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打结器作为方草捆打捆机的核心部件,它的空间结构较为复杂,国内各科研机构及院校对打结器的建模处于扫描重构阶段。特别是其中的交错轴锥齿轮传动机构,为空间传动机构,重建模型并不准确从而导致传动准确性和稳定性降低,对打结器中交错轴锥齿轮副的精确建模,对保证其传动准确稳定和低成本制造具有重要的研究意义和应用价值。论文详细分析了任意交错轴锥齿轮副的参数计算模型,推导了锥齿轮的齿面数学模型,求解了D型打结器夹绳盘锥齿轮副和双齿盘打结器打结嘴锥齿轮副的相关参数,建立了其齿面数学模型和三维模型。对建立的锥齿轮三维模型进行了啮合传动仿真及有限元分析,并进行了实物试制以及打结试验。本文的主要研究内容如下:(1)任意交错轴锥齿轮副的参数计算模型与分析本文详细介绍了两种一般交错轴锥齿轮副的参数计算模型,并分析了其在应用过程中的优劣,建立了D型打结器夹绳盘交错轴98°锥齿轮副和双齿盘打结器打结嘴相交轴98°锥齿轮副的几何参数计算模型,为后面精确三维型的建立提供参数支持。(2)锥齿轮齿面数学模型推导和三维建模本文基于齿轮啮合原理推导了锥齿轮齿面的数学模型,应用MATLAB求解齿面数学模型,获得锥齿轮数学模型所表示齿面的点集。基于MATLAB与Pro/E的数据接口,将所求齿面点集导入Pro/E中,按照“点-线-面-体”的规则进行三维建模,建立了D型打结器夹绳盘交错轴锥齿轮副和双齿盘打结器打结嘴相交轴锥齿轮副的三维模型。(3)打结器交错轴锥齿轮副传动仿真及齿形误差分析在ADAMS软件中仿真分析了建立的交错轴锥齿轮副三维模型的啮合情况,并以D型打结器夹绳盘转动的姿态和双齿盘打结器打结嘴转动的姿态验证了所设计的锥齿轮副传动的准确性。对扫描重构与计算设计建立的打结嘴大锥齿轮齿廓进行了主观误差及客观曲率半径误差分析。基于ANSYS的静力分析模块,对打结嘴锥齿轮副进行静力有限元分析,结果表明其安全系数大于1。(4)双齿盘打结器打结嘴锥齿轮副的铸造与打结试验为降低打结器的制造成本,采用精密铸造的方法对小锥齿轮单独铸造,不完全大锥齿轮与大齿盘铸为一体。将铸造的锥齿轮副装配到双齿盘打结器上进行打结试验,以打结成结率为试验指标,以捆绳拉力和主轴转速为试验因素,在打结器试验台上进行打结试验,对打结6000次的试验结果进行分析,结果表明:打结器传动准确平稳,能够保证打结成功。