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目前，雖然稻麥兩熟種植地區(qū)各級(jí)政府十分重視和強(qiáng)調(diào)秸稈還田，有的地方還將秸稈還田寫(xiě)進(jìn)了地方法規(guī)。但是，一到收獲季節(jié)，絕大多數(shù)秸稈還是被農(nóng)民偷偷燒掉，這種焚燒秸稈的掠奪性行為致使土壤越燒越板、越燒越瘦，嚴(yán)重地制約著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)焚燒秸稈也嚴(yán)重地污染了環(huán)境，導(dǎo)致高速公路撞車(chē)頻繁以及飛機(jī)不能按時(shí)起飛，這均成為收獲季節(jié)各大新聞媒體的熱點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全國(guó)焚燒秸稈6億t，相當(dāng)于2億t化肥的氮含量付之一炬。究其原因是至今尚未有一整套行之有效的農(nóng)業(yè)機(jī)械化秸稈還田生產(chǎn)工藝及有效的可以大面積推廣的機(jī)械化秸稈還田機(jī)具出現(xiàn)。
1GBF-12A型秸稈條切條耕條播深施肥復(fù)合作業(yè)機(jī)是為適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展而逐漸形成的一種新型機(jī)械，該機(jī)可以做到水稻收割后留莖稈直接耕作，不需要單獨(dú)對(duì)秸稈進(jìn)行清理或焚燒，做到真正意義上的秸桿還田。該機(jī)在滿足農(nóng)藝要求的前提下，為了減少不必要的功率消耗，該機(jī)采用條切條耕技術(shù)，對(duì)農(nóng)田實(shí)行少耕，用作物秸稈覆蓋地表，減少風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力，同時(shí)減少了土壤的攪動(dòng)量，可以減少水土流失的程度；另外還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)滅茬、耕作、施肥、播種、覆土的一次性作業(yè)，在工序上就有了很好的銜接。
1GBF-12A型秸稈條切條耕條播深施肥復(fù)合作業(yè)機(jī)，運(yùn)用中間齒輪箱對(duì)動(dòng)刀和定刀進(jìn)行配置，使動(dòng)刀和定刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不但可以達(dá)到切斷秸稈和雜草的目的，而且動(dòng)刀軸的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又可達(dá)到滅茬的目的。中間齒輪箱采用直齒圓錐齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，輸入軸與輸出軸相交配置作業(yè)，以帶動(dòng)兩輸出軸的配置作業(yè)，因此圓錐齒輪成為最容易失效的零件，所以有必要對(duì)圓錐齒輪副進(jìn)行有限元分析。自20世紀(jì)70年代初將有限元法應(yīng)用于輪齒剛度分析以來(lái)，已對(duì)有限元法進(jìn)行了許多研究。1974年，法國(guó)的G.Charbertr等取齒輪的一個(gè)輪齒建模，用二維有限元對(duì)齒輪進(jìn)行了研究。V. Ramamurti和M.Ananda Rao利用二維有限元分析和循環(huán)對(duì)稱(chēng)概念計(jì)算了齒根應(yīng)力隨時(shí)間的變化。許多學(xué)者對(duì)TCA進(jìn)行了大量的研究，提出了基于彈性理論的直齒圓錐齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算方法等，但這類(lèi)方法需要較高深的數(shù)學(xué)知識(shí)和大量的編程，工程應(yīng)用效率低。
本文采用Solidworks2008和有限元分析軟件ANSYS結(jié)合的方法，建立直齒圓錐齒輪三維實(shí)體模型，并進(jìn)行齒根彎曲應(yīng)力場(chǎng)有限元分析，得出齒面接觸應(yīng)力等效分布圖，為直齒圓錐齒輪的精確設(shè)計(jì)提供了可靠的理論依據(jù)和方法。
根據(jù)1GBF-12A型秸稈條切條耕條播深施肥復(fù)合作業(yè)機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)，確定直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)。另外直齒錐齒輪加工多為刨齒，不宜采用硬齒面。
在ANSYS中分析模型經(jīng)常需要把模型簡(jiǎn)化，本文主要分析直齒圓錐齒輪組齒面接觸應(yīng)力及變形，所以將齒輪軸孔內(nèi)花鍵及輪廓造型等次要部位簡(jiǎn)化。將齒輪的主要參數(shù)(包括模數(shù)、齒數(shù)等)輸入Solidworks2008齒輪插件GearTrax創(chuàng)建兩直齒圓錐齒輪，并將創(chuàng)建的實(shí)體幾何模型在Solidworks2008中進(jìn)行裝配，保證裝配后齒輪組不產(chǎn)生干涉，完成后將其保存成parasolid格式。
直齒圓錐齒輪是常用件，為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和零件的力學(xué)性能，有必要進(jìn)行有限元分析。有限元分析的基本思想是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個(gè)并按一定方式相互連接在一起的單元組合體，根據(jù)齒輪實(shí)際傳動(dòng)中承受的載荷情況，對(duì)齒輪的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)進(jìn)行有限元仿真分析，確定齒輪的最大應(yīng)力值和位置，分析所設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料性能是否滿足使用要求，從而為齒輪的優(yōu)化提供依據(jù)。
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