多层齿孔传动钢带具有不打滑、传动比恒定、润滑要求不高和磨损后不伸长等优点,特别适用于在较复杂环境下工作的农业机械。但目前针对这种新型结构传动带工作和疲劳性能试验装置的研究,还未见报道。因此,为了获得这种新型结构带的传动和疲劳性能,根据常用农业机械的受力和功率范围,为多层齿孔钢带传动系统的用户,设计了一种适应不同带轮直径、转速和功率,模拟多层钢带实际工作状态下的传动和疲劳性能的试验装置。主要研究内容和结果如下:1.基于多层齿孔钢带和轮齿的受力、传动特点,分析了试验装置设计时,需要满足的技术要求,并最终确定了试验装置的设计方案。2.根据小型联合收割机中拨禾轮和滚筒之间的传动方式,结合实际收获农作物时所需的传动参数,选择与之功率相对应的电机作为试验装置的能量输出。根据试验的加载功率分析了各传动轴的载荷大小,得出传动轴受到的最大扭矩值为48.10N?m,工作转速为975r/min。为样机零部件的设计制造和传感器的选择提供了参考。3.设计了由机械和控制两部分组成的试验装置。机械部分动力输出5.5kW,主动轮转速最高为2800r/min,负载扭矩范围为0~50N?m,主从动轮中心距范围在150~1550mm之间可调,试验带长度?2000mm。装置工作时,可通过更换带和带轮,根据不同带轮直径和齿型,不同钢带层数、孔型、尺寸大小等参数,模拟钢带传动系统在工作时的实际转速、负载等条件下,正常工作的传动性能,以及在高速条件下进行试验,从而获得钢带的疲劳性能。4.利用SolidWorks软件对试验装置进行三维建模,并对高速轴进行应力分析,分析结果表明高速轴在最大扭矩作用下轴端挠度为0.04mm,轴所产生的最大应力在轴和键的接触部位,其值为98.1MPa,小于高速轴45钢材料的疲劳极限应力218MPa,表明高速轴的设计完全满足试验装置的要求。利用有限元分析软件ANSYS对试验装置机架和高速轴进行振动模态仿真分析。试验时,尽管带轮需要的转速范围较宽,但是测试带和带轮啮合性能的试验时间较短,装置不足以发生共振。高速轴的一阶固有频率为4501.7Hz,而疲劳试验时电机提供的最大转速,即高速轴的最大转速仅为46.7r/s,也不足以引起共振。5.设计了控制部分的软、硬件系统。针对钢带在高速运转时产生的高温的问题,设计了一种由单片机控制的喷水降温装置,用电磁继电器控制增压水泵的喷洒量。增压水泵在步进电机控制下每2分钟接通一次电源,每次接通5秒,每次喷洒水量为415mL。并用C语言编写了控制程序,采用张力控制器通过控制电流进而控制磁粉离合器的磁粉量,从而达到快速响应和无级加载负载方式。利用电阻应变片并设计出程序用于测量钢带的预紧力,并设计了扭矩传感器的采集程序和电脑前面板。利用虚拟仪器软件LabVIEW对上位机的前后面板进行了设计,通过试验验证了人机交互系统的实用性。6.通过对多层齿孔钢带实际工作时的传动性能试验,观察钢带的振动情况、脱带现象和其他非正常工作现象,并于平皮带的传动性能作出对比试验。疲劳性能试验根据测量钢带不同位置和不同循环次数下的温升,计算出稳定状态下钢带接触面单位面积释放的能量(约12cal),可以得出钢带热疲劳的等效温度为其上限温度(而非平均温度)这一疲劳性能。整个试验过程中高速条件下带齿啮合状态良好,证明了带轮和齿孔设计的合理性。