高速插秧机HMT变速系统的研究与设计

【摘要】高速水稻插秧机的变速系统直接影响插秧机的动力性能、燃油性能与换挡操作的便捷性。液压机械无级变速系统（即HMT）把液压功率流与机械功率流形成并联的传动形式，液压调速机构传递一部分发动机的输出功率，机械减速机构传递一部分，该变速系统充分利用了机械传动的高效率特点和液压无级调速的特点，提高了高速插秧机的工作性能。利用液压机械无级变速系统来实现机器的无级变速传动，可以简化传动结构，满足高速插秧机所需的无级调速、前进与倒退等要求，而且操作简单。本文研究了液压机械无级变速系统的传动特性，设计了与高速水稻插秧机相匹配的液压机械无级变速系统，并对其行星排的结构进行了优化。主要研究工作如下：1）综述了国内外液压机械无级变速装置的发展和研究现状，分析了国内外高速插秧机用变速装置的类型和特点。2）在分析研究液压机械无级变速器12种传动方案的速度特性、功率特性和机械效率特性的基础上，确定了高速插秧机的变速装置采用分矩汇速式液压机械无级变速系统，并根据插秧机的功能和要求，设计了HMT传动系统的变速机构、换挡机构和株距调节机构。3）以高速插秧机液压机械无级变速系统（HMT）的行星排体积最小或重量最轻为优化目标，以行星排的结构参数、强度条件和传动比三个方面为约束条件，利用序列二次规划法（SQP法），结合MATLAB软件的优化工具箱对HMT的行星排进行结构优化，优化设计后的HMT行星排重量明显减轻。4）对设计的液压机械无级变速系统（HMT）的行星排结构进行了静力学分析，为后续的结构力学分析奠定了基础。5）利用三维绘图软件对高速插秧机的液压机械无级变速系统进行建模、装配、运动干涉检测和运动仿真，验证三维模型的合理性；将UGNX中建立HMT模型导入到ANSYS软件中，结合有限元的理论，分别对HMT中的轴、齿轮与箱体进行有限元分析，校核了箱体的受力和变形、轴的强度和刚度、齿轮的齿根弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。
【作者】李明杰；
【导师】李革；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】高速水稻插秧机；液压机械无级变速器(HMT)；静液压无级变速器(HST)；有限元；序列二次规划法；优化设计；

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