仿生球形凹坑表面形态对旱地洋葱插秧机高速齿轮动力学特性的影响分析

分插机构中高速齿轮的传动性能直接影响着旱地洋葱插秧机的插秧精度与使用寿命。以工程仿生学和有限元理论为基础,为实现齿轮的参数化建模,在SolidWorks软件中建立了高精度齿轮模型,运用ANSYS Workbench软件分析了仿生球形凹坑表面形态齿轮的动力学性能。通过对普通齿轮和仿生球形凹坑表面形态齿轮(仿生齿轮)进行模态分析及静力学分析,分别计算出前10阶固有频率及振型,同时分析了其接触应力与应变状态,并用nCode软件对仿生齿轮和普通齿轮进行了疲劳寿命分析。结果表明,相对于普通齿轮,仿生齿轮的各阶最大振幅更小,其固有频率数值和范围明显减小,整体趋势更加平稳。仿生齿轮可改善接触应力分布状态,减小接触应力,还能存储磨屑并形成局部油池,从而降低齿轮的磨损程度。仿生齿轮的最大疲劳损伤和最小疲劳寿命相对于普通齿轮分别减小了27.64%和增大了38.16%,有效改善了齿轮的力学性能,提高了齿轮传动的可靠性和使用寿命。