开沟作业机组组合传动系统设计及机理分析

摘要

苹果是我国水果产业结构中重要组成部分，随着经济的快速发展，苹果产业在农民增收方面越来越凸显，同时提高了地方农业经济效益。开沟施肥在林果业有着举足轻重的作用，施肥量是否合理直接影响着果实的产量及质量。本文根据矮砧密植苹果园（保定顺平三优园）的开沟园艺要求，通过对开沟作业机组组合传动的设计以实现果园拖拉机爬行速度开沟作业。
　　1.依据矮砧密植苹果园栽培模式和果园开沟施肥的园艺要求，针对开沟作业机组组合传动系统总体设计:开沟作业机组包括拖拉机和开沟机，确定开沟机组组合传动的结构方案，即开沟作业机组组合传动结构分别为带传动、齿轮传动及链条传动;依据不同的作业工况设计开沟机变速箱传动路线，并初步计算确定开沟机变速箱传动比为27.83，采用Matlab对变速箱轴中心距之和最小进行优化设计，并依据优化结果建立开沟机三维模型，理论上实现了在矮砧密植苹果园爬行速度开沟施肥作业。
　　2.建立齿轮传动系统仿真模型，利用ADAMS仿真分析，通过对各级齿轮传动的仿真分析可知:高速轴齿轮传动过程中冲击力比较大，需要进一步有限元分析。
　　3.齿轮传动效率高且传动比较准确，齿轮传动是组合传动系统的关键部分，运用ABAQUS软件对齿轮传动系统进行有限元分析，分析表明:在齿轮啮合过程中，使用20GrMnTi材料可以满足齿轮接触疲劳与弯曲疲劳强度要求，安全系数达到1.3，且齿轮传动过程中最大弯曲疲劳应力发生在齿轮1根部65779节点，齿轮最大接触应力发生在齿轮1的73091节点，初步确定齿轮传动系统的结构模型的正确性。
　　4.在组合传动过程中，如果齿轮的工作转速与其本身结构的临界转速一致或者接近，则齿轮传动系统会发生共振现象，在组合传动设计过程中要避免齿轮传动的共振，保证组合传动系统的使用寿命。利用ABAQUS分析齿轮传动系统的结构振型和频率，通过求出临界转速与激振频率，校核齿轮在工作状态不会发生共振现象，验证齿轮传动系统的合理性。
　　5.样机试验数据表明:组合传动系统设计合理，满足果园开沟施肥园艺要求。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究意义

1．3 开沟机研究的国内外现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 课题主要内容及研究方法

2 开沟作业机组组合传动系统设计

2．1 果园开沟作业机组介绍

2．2 果园开沟施肥作业的要求

2．3 组合传动系统设计方案

2．3．1 组合传动系统结构方案

2．3．2 开沟机及土壤的基本参数

2．3．3 组合传动路线的确定

2．3．4 总传递比的设计

2．3．5 传递比分配方案

2．4 数学模型的建立与优化

2．4．1 MATLAB介绍

2．4．2 优化方案的任务

2．4．3 设计变量的选择及目标函数

2．4．4 约束条件的建立

2．4．5 约束函数的建立

2．5 MATLAB优化求解

2．6 优化结果的数据分析

2．7 本章小结

3 基于ADAMS齿轮传动系统动态仿真

3．1 ADAMS软件简介

3．2 传动系统仿真分析

3．2．1 建立约束条件及载荷

3．2．2 仿真分析结果

3．3 本章小结

4 齿轮传动接触和弯曲应力有限元分析

4．1 ABAQUS软件简介

4．2 齿轮接触应力的有限元计算

4．2．1 非线性有限元理论

4．2．2 接触应力有限元分析

4．2．3 处理结果与分析

4．3 齿轮弯曲应力有限元分析

4．3．1 弯曲应力校核理论

4．3．2 弯曲应力有限元计算

4．4 本章小结

5 齿轮传动系统I临界转速及模态分析

5．1 模态分析理论

5．1．1 有限元模态理论

5．1．2 有限元建模原则

5．2 齿轮传动系统模态分析

5．2．1 建立三维实体模型

5．2．2 建立有限元模型

5．3 数据分析与处理

5．4 低速轴传动系统分析

5．5 本章小结

6 机组组合传动系统的性能试验

6．1 样机试验目的及方案

6．2 数据采集及分析

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢

附录