基于ADAMS的采棉机变速箱动力学研究_马安帮.pdf
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1、安徽科技学院学报,():收稿日期:基金项目:安徽省自然科学基金面上项目();机械传动国家重点实验室开放课题();安徽省科技重大专项()。作者简介:马安帮(),男,安徽宿州人,硕士研究生,主要从事机械结构设计及齿轮传动研究。通信作者:李同杰,教授,:。基于 的采棉机变速箱动力学研究马安帮,苏阔,李同杰,孙尚贞(安徽科技学院 机械工程学院,安徽 凤阳 ;重庆大学 机械传动国家重点实验室,重庆 ;蚌埠行星工程机械有限公司,安徽 蚌埠 )摘要:目的:研究采棉打包一体机变速箱斜齿轮副在不同工况下啮合传动的动力学特性,为基于斜齿轮的采棉机变速箱研究,提供动力学仿真分析参考。方法:首先根据采棉机变速箱工况,
2、选择输出扭矩最大的啮合齿轮副,建立其三维模型并正确装配,然后使用 进行齿轮啮合的动力学仿真分析,根据仿真结果绘制种工况下总啮合力时间应力对比曲线图。结果:在动力学仿真分析下,啮合齿轮副的输出转速、各个方向啮合分力与总啮合力与理论计算基本一致;输入转速越大,输出斜齿轮的总啮合力的周期性波动范围越大。结论:斜齿轮传动具有周期性啮入啮出的特性,斜齿轮副的刚度激励程度比直齿轮副更加平稳;在输入扭矩一致时,总啮合力的极差扩张幅度和输入转速增长幅度基本一致;采棉机变速箱应尽量避免齿轮的高转速传动,避免疲劳破坏的状况发生。关键词:采棉打包一体机;齿轮副;动力学模型;啮合特性中图分类号:文献标志码:文章编号:
3、()开放科学(资源服务)标识码():,(,;,;,):,:,:,:,:;采棉打包一体机需要快速的行走速度和较大的牵引力,并经常进行大角度的爬坡。采棉打包一体机整机传动系统中的前桥传动系统,是使用行走马达带动大速比的变速箱,变速箱通过左右半轴连接轮边减速机,轮边减速机输出端连接车轮实现整机驱动。目前,采棉机的行车制动集成在变速箱输出端,采用大速比的变速箱,输出扭矩更大,需要更大的制动扭矩,保证制动距离。为使小速比的变速箱和现有采棉机配套使用并减少其行车制动距离,采用小速比采棉机变速箱配合大速比的轮边减速机的方案,能够满足设备高速行走和较大的牵引力要求,同时具有开发周期短,开发成本和开发风险低的优
4、点。动力学分析能够实现工况匹配设计,在分析执行机构的各零件的运转情况的同时也能了解不同机构的动态啮合力的变化情况,并通过理论计算验证仿真结果的正确性,分析不同工况下齿轮的冲击特性,观察转速与负载变化对齿轮啮合冲击力的影响。为研究采棉机变速箱齿轮的啮合特性,了解不同工况下变速箱齿轮副的啮合力变化情况,对变速箱齿轮副进行动力学分析。首先建立动力学仿真模型,再利用动力学软件并设置正确的连接关系与接触参数,加载不同的转速和负载,模拟种不同工况下的齿轮运动情况。验证理论研究方法的正确性,研究不同工况下采棉机变速箱齿轮的角速度和啮合力变化规律,为基于斜齿轮的采棉机变速箱动力学分析提供参考。工况参数计算六行
5、停车换挡采棉打包一体机变速箱拥有田间和公路个机械挡位,整机采用二级圆柱斜齿轮进行动力传输,整机动力由输入轴从动轴输出轴依次进行动力传递,并通过从动轴上的同步器在停车时对六行停车换挡采棉打包一体机的田间和公路档位进行选择,六行停车换挡采棉打包一体机变速箱动力传递路线如图所示。为研究六行停车换挡采棉打包一体机变速箱齿轮在种工况下的运行情况,选择对六行停车换挡采棉打包一体机变速箱的输出端啮合齿轮副进行种工况下的动力学分析,根据变速箱的额定输入扭矩、额定输入转速、速比情况,计算采棉机变速箱在不同挡位下匀速行驶时,从动轴的转动角速度和输出轴的转动阻尼,变速箱的额定输入扭矩、额定输入转速、速比情况如表所示
6、。第 卷第期马安帮,等:基于 的采棉机变速箱动力学研究图动力传递路线 表变速箱设计参数 工况额定输入扭矩()额定输入转速()一级传动比总传动比田间挡 田间挡 公路挡 公路挡 根据设计参数,计算从动轴的转动角速度和输出轴的转动阻尼。()其中,为输出轴转动阻尼扭矩,为总传动比,为额定输入扭矩。()其中,为从动轴转速,为输入转速,为一级传动比。将表的数据分别带入式()和式()中,可以得到种工况下从动轴的转动角速度和输出轴的转动阻尼,将得到的角速度转换为弧度制,最终结果汇总如表所示。表计算结果 工况输出轴阻尼()从动轴转速()田间挡 田间挡 公路挡 公路挡 基于以上数据基础,对采棉机变速箱进行动力学分
7、析。建立斜齿轮啮合副 软件主要用于三维制图、建模,常被用于复杂的三维模型设计。在进行变位齿轮的设计、绘制时,设置输出斜齿轮的齿数、模数、压力角、螺旋角、变位系数等参数,最终完成整个零件的模型绘制。表是输出斜齿轮及其啮合零件的齿形参数,输出斜齿轮和从动轴的三维实体模型如图所示。安徽科技学院学报 年表齿形参数 名称齿数模数压力角变位系数螺旋角输出斜齿轮 右旋 从动轴 左旋 图输出斜齿轮三维模型 图从动轴三维模型 动力学仿真设置在 和 软件中,使用 ()接口完成数据转换,基于此数据转换基础在 中建立的动力学仿真模型如图所示。图输出斜齿轮虚拟模型 第 卷第期马安帮,等:基于 的采棉机变速箱动力学研究
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