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玉米收获机无级变速机构仿真分析与优化设计

刘帆  
【摘要】:鉴于我国目前玉米机收率水平的低的现状,近几年来国家把提高玉米机收率作为了一个重点,对玉米收获机械的补贴力度逐年加大,这使玉米收获机进入了一个快速发展时期,机型也有背负式向自走式发展。玉米收获机在快速增长发展的同时也暴露了一些问题,现在市场上的自走式玉米收获机为了提高动力性与使用性大部分都用橡胶带式无级变速器,这就对无级变速器的使用性能及可靠性提出了很高的要求,为了解决实际应用过程中暴露的一些问题,运用三维制图软件UG与多体动力学分析软件ADAMS相结合来分析优化玉米机无级变速系统变得非常有意义。 UG作为三维数字软件中佼佼者,功能十分强大,它可应用于产品全过程开发,UG是集成CAD/CAE/CAM为一体三维数字软件,它的应用在机械制造领域十分广泛。 ADAMS作为一款多体系统力学分析软件是界上应用最广泛的系统力学分析软件之一,世界上知名的汽车制造商和汽车部件供应商大部分都用到它。 本论文阐述了我国玉米机发展趋势,在对玉米机用无级变速器问题提出的基础上,阐述问题解决方案和必要性。为了后边问题的解决还介绍了UG三维数字设计软件的特点和应用步骤,并在阐述多体动力学基础上对多体动力学分析软件ADAMS做了简单介绍,介绍了它的基本特点与算法。 本论文在分析CVT传动原理的过程中了解扭力凸轮机构的作用,给出了基本的几何关系式,并推导了运动学关系既变速轮直径变化与皮带盘轴向位移之间的数学关系式。为了后边ADAMS解决问题的应用本文还给出了玉米机无级变速机构的力学方程,重点分析了V带打滑的临界条件,主、被动变速轮的轴向压力关系式,扭力凸轮机构的力学方程式等。 本论文在用ADAMS来分析动力学特点的基础上对玉米无级变速器进行了简化,并用UG建立了玉米无级变速机构的简化模型,在简化模型中主、被动变速轮被简化为四个相同的皮带盘,这为UG建模和ADAMS分析提供了很大的方便。UG建立完成后导入ADAMS/View环境,并将皮带进行柔性化,然后对变速轮施加驱动和力,通过上述工作获得能在ADAMS环境中运行的玉米无级变速机构虚拟样机模型。同时本文还选取了CVT传递扭矩最大且传动比最小的情况下对虚拟样机进行运动仿真,并运用STEP函数来改变扭力凸轮角度大小、扭力凸轮直径大小、获得传动比恒定且传递扭矩一定的情况下扭力凸轮角度、半径的大小及压缩弹簧不同的刚度分别对轴向压力的影响关系图,通过对仿真结果进行分析并结合实际问题对CVT部分参数进行调整,然后再对调整参数后的CVT机构进行仿真分析。 本文生产、学习与研究相结合,用理论与经验来分析、研究问题,直接与生产实践相联系,可以指导生产实践,并为玉米收获橡胶带式无级变速系统的改进提供解决方向。本文中建立的橡胶带式无级变速分析模型对玉米机无级变速系统的设计、开发、性能评价有现实的实际意义,对玉米机无级变速器设计、开发、性能问题的解决、生产、试验等都更具有指导性。 本文是将UG与ADAMS相结合,并第一次应用到玉米收获机橡胶带式无级变速系统的优化设计中,这是一次大胆的探索,将为今后玉米收获机橡胶带式无级变速系统的设计分析开辟一个方向。


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