自走式单轨道山地果园运输机轨道齿条齿形研究

发布时间：2020-05-26 00:45

【摘要】：我国是柑橘等水果种植大国,柑橘作为栽培面积、产量均居全球之冠的水果,多种植在呈陡坡梯田状的山地上,因而柑橘果品及物资运输十分困难。华中农业大学在国家现代农业(柑橘)产业技术体系支持下自主研发并推广应用了单轨道山地果园运输机。该运输机机型小巧,运载能力强,可在复杂的地形铺设,能够较好满足使用要求。为提高该运输机的性能,本课题对其轨道齿条齿形进行了研究,为该运输机的轨道结构优化设计提供参考。本研究以单轨道山地果园运输机及轨道齿条为研究对象,设计了不同齿形的轨道齿条,综合运用三维建模软件Pro/E及动力学仿真软件ADAMS/View建立了单轨道山地果园运输机驱动轮与轨道齿条啮合的虚拟样机模型,对不同齿形条件下的单轨道山地果园运输机进行了力学性能仿真与分析,并搭建试验台架进行力学性能试验。同时对驱动轮与不同齿形齿条啮合时的运输机振动平顺性进行了研究分析,并在试验台架上开展运输机振动平顺性试验,得到相关结论。本文的主要研究内容与结论简述如下:(1)基于动力学理论建立了运输机驱动轮与轨道齿条啮合的动力学模型,并设计、加工制造了链轮齿形齿条、销轮齿形齿条、摆线齿形齿条等。(2)基于动力学理论及Hertz理论的Impact函数模型,建立了运输机驱动轮与轨道齿条啮合的虚拟样机模型。选取齿条齿形、轨道坡度、驱动轮转速为考察因素,设计虚拟正交试验,得出影响运输机作业力学性能的主次顺序为齿条齿形轨道坡度驱动轮转速,且在相同条件下链轮齿形齿条性能最优。(3)对运输机进行了力学性能试验,以运输机驱动轮旋转角速度、轨道坡度、齿条齿形为考察因素,以驱动轮与不同齿形齿条啮合时所需提供的驱动扭矩为评价指标,探究齿条齿形对单轨道山地果园运输机力学性能的影响,得到在相同条件下驱动轮与链轮齿形齿条啮合时的驱动扭矩最小,且波动幅度最小。在驱动轮旋转角速度为+88.08 rad/s、轨道坡度分别为+0°、+6°、+12°、-0°、-6°、-12°时,驱动轮与链轮齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值较驱动轮与圆弧齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值分别减小33.82%,33.45%,21.59%,35.55%,27.24%,30.43%。(4)搭建了单轨道山地果园运输机振动平顺性试验台架,并开展相关的振动平顺性试验,试验结果表明运输机在水平轨道上行驶、上坡、下坡时,驱动轮与链轮齿形齿条啮合时在三个方向上同时具有较好的振动平顺性,而驱动轮与销齿齿形齿条啮合时运输机前后跳动、上下跳动较大,驱动轮与圆弧齿形齿条啮合时运输机左右跳动较大。(5)链轮齿形齿条综合性能最优,运输机与链轮齿形齿条啮合时具有良好的力学性能及振动平顺性,较其他齿形齿条更适宜用于单轨道山地果园运输机的轨道运输中。本研究为单轨道山地果园运输机轨道的结构优化设计提供了参考。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S229.1

【参考文献】