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高速水稻插秧机的变速装置对插秧机的动力性、燃油经济性、换挡操作的便捷性与可靠性、传动的平稳性与效率、功能的实现等都有直接的影响。本文以高速水稻插秧机的主变速箱为研究对象,研究该变速装置的传动特性,在对主变速箱力学分析的基础上,对该装置进行了优化设计,并完成了样机的研发工作,主要的研究工作如下:1)综述了国内外高速插秧机底盘变速装置的研究现状,分析了目前国内高速插秧机变速装置存在的主要问题,研究了各类高速插秧机底盘变速装置的工作原理和工作特点。2)确定了研发的高速插秧机的传动方案,对机器的整体传动比进行了分配设计;提出模块化设计思想,即底盘主变速箱既可以与HST变速器连接,也可以与机械变速器搭配使用,从而研发了主变速箱。并对设计的主变速箱进行了静力学的受力分析,为后续的结构力学分析与优化奠定了基础。3)利用绘图软件UG对主变速箱进行三维建模、虚拟装配、干涉检测和运动仿真,从而验证了模型的正确性和合理性;将UG中建立的主变速箱的结构模型导入到ANSYS软件中,结合有限元理论,以稳定工作状态下的插秧机承载力最大的插植档为例,分别对主变速箱中的轴和齿轮进行结构线性和非线性受力分析,校核了轴的强度和刚度、齿轮的齿根弯曲强度和接触强度。4)根据高速插秧机重量越轻越好的使用要求,对主变速箱的齿轮和轴建立了优化数学模型,并以它们的体积最小、重量最轻为优化设计目标,以齿轮和轴的设计参数和力学分析为约束条件,利用序列二次规划法(SQP法),结合MATLAB软件的优化工具箱对主变速箱的齿轮和轴进行结构优化,并取得了良好的优化结果。5)通过对机器在插植状态下的静力学分析,得出主变速箱箱体的受力分析数据,并将其导入到箱体在ANSYSWorkbench软件中的有限元模型中求解,对齿轮箱体进行静态有限元分析,从而校核了箱体的强度,并对箱体结构进行加强,使得前桥强度大大提高。6)完成了高速水稻插秧机主变速箱的设计和制造工作,并研制出样机。田间试验证明,该机器的设计达到了农业提出的设计要求,插秧效果好。