采棉头齿轮箱中间轴系统的建模及有限元分析

箱 变 速传 到 采棉 头 滚筒 和 摘 锭 上 。
采 棉 头齿 轮 箱 中 间 轴 系 统 的 主 要 作 用 是 传 递 电 动机 的动 力 ， 把动力 传递给 采摘滚筒 和摘锭 ， 保 证 采 棉机 的正 常工 作 。中 间轴 的结 构 参 数 设 计 、 加 工 制 造
率增大 ， 传递给离合连接 盘扭矩 增大 ， 此时轴 向分力 增 大 。 当轴 向分 力 大 于 正 常 工 作 弹 簧 压 紧 力 时 ， 离 合
２ ０ ｌ ３年 １ ２月
农 机 化 研 究
第 １ ２期
采 棉 头 齿 轮 箱 中 间 轴 系 统 的 建 模 及 有 限 元 分 析
朱 洪 ，魏 敏 ，张 宏 文 ，张 圆生 ，张 智 明
（ 石 河 子 大 学 机 械 电 气 工 程 学 院 ，新 疆 石 河 子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ）
用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ软件 对 采棉 头 齿 轮箱 中间轴 系 统 进 行 三 维数字 建模 ， 可 以更 方便 设 计 人员 利 用 其 Ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｒ直 观地 修 改 。
２ ． １ 零件 的三 维数 字建模
下， 受力 的不稳 定 及 突 变 都 会 引 起 中间 轴 的 失 效 。一 旦 中 间轴 发生 失效 断裂 ， 就 会影 响 到 中 问轴 上 其 零 部件 的正 常 工 作 状 况 ， 降 低 中间 轴 系 统 工 作 精 度 ， 缩
校 核 有霞 要 指 导 意 义 。
关键 词 ：采棉 头 ；中间轴 ；Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ；Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ；有限元分析
中 图 分 类 号 ：￥ ２ ２ ５ ． ９ １ １ ； Ｓ １ ２ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ ０ ２ ４ — ０ ４
摘
要 ： 针 对 中间 轴 系统 在 传 动 过 程 中 中间 轴 的失 效 问 题 ， 在 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ环 境 下 建 立 中 间轴 系 统 的三 维 数 字 模
型， 并 对其 进 行 虚 拟装 配 和 干 涉 检查 。应 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ有 限 元 静 态 分 析 方 法 ， 通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ求 解 器 ， 分 析 出 中间轴 在 正 常 工作 状 况 下 的应 力 云 图 和 位移 云 图 。研 究 结 果 表 明 ： 中间 轴 的应 力 主 要 集 中在 轴 的边 缘 （ 与 主 动 齿 轮 接触 的地 方 ）， 应 力 的 大小 和 分 布情 况 可 直 观 地 从 后 处 理 图 中 看 出。此 分 析 结 果 对 采 棉头 中 间 轴 的 设 计 和
中间轴 是 采摘 头 系 统 的 主 要 １ 作 部 件 ， 其 主要 作 用是 支 撑 齿 轮 与轴 承 等 零 部 件 ， 以 及 传 递 运 动 和 动
力 。 中间轴 的 三 维 数 字 建模 需 要 根 据 中 问 轴 的不 同
１ 中间轴系统的工作原理
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ － ０ ５
的动 力增 大 ， 需 要 电 动 机输 出更 大 的 功 率 。大 齿 轮 功
和技 术 改 进 ， 机 采棉 含 杂 率 问 题 和 棉 花 质 量 等 级 问 题
已基 本得 到 解 决 。 中 间 轴 系 统 是 采 棉 机 传 动 系 统 的 重 要部 件 ， 其 作 用是 把 电动 机 动 力 经 中间 轴 系 统 齿 轮
连接 盘 脱 开 ， 大齿 轮 空 转 ， 切断动力传递 ， 保 护 小 齿 轮 及 后 面 的传 动 装 置 ， 离合连 接盘脱 开 ， 起 到 过 载 保 护
的作用 。
工 艺流 程 及装 配 时 的精 度 都 会 影 响 中 间轴 的 可靠 性 。
在 工作 过 程 中 ， 采棉 机 中 间轴 所 受 的应 力 是 随 采 摘 滚 筒 负 载 大小 变化 的交 变 应 力 ， 如 果 中 间轴 长 时 间处 在 交 变 应 力 的作 用 下 ， 容易产生疲 劳破坏 ， 而 且 破 坏 部 位 常 发 生在 应 力集 中 的部 位 。 因 此 ， 在 正 常 工 作 状 况
短 其 它零 部 件 的 使 用 寿 命 。 为 此 ， 针 对 以上 问 题 ， 应 用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 三 维数 字 建 模 、 虚拟装配和 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ —
ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ有 限 元软 件 ， 对 采 棉 机 中 间轴 系 统 中 间 轴 进 行 有 限元仿 真分 析 。
０ 引 言
我 国作 为 棉 花生 产 大 国 ， 随着 采 棉 机 的广 泛 推 广
根据 研 究 可知 ， 压力 弹簧 是 通 过 一 定 预 压 紧源自文库 装
配在 中间 轴 系统 中 ， 大 齿 轮 的 作用 是 把 电 动 机 的 动 力
传递 给 中问 轴 和 摘 锭 ， 并带 动离合 连接盘运 动 ， 离 合 连 接盘 再 带 动小 齿轮 转 动 ， 小 齿 轮 把 动 力 传 递 给 采 摘 滚 筒 。 当采 摘滚 筒 出 现 堵 塞 或 负 载 过 载 时 ， 滚 筒 所 需
部位 设 定基 准 面 进行 拉 伸 、 切除 、 圆角 、 倒 角 和 钻孑 Ｌ 等 特征 指 令 ， 进 行 二维 数 字 建 模 。 中间 轴 的 三 维 建模 如
２ 中 间轴 系统 的数 字 建 模
Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ三维设 计 软 件 主要 采 用 参 数 化 和 特 征
造 型 技 术进 行 建模 ， 能方便 、 快 捷 地创 建 和 修 改 大 量 复杂 形状 的实 体 ， 从 而 可 大 大 缩 短 零 件 设 计 周 期 。运