蔬菜钵苗旋转式取苗机构动力学分析与试验

针对一种应用于蔬菜钵苗全自动移栽机的旋转式取苗机构——偏心齿轮-非圆齿轮行星系取苗机构,建立机构的动力学模型,采用动力学方程组序列求解法进行求解,得到机构在一个工作周期内链条、太阳轮轴心、中间轮轴心、行星轮轴心、太阳轮与中间轮啮合点、中间轮与行星轮啮合点等处的受力随行星架转角变化的规律。设计了机构的物理样机,开展机构动力学试验,测试得到机构物理样机在4种不同工作转速下的动力学特性,同时验证了机构动力学模型的正确性。     

一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的机构设计

针对高速插秧机非匀速齿轮传动型分插机构存在齿轮侧隙,导致栽植臂出现晃动影响取秧和插秧准确性的问题,通过将盘形凸轮与行星轮固结于一体在行星轮轴上,利用弹簧将铰接在行星架上的摆杆进行力封闭,设计了一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的摆动从动件凸轮机构。通过静力矩分析得出摆动凸轮机构在行星架中的安装条件,估算了非匀速齿轮传动的侧隙和侧隙引起的行星轮转角误差。利用ADAMS软件仿真了分插机构各级齿轮啮合的接触力变化情况和行星轮轴力矩特性曲线。结果表明,在栽植臂阻力矩和惯性力矩的反驱动作用下,该侧隙补偿机构始终施加给予行星轮转向相反的补偿力矩,能使各级齿轮啮合力不为0,始终保持轮齿接触,不发生齿轮倒转引起的冲击,保证了栽植臂取秧位置稳定、插秧位置准确和分插机构的运行的稳定性。     

变形椭圆齿轮式扎穴机构设计与工作参数试验优化

针对深施型液态施肥机扎穴机构多参数下动力学性能差等问题,探索多工作参数下的变形椭圆齿轮式扎穴机构动力学变化规律,通过建立变形椭圆齿轮行星轮系的节曲线方程,采用Visual Basic 6.0语言,编写了变形椭圆齿轮式扎穴机构运动学仿真与优化软件,调节变形椭圆齿轮的长半轴长度、变形椭圆齿轮偏心率与变形椭圆齿轮变形系数等相关参数,优化并得到一组机构较优参数。搭建了扎穴机构动力学特性测试试验台,进行动力学特性试验。采用旋转中心复合试验设计方案,以行星架转速和土槽车前进速度为试验影响因素,以太阳轮轴所受扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力为试验影响指标。在试验台上利用扭矩传感器、信号采集仪和DASP-10处理软件,测得太阳轮轴扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力,建立试验影响因素和影响指标的关系模型及响应曲面图,并运用Design-Expert 8.0.10软件对试验数据进行分析。试验结果表明,当行星架转速64.4 r/min,前进速度0.61 m/s时,太阳轮轴扭矩为5.05 N·m,喷肥针受到的拉压力为20.03 N,此时机构动力学性能最优。应用此参数组合进行测试验证,验证了其合理性。该研究结果可保证扎穴机构在多工作参数下工作时,机具具有良好的扎穴性能。     

二级行星轮系第二级太阳轮联合仿真研究

为得到某掘进机截割部二级行星减速器的第二级太阳轮精准的运动和受力情况,利用UG软件建立二级行星轮系模型,结合ADAMS软件对机构进行动力学仿真,得出第二级太阳轮的运动曲线图,同时将仿真所得的载荷谱导入ANSYS中对模型进行瞬态动力学分析,得出第二级太阳轮的应力云图。将第二级太阳轮由刚性体生成柔性体再进行上述联合仿真,得出的结果与前者进行比较。对比结果表明,在柔性体条件下仿真的第二级太阳轮运动更加平稳,振动波动更小;与刚性体仿真相比,刚柔耦合仿真可以真实地模拟第二级太阳轮的动态性能,精确地表示第二级太阳轮运动情况和振动情况。     

免耕播种机行星啮合式防滑地轮设计与试验

免耕播种机地轮滑移造成排种器漏播,影响播种质量。为此提出了一种行星啮合式防滑地轮机构。在对其进行结构与受力分析的基础上,研究了影响地轮性能的因素。对不同型式的地轮在已耕和免耕土壤中进行对比试验表明,行星啮合式防滑工作稳定且具有较小的滑移率。     

基于封闭差动行星齿轮的传动轴设计及分析

封闭差动行星齿轮传动机构是一种新型组合传动机构。这种传动机构除了具有行星齿轮传动的所有优点,还具有功率分流,承载能力大等优点。主要对此传动机构中的高速级太阳轮轴进行设计与分析。首先确定封闭差动行星齿轮的各组成部分,根据已知参数设计轴的结构,然后利用有限元分析软件Simulation对轴进行有限元分析,从而达到优化设计的目的。     

交错轴摩擦轮传动原理及其在移动小车运动分析中的应用

分析了交错轴摩擦轮机构传动的基本原理,解析了交错轴摩擦轮机构特例——轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论关系和设计计算方法,建立了摩擦轮轴向移动方向的判定方法,并利用ADAMS对不同加载条件下轮地交错轴摩擦轮传动关系模型进行了仿真;在此基础上,应用轮地交错轴摩擦轮传动原理分析了基于Mecanum轮的全方位移动小车的运动关系。研究表明,轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论设计计算方法准确,传动有效时,摩擦轮与地接触点的静摩擦力与轮轴线的夹角取决于所加载的载荷,接触点静摩擦力与所加载荷能自适应平衡,摩擦轮轮心的移动速度和沿轮轴向移动速度及支撑轴驱动速度之间的关系不受外载的影响,摩擦轮轮心速度和其沿支撑轴的移动速度与其支撑轴的移动速度之间构成直角三角形关系,摩擦轮的两个速度分别是支撑轴移动速度的余弦和正弦;Mecanum轮的腰鼓形辊子与地面形成的传动关系属于交错轴摩擦轮传动,运用轮地交错轴摩擦轮传动的运动关系理论分析Mecanum轮全方位移动小车的运动可行。     

汇流行星排扭转模型的建立及其固有特性分析

以汇流行星排在综合传动装置中大半径转向条件下的工况为例,建立了改进的汇流行星排纯扭转动力学模型。综合考虑了时变啮合刚度、齿侧间隙、齿轮综合啮合误差、啮合阻尼以及行星轮轴承支承刚度等因素。建立了汇流行星排固有振动模型,并对该模型进行了固有特性分析,通过固有频率及振型的特点将大半径转向条件下汇流行星排振动模式进行了对比分类。     

组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构动力学分析与试验

针对组合式不完全偏心圆-非圆齿轮行星轮系旋转式取苗机构,应用动态静力分析法和动力学方程组序列求解法,建立机构动力学模型,开发出机构动力学分析软件求解模型,计算得到机构链条受力、各齿轮旋转中心和啮合点受力、支座反力的变化规律;建立了机构虚拟样机,加工出机构物理样机,开展机构动力学仿真分析和台架试验,得到两种情况下机构转速为60r/min时支座反力与行星架转角之间的关系,取苗机构理论分析、仿真分析和台架试验所得到的支座反力变化规律基本一致,验证了取苗机构动力学模型的可靠性和动力学分析的正确性;与原取苗机构比较,本文取苗机构样机y方向支座反力的最大幅值和方差分别从155N和1171N2减小为77N和553N2,降低了50.3%和52.7%,表明提出的取苗机构具有比原机构更优的动力学性能。     

深施型液态施肥机扎穴机构优化设

为实现液态施肥机高速作业,设计了一种结构简单、运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构.对该机构进行运动学分析,建立了数学模型,以穴距200mm和入土深度120～150mm为寻优目标,应用Visual Basic 6.0软件编程得出满足机构运动要求的最优参数范围为:喷肥针尖和行星轮轴连线与行星架的初始夹角-45°～-40°、行星架初始角位移40°～50°、喷肥针尖与行星轮轴心距离280～300mm,此时椭圆齿轮长半轴29.364mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25mm.从优化工作参数中选择一组参数设计扎穴机构,应用Pro/E软件进行仿真.结果表明,根据优化参数设计的扎穴机构能够满足穴距和入土深度的设计要求.     

基于ADAMS的NGWN(Ⅰ)型行星减速器的动力学仿真

基于实际使用情况,对传统NGWN(Ⅰ)型行星齿轮结构进行了改进。为了保证改进后结构在运动过程中的稳定性,在SolidWorks软件中建立齿轮系统三维模型,采用ADAMS虚拟样机技术进行运动学和动力学仿真。通过仿真曲线结果可以获得齿轮的角速度和各啮合齿轮间接触力,验证了改进型行星传动的正确性,为NGWN型行星齿轮强度分析和动态特性优化设计提供理论参考。     

基于精确多位姿解析的水稻钵苗移栽机构研究

由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作的位置和姿态要求,确定约束移栽轨迹的3个精确位姿点。将轮系式移栽机构的设计过程分解为开链2R机构(由去除输出齿轮以外的所有齿轮得到)的运动综合和不等速传动比设计两个阶段。基于给定连架杆长度三位置运动生成机构综合方法,建立开链2R机构圆心点(轮系机构的输入点)和圆点(轮系机构的输出点)曲线方程,并求解获得不同杆长时对应圆点和圆心点的位置曲线;拟合带关键点位置信息的期望轨迹,求解基于此轨迹的开链2R机构角位移并分析其单调性,实现机构总传动比的求解与分配;设计七齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构并进行仿真与台架试验。通过与原机构的理论与试验结果对比分析得出,新机构的移栽轨迹回程段与地面的夹角增加到90°,环扣高度增加到68 mm,推苗点与箱体回转中心最低点的距离增加到21 mm,改善了水稻钵苗的移栽质量。     

基于节曲线凸性判别的行星轮系移栽机构解析

为了建立非圆齿轮凸性与理想移栽轨迹之间的直接联系,使行星轮系移栽机构更好地满足作业要求,提出一种基于非圆齿轮节曲线凸性指标的不等速行星轮系机构参数求解方法。根据给定的运动轨迹,建立全局坐标系;将轮系简化为二杆二自由度开链机构（2R机构）,建立基于移栽轨迹的机构运动求解模型,提出非圆齿轮节曲线凸性判定指标,确立轮系中心位置变化范围即解析区域。根据运动学原理,由二杆二自由度开链机构复演理想移栽轨迹,求解轮系传动比,建立不等速传动比计算与分配模型,得到杆长、杆长比、轮系传动比、非圆齿轮节曲线凸性值等移栽机构参数,建立可以形成给定移栽轨迹的移栽机构参数信息图。避免了调试非圆齿轮节曲线的盲目性、优化机构尺寸和结构设计中双臂干涉等问题,为设计可形成特定轨迹的轮系机构提供参考。对几种常见移栽轨迹进行计算分析,以“鹰嘴形”水稻钵苗移栽轨迹为例进行非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构的设计仿真与样机试验,仿真轨迹、试验轨迹与给定理想轨迹基本一致,验证了计算模型的正确性与设计机构的可行性。     

直廓内齿与渐开线齿轮啮合传动计算与噪声试验

提出用直线齿廓替代内齿轮的渐开线齿廓,使渗碳淬火后的内齿轮易于成形磨齿.利用齿面接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)技术,研究分析直廓内齿轮与渐开线齿轮啮合的受力状态、齿间载荷分配、传动误差.通过台架试验,采集渐开线内齿轮行星减速器和直廓内齿轮行星减速器在不同转速和载荷下的噪声,进行对比分析,研究直廓内齿轮传动的动态性能.直廓内齿轮传动有"修缘"的特点,承载下的传动误差波动比空载小得多.     

旋转式分插机构非圆齿轮参数反求法求解

通过测量旋转式分插机构中非圆齿轮的齿顶圆数据,利用反求设计法求解了机构中的非圆齿轮节曲线和齿轮系中心距.并通过人机交互图形软件对旋转式分插机构的秧爪运动轨迹进行了动态仿真,验证了设计的非圆齿轮行星轮系旋转式分插机构满足农艺要求,同时进行了机构参数的优化设计.     

偏心—椭圆齿轮行星轮系栽植装置动力学优化与试验

为获得偏心-椭圆齿轮行星轮系栽植装置最优的机构参数,在建立其动力学分析模型的基础上,以一个作业循环中支座垂直方向所受作用力的峰值力和波动最小为目标建立其动力学优化模型。为验证所建立的动力学分析模型的可靠性,以该装置满足理想栽植要求的非劣解集为约束条件,运用所建立的动力学优化模型优化得到该装置最优的机构参数,进而基于最优机构参数搭建试验台进行动力学特性测试,测得了该栽植装置在工作转速为40 r/min时一个工作循环中支座垂直方向受力与行星架转角的关系,通过试验结果和理论结果的对比分析,表明其动力学分析模型是可靠的,可为其动力学优化提供可靠数学模型。     

常见的凸封闭节曲线非圆齿轮副设计

根据非圆齿轮的啮合原理,针对椭圆、偏心圆和巴斯噶蜗线等几种常见的凸封闭节曲线及其共轭的非圆齿轮,推导了节曲线的计算公式,并可利用计算机进行精确求解和某些特性参数的修正计算。对三类齿轮副的传动性能和设计制造方面的优缺点进行了对比分析,为其后续设计和制造提供依据。     

螺旋锥齿轮啮合热特性分析

在对螺旋锥齿轮啮合方程进行分析的基础上,采用“自底向上”的实体建模方法和八节点六面体等参元,建立其三齿的有限元分析3-D模型,并基于热传导理论,建立了螺旋锥齿轮啮合的本体稳态温度场;由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了螺旋锥齿轮啮合过程热应力和热变形。结果表明,螺旋锥齿轮副多齿啮合时,其中一个齿的啮合中心处稳态温度较高;最大热应力与热变形不在啮合中心,而是分别在靠近啮合中心的齿根和齿顶部位。