椭圆齿轮行星系分插机构作为插秧功能的直接实现机构,得到各国深入的研究。目前高速分插机构的发展已经较为成熟,对其动力学性能的分析工作也至关重要。本文对椭圆齿轮行星系分插机构的动态性能进行分析并建立优化数学模型对分插机构进行优化设计。分析椭圆齿轮各项基本参数,思路以非圆齿轮节曲线和渐开线为基础并结合数学微积分方法设计出椭圆齿轮。通过Creo与CAXA软件,创建椭圆齿轮行星系分插机构三维模型。建立椭圆齿轮行星系分插机构动力学方程,考虑负载因素,推导出分插机构由于变速运动各构件产生的惯性力、离心力以及各构件之间的弹性变形条件;根据牛顿第二定律、达朗贝尔原理建立分插机构各构件的动力学方程,然后整理推导出分插机构系统动力学方程。运用MATLAB软件数值仿真计算求解出各齿轮之间动态啮合力、啮合刚度、分插机构各构件惯性力、离心力以及各齿轮轴支撑轴承载荷。对分插机构进行模态分析,运用ANSYS Workbench软件求解出固有频率与振型,得到固有频率与输出频率的关系。以各齿轮之间动态啮合力作为分插机构优化目标,建立分插机构优化数学模型,通过MATLAB软件编写程序对其进行数值仿真计算分析,并得到优化结果。研究结论:各个齿轮的啮合效果主要体现在动态啮合力和啮合刚度的大小以及幅值的变化;在分插机构变速运动的情况下,行星架产生的惯性力和离心力最大。因此,增大了与其产生相对运动构件之间的摩擦,降低了使用寿命;同时,在负载的作用下,太阳轮轴支撑轴承所承受的载荷最大,由此导致其极易产生疲劳,进而损坏;分插机构各阶固有频率都高于输出频率,不会产生共振;经过优化之后各齿轮动态啮合力波动范围变小,从而降低轮齿产生疲劳破坏的风险,延长分插机构的使用寿命。