双齿盘驱动打结器设计与成结试验分析

通过对D型打结器空间传动方案改进提出了双齿盘驱动打结器,将驱动夹绳器的空间传动布置在打结器支架的另一侧,将进口打结器支架一组空间交错轴角度关系简化为平面相交轴角度关系,降低了打结器支架的加工难度,克服了进口打结器空间交错轴锥齿轮齿廓设计与制造难的问题,便于批量化生产。通过将蜗杆与斜齿轮的传动比调整为1∶3使原四槽口夹绳盘改进为三槽口夹绳盘,并匹配设计了夹绳盘、打结嘴和刀臂的运动时序,建立了双齿盘驱动打结器的结构模型。与进口打结器的成结动作对比试验表明双齿盘驱动打结器的空间传动方案改进合理,驱动夹绳器、打结嘴和刀臂的运动时序匹配设计正确,夹绳和割绳动作比进口打结器更优,夹绳时捆绳直接入夹绳盘槽口,割绳时捆绳靠近刀片中间位置。室内台架的打结试验表明双齿盘驱动打结器的成结率为100%。     

D型打结器的结构及运动分析

D型打结器是将方草捆自动打成死结的装置,是方草捆捡拾压捆机上非常关键的部件.为此,对D型打结器主要零件及结构进行了描述,分析了其实现自动打结的动作过程,同时也计算了打结器3条传动路线平面自由度,为更好的使用打结器提供了理论指导,也为国内设计制造D型打结器及打结器后续试验作了前期工作.     

D型打结器夹绳盘-打结嘴空间角度参数分析

D型打结器夹绳盘回转轴孔中心线与打结嘴回转轴孔中心线的空间角度参数是机架结构设计的基本设计参数,本文通过建立空间坐标系,对夹绳盘与打结嘴回转轴孔中心线之间的空间角度关系进行了表达。借助微分几何理论,建立了夹绳盘与打结嘴运动关系的数值解析条件,分析了k0轴与k1轴在i1o1k1平面的夹角α2、圆心o1与圆心o2在i1轴方向距离d5对送绳-搭绳动作的影响,得出当α2=8°、d5=54 mm时可实现可靠的送绳-搭绳动作;分析了j2轴与j1轴在j1o1k1平面的夹角α1、k0轴与k1轴在j1o1k1平面的夹角α3对绕扣-钳咬动作的影响,通过代入不同的α1、α3参数组合进行解析,得出当α1=10°、α3=25°时打结器可以实现可靠的绕扣-钳咬动作。基于解析的角度参数对打结器机架进行了试制,对装有试制机架的打结器与德国进口打结器(RS3770)同时开展空载打结试验,试验次数200次,试验结果显示捆绳在两个打结器上成结动作基本一致,两种打结器的成结率均为100%。可知本文解析的D型打结器夹绳盘和打结嘴的空间角度参数匹配合理。     

D型打结器及其辅助机构运动仿真与时序分析

以苜邦9KF-8042型方草捆压捆机为研究对象,采用SolidWorks建立D型打结器及其辅助机构的3D装配模型,导入ADAMS软件后对送绳、拨绳、搭绳、夹绳、绕绳、咬绳、割绳、脱扣等捆扎打结过程进行运动学仿真和时序分析,揭示了D型打结器的成结原理.样机试验表明,反求的D型打结器及其辅助机构模型准确,运动仿真正确再现了捆扎打结要求的预定动作过程,根据运动仿真结果确定了各构件耦合动作时序关系.     

基于逆向工程的D型打结器重构与运动仿真

打结器是方草压捆机的关键核心部件之一,直接影响打捆机的成结效率和捆形质量。以D型打结器为研究对象,基于逆向工程技术对其进行三维重构,进而对重构零件的关键工作曲面进行了偏差分析,发现所有关键工作面90%以上的区域达到了精确等级以上。基于Solidworks软件实现了重构部件装配,并进行了运动仿真研究,获取了卡线轮、打结嘴、脱绳杆角速度和驱动齿盘角位移数据,分析了卡线轮、打结嘴、脱绳杆与捆绳打结运动关系,为优化D型打结器提供了基础数据。     

D型打结器割绳脱扣机构空间结构参数分析

针对D型打结器割绳脱扣机构空间结构参数复杂且设计要求不清等问题,通过对打结器割绳脱扣机构与其它机构进行运动学分析,建立了割绳脱扣机构的参数设计理论模型,描述了割绳脱扣机构与其它机构之间的参数匹配关系。分析了割绳脱扣机构结构参数对割绳脱扣动作的影响,并得出脱扣凹槽及割刀的设计尺寸要求。结果表明割绳脱扣机构回转中心与脱扣凹槽面的距离变化范围为27~35 mm,割绳脱扣机构回转中心与割刀安装面距离的变化范围为47~53 mm,割刀刀刃尺寸由脱扣凹槽位置尺寸决定。设计并试制了一种组合式割绳脱扣机构,该机构可实现多参数调节,便于对所求结构参数的考核验证。将设计的组合式割绳脱扣机构安装在已有打结器上进行打结试验,分别对每个参数进行单因素试验,共设计11个试验组。试验结果表明割绳脱扣机构空间运动模型准确可靠,计算的结构参数匹配合理。     

D型打结器Pro/Engineer仿真及动作功能分析

对D型打结器主要部件的构成及其功能进行了描述,利用Pro/E软件对打结器各元件进行装配,并对其打结装置进行机构的运动模拟仿真.把打结器复杂的打结动作总结为4个打结阶段,最后对打结器主要机构所完成的动作及功能进行了分析,为国内设计制造D型打结器及打结器后续改进进行了前期理论基础工作.     

基于TRIZ理论的D型打结器设计与试验

发明问题解决理论（TRIZ）是指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。打结器是捡拾打捆机的核心部件,它的主要功能是将包络草捆的捆绳打成牢固可靠的绳结。针对捡拾压捆机打结器架体在损坏后拆装麻烦、难于维修更换,生产率急剧下降的问题,应用TRIZ理论对打结器进行了分析。通过对存在问题的描述,利用鱼骨图进行因果分析,找到问题发生的原因;通过功能分析法找到初步解决问题的思路,进一步应用矛盾分析法得到问题的最终解决方案。试验证明,新型打结器平均每11.5万捆损坏一次,超出了国家标准和设计要求。     

基于刚柔接触动力学的打结器虚拟打结方法研究

针对打结器结构改进或参数调整后在设计阶段难以评判优劣而增加制造投入成本的问题,以打结器能否打出绳结为评判准则,提出了一种基于刚柔接触动力学的打结器虚拟打结方法。该方法利用ADAMS的Bushing连接建立大变形柔性捆绳的动力学模型,通过对捆绳和刚性构件之间设置多接触约束和载荷施加,实现了完整的打结器虚拟打结仿真过程,研究了捆绳在拉力作用下成结的刚柔交互力学行为。通过对打结器样机的成结动作与虚拟打结的仿真结果进行对比分析,验证了捆绳动力学模型与刚柔接触动力学仿真模型的正确性,可作为评价设计优劣、保证打结器一次性制造成功的有效方法。利用该虚拟打结方法分析了打结嘴与夹绳盘动作时序差φ对打结器成结的影响,对判定打结器参数匹配后能否成结或成结优劣起到了直观验证作用。     

D型打结器架体易损部位静态应力和位移分析

对D型打结器架体的结构进行了简单的描述,对D型打结器容易断裂的部位利用proe软件进行了静态应力及位移分析,研究了在工作载荷作用下架体安装绳夹夹子缺口易断部位的应力和位移的云图,对部分曲线的应力和位移最大值进行了分析,并根据计算机计算参数,对D型打结器架体易断部分的结构提出了改进的建议。     

D型单结绳打结器关键部件逆向设计与结构优化

农牧业机械化标志着农牧业现代化的进步,而饲草生产机械化是农牧业机械化的重要组成部分,牧草收获已从传统人工收获方式发展到今天的自动捡拾压捆机械收获。打结器是压捆机械的核心部件,以9YFQ-1.9型正牵引跨行式方捆压捆机为例,分析其装配的D型打结器的工作原理,运用CATIA软件对打结器架体逆向建模,借助ANSYS workbench14.5软件对架体进行有限元分析,并对其进行结构拓扑优化。在考虑装配尺寸和加工工艺的前提下,根据优化结果对架体三维模型进行修改,加厚了蜗杆轴孔壁,加宽了打结钳支座,并在两者之间增加加强肋。对优化后的架体进行故障状态的有限元分析,结果显示结构优化达到了预期效果。     

4KZ2000型自走式秸秆收割打捆机打结器使用调节

本文对4KZ2000型自走式秸秆收割打捆机（以下简称打捆机）的核心部件打结器做了深入地分析,使得打结器每个部件的功能完全展现出来,为我国国产化及改造打结器做出了前期的理论铺垫。     

有限元法在打结器钳嘴应力分析中的应用

将钳嘴PROE模型无缝导入ANSYS软件中,利用有限元方法对钳嘴易产生应力集中的部位进行了分析.通过计算得到了钳嘴的结构应力分布规律和变形量;通过对危险截面的强度校核验证了原设计方案的可靠性,从而为该钳嘴优化设计方案的最终确定提供了理论依据,同时也为轴类结构设计提供了一种有效的方法.     

9JSK-2.0型秸秆收割打方捆联合作业机打结器结构及动作浅析

本文对9JSK-2.0型秸秆收割打方捆联合作业机(以下简称打捆机)的核心部件打结器做了深入的功能动作分析,使得打结器每个部件的功能完全展现出来,为我国国产化及改造打结器做出了前期的理论铺垫。     

打结器割绳脱扣机构磨损分析与改进设计

针对打结器割绳脱扣机构盘形凸轮内轮廓磨损严重的问题,提出以凸轮理论廓面的等距圆弧面代替现有柱面轮廓的解决方案,即将凸面-凸面和凸面-平面的点接触改进为凸面-凹面的弧点接触;计算得到改进后凸轮轮廓的曲面方程,以及改进前后滚子与凸轮的压力角、初始接触面积和初始最大接触应力;最后,用硬铝合金材料试制改进前和改进后的凸轮,进行磨损对比试验,并定量分析其磨损量。结果表明:改进后滚子与凸轮的压力角在推程开始和接近结束阶段比改进前减小25%左右;改进后滚子与凸轮的初始接触面积比改进前增大约50%,初始最大接触应力减小约38%;各运转10 h后,改进后盘形凸轮内轮廓的磨损痕迹宽度比改进前增加31.7%,磨损量减小约50%。     

打结器咬绳机构线接触凸轮设计与载荷分析

针对打结器咬绳机构钩钳受载大、滚子磨损严重的问题,通过对咬绳机构的运动学分析建立了圆柱凸轮轮廓曲面的计算模型,使滚子与凸轮保持线接触的同时钩钳以正弦加速度规律张合。对咬绳机构进行力学分析并结合压簧压缩量和捆绳拉力测试,解析求解钩钳在咬合位置的静力学模型,得出钩钳咬合力的最佳变化范围为300.64~329.89 N。解析求解钳咬机构的动力学模型得出,当钩钳咬合力处于最佳变化范围时,圆柱凸轮的接触力介于240~330 N之间,其峰值可以用于检验滚子的接触疲劳强度,指导钩钳和滚子的材料选择。打结器样机捆扎5 000捆稻麦秸秆的田间试验发现,按预设的压簧压缩量7.5 mm和捆绳初始拉力35 N,钩钳尾部的滚子没有明显磨损,表明钩钳的咬合力控制合适,线接触凸轮改善了滚子的接触受载情况,达到了抗冲击和耐磨的设计要求。     

方草捆捡拾压捆机打结器架体的反求工程设计

本文对D型打结器的结构进行了简介,利用反求工程技术对打结器的架体进行了三维重构设计,并利用三坐标测量仪对重构的打结器架体进行了修正。