NuVinci无级变速器的特性分析、试验及应用研究
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随着现代科技及工业化的发展,机械无级变速器因其具有结构简单、传动平稳、工作可靠的优点,得到了越来越广泛的应用,同时各生产领域对无级变速器的要求也愈来愈高。针对现有水稻田间育秧播种器播种量调节过程繁琐,调节量不易控制的问题,本文在研究分析NuVinci无级变速器(原型为Free-Ball)机械特性的基础上,提出了一种基于机械无级变速器的播量调节传动方案,并对其进行了虚拟样机仿真。本文的主要研究内容及结论如下:1)对NuVinci无级变速器的变速传动机构进行了运动学和动力学分析。通过建立数学模型,对其传动比、变速比、承载功率、滑动率、机械效率等机械特性与结构参数之间的关系进行理论研究,并利用MATLAB编程语言得出了各结构参数、材料属性对机械特性影响的三维曲面图,为Free-Ball型无级变速器的结构参数选取打下了基础;2)对NuVinci无级变速器的调速机构进行了分析,针对其槽轮轮廓的设计提出了一种基于无级变速器输出传动特性曲线的槽轮轮廓反求设计方法,并根据田间育秧播种器的设计要求进行了实例设计;3)基于VB.net和UG软件对NuVinci无级变速器进行了参数化变形设计,为Free-Ball型无级变速器变速传动机构的参数化、系列化设计打下了基础;4)利用ADAMS仿真软件对NuVinci无级变速器进行虚拟样机仿真实验,针对不同的调速情况及负载与否进行运动学仿真分析;5)研制了无级变速传动试验台,在不同传动比情况下对其传动效率随负载及速度变化的机械特性进行了试验研究,试验结果表明:该无级变速器的传动效率随传动比的变化而发生改变且在等速传动时达到最大值;在结构参数选取R0=15m m, Rc=20mm时,最大承载转矩在15N m,进一步验证了理论分析的正确性。6)在上述研究分析的基础上,通过对现有水稻田间育秧播种器的播量调节原理进行分析,提出了基于Free-Ball型无级变速器变速传动的播量调节改进方案,并利用UG软件完成了虚拟样机的装配。对现有的播量调节装置与无级变速传动播量调节方案进行分析比较,结果表明无级变速传动播量调节方案不仅大大简化了播种器播种量调节装置的结构和操作程序,而且也有效地提高了播种密度的连续性和均匀性,能较好的适应不同播种密度的农艺要求。
摘要 | 第4-6页 |
Abstract | 第6-7页 |
第一章 绪论 | 第12-18页 |
1.1 引言 | 第12页 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 | 第12-16页 |
1.2.1 无级变速器的分类 | 第12-13页 |
1.2.2 国内外机械无级变速器的发展现状 | 第13-16页 |
1.2.3 机械无级变速器的发展趋势 | 第16页 |
1.3 论文的研究目的及意义 | 第16-17页 |
1.4 论文的主要研究内容 | 第17页 |
1.5 本章小结 | 第17-18页 |
第二章 NuVinci 无级变速器机构的运动学、动力学分析 | 第18-30页 |
2.1 基本结构及工作原理 | 第18页 |
2.2 运动学分析 | 第18-20页 |
2.2.1 名义传动比 | 第18-19页 |
2.2.2 传动比特性分析 | 第19-20页 |
2.3 动力学分析 | 第20-23页 |
2.3.1 力矩分析 | 第20-21页 |
2.3.2 碟簧所需提供的压力分析 | 第21-22页 |
2.3.3 初始点接触情况下的接触应力 | 第22-23页 |
2.4 滑动率与传动效率分析 | 第23-29页 |
2.4.1 滑动率 | 第23-26页 |
2.4.2 节点偏移量 | 第26-27页 |
2.4.3 效率计算 | 第27-29页 |
2.5 本章小结 | 第29-30页 |
第三章 调速机构的设计及槽轮工作廓线的反求计算 | 第30-36页 |
3.1 无级变速器的调速机构 | 第30页 |
3.2 NuVinci 无级变速器的调速机构工作原理 | 第30-31页 |
3.3 槽轮机构的槽轮轮廓反求计算 | 第31-33页 |
3.4 行星齿轮调速机构的计算 | 第33-34页 |
3.5 应用于水稻播种机的调速机构的设计计算 | 第34-35页 |
3.6 本章小结 | 第35-36页 |
第四章 NuVinci 无级变速器分析软件的开发与实现 | 第36-42页 |
4.1 分析软件概述 | 第36-38页 |
4.1.1 软件开发的背景和意义 | 第36页 |
4.1.2 无级变速传动机构人机一体化系统的构建 | 第36-37页 |
4.1.3 软件的人机交互界面及功能 | 第37-38页 |
4.2 软件功能介绍 | 第38-41页 |
4.2.1 软件界面介绍 | 第38-39页 |
4.2.2 软件主要功能介绍 | 第39-41页 |
4.3 本章小结 | 第41-42页 |
第五章 基于 UG 和 VB.net 的 NuVinci 无级变速传动机构参数化设计 | 第42-50页 |
5.1 应用软件及技术简介 | 第42-43页 |
5.1.1 UG 简介 | 第42页 |
5.1.2 VB.net 简介 | 第42页 |
5.1.3 参数化设计概述 | 第42-43页 |
5.2 无级变速传动机构的参数化变形设计 | 第43-45页 |
5.2.1 设计方法 | 第43页 |
5.2.2 设计思路 | 第43-44页 |
5.2.3 无级变速传动机构的参数分析 | 第44-45页 |
5.3 基于 UG 对无级变速传动机构的实体建模和虚拟装配 | 第45-46页 |
5.4 基于 UG/Open 和 VB.net 的定制专用菜单界面 | 第46-49页 |
5.4.1 定制菜单界面 | 第46-47页 |
5.4.2 接口函数的编写 | 第47-48页 |
5.4.3 定制专用的友好用户界面 | 第48-49页 |
5.5 本章小结 | 第49-50页 |
第六章 无级变速传动机构虚拟样机仿真实验 | 第50-60页 |
6.1 ADAMS 简介 | 第50页 |
6.2 ADAMS 与 UG 的数据交换 | 第50-51页 |
6.3 无级变速传动机构虚拟样机模型的建立 | 第51-54页 |
6.3.1 模型的简化 | 第51页 |
6.3.2 虚拟样机仿真前模型处理 | 第51-52页 |
6.3.3 添加约束、载荷及驱动 | 第52-54页 |
6.3.4 ADAMS 系统模型检验 | 第54页 |
6.4 虚拟样机运动学仿真实验 | 第54-59页 |
6.4.1 干式摩擦仿真实验 | 第54-57页 |
6.4.2 湿式摩擦仿真实验 | 第57-59页 |
6.5 本章小结 | 第59-60页 |
第七章 NuVinci 无级变速器运动学试验台的研制与试验 | 第60-69页 |
7.1 无级变速传动试验台的设计 | 第60-62页 |
7.1.1 机械部分 | 第60-61页 |
7.1.2 数据采集处理部分 | 第61-62页 |
7.2 试验台的搭建及试验设备选择 | 第62-64页 |
7.2.1 试验台的搭建及工作原理 | 第62页 |
7.2.2 试验台各试验设备的选择 | 第62-64页 |
7.3 试验数据的采集及处理 | 第64-68页 |
7.3.1 试验数据采集 | 第64-68页 |
7.3.2 试验数据结果分析 | 第68页 |
7.4 本章小结 | 第68-69页 |
第八章 无级变速器在水稻田间育秧播种机上的应用研究 | 第69-77页 |
8.1 现有水稻播种机械的问题分析 | 第69-70页 |
8.2 无级调速播量调节方案的提出 | 第70-71页 |
8.2.1 2BD-188 型水稻田间育秧播种机的工作原理 | 第70-71页 |
8.2.2 新型播量调节方案 | 第71页 |
8.3 无级变速调速机构结构参数的确定 | 第71-72页 |
8.4 整机虚拟装配 | 第72-76页 |
8.4.1 零件的三维建模 | 第72-75页 |
8.4.2 整机装配 | 第75-76页 |
8.5 本章小结 | 第76-77页 |
第九章 总结与展望 | 第77-79页 |
9.1 总结 | 第77-78页 |
9.2 展望 | 第78-79页 |
参考文献 | 第79-82页 |
致谢 | 第82-83页 |
附录 | 第83页 |
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