插秧機(jī)后橋傳動系統(tǒng)動力學(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力及運(yùn)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(jī)器設(shè)備的安全，因而這對齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計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(jìn)行動力學(xué)仿真，并基于Ansys Workbench對齒輪接觸強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析。同時對箱體強(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)動力學(xué)研究方法建立了直齒輪系統(tǒng)的動力學(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(zhǔn)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(xué)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(jìn)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(jī)模型，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)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(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(zhuǎn)速為800r/min時

4、的峰值比200r/min時峰值高約34.33％，說明隨著轉(zhuǎn)速的增加，嚙合沖擊峰值也會相應(yīng)增加。通過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)生點蝕等破壞的危險性將增加。
　　 3.將接觸應(yīng)力的有限元計算結(jié)果與赫茲理論計算所得接觸應(yīng)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(jié)果偏安全。傳統(tǒng)齒輪設(shè)計方法在進(jìn)行齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核時