曲應力、齒面接觸應力均達到最大，最大齒根彎曲應力為1045.2Mpa，最大齒面接觸應力為2136.74Mpa。行星齒輪的彎曲應力、齒面接觸應力的理論計算值與有限元分析結果作比較，理論計算結果偏小，為有限元分析值的92.8％-98.9%。
　　2、基于RecurDyn建立多體動力學模型。包括差逆轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和斜置切縱流聯(lián)合收獲機平臺的精確三維模型及左、右兩

5、個履帶的子模塊。按照各零件之間的相互運動關系建立約束，主要為差逆轉(zhuǎn)向系統(tǒng)差速部分的定義項、行走輪系部分的定義項以及軟、硬路面的設置，按照實際轉(zhuǎn)向機構工作原理設置輸入?yún)?shù)?；谑斋@機的不同工況，設置不同輸入?yún)?shù)的數(shù)值，進行運動學仿真。分析裝配有該轉(zhuǎn)向機構的整車，在轉(zhuǎn)向過程中的各項性能，包括車輛最小轉(zhuǎn)向半徑、車輛轉(zhuǎn)向角速度、消耗功率等性能參數(shù)。仿真結果表明，差逆轉(zhuǎn)向的運動性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)單邊制動轉(zhuǎn)向，較單邊制動轉(zhuǎn)向提高了71.4%和89.7

6、%，差逆轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向半徑分別為0.106m和0.091m，單邊制動轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向半徑分別為0.846m和0.953m，轉(zhuǎn)向占用面積顯著減小。但是，差逆轉(zhuǎn)向的扭矩輸出最大，重黏土地面下差逆轉(zhuǎn)向輸出扭矩最大達到4857.6N·m。
　　3、進行斜置切縱流聯(lián)合收獲機試驗樣機平臺的試制和裝配，改進差逆轉(zhuǎn)向機構的電液操縱系統(tǒng)，確定試驗車上的測試方案、傳感器類型以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇，最后組成差逆轉(zhuǎn)向機構性能測試試驗車。選擇不同工況、不同路面進行試

7、驗研究，檢測該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向性能，包括車輛轉(zhuǎn)向半徑、車輛轉(zhuǎn)向角速度、消耗功率，并進一步分析轉(zhuǎn)向半徑、整車車速、整機質(zhì)量對于轉(zhuǎn)向性能的影響。試驗結果表明，驅(qū)動輪回轉(zhuǎn)速度V0轉(zhuǎn)向角速度的顯著因素；驅(qū)動輪回轉(zhuǎn)速度V0是影響差逆轉(zhuǎn)向最小轉(zhuǎn)向半徑的極其顯著因素。在水稻田地面條件下，得到各因素影響轉(zhuǎn)向功率消耗的顯著程度順序依次為為：驅(qū)動輪回轉(zhuǎn)速度V0、試驗車的重量M、轉(zhuǎn)向半徑R。差逆轉(zhuǎn)向消耗功率較大，相同驅(qū)動輪回轉(zhuǎn)速度V0、試驗車的重量M因素下，差