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采摘头是采棉机工作的关键部件，采收棉花时首先利用摘锭自身的钩齿将棉花钩住，然后高速旋转将棉花缠绕在摘锭上，随着采棉滚筒旋转将棉花从棉株中拽出。摘锭退出采棉室后，采棉滚筒与高速反向旋转的脱棉盘相遇，脱棉盘从摘锭上将棉花反方向脱下，脱下的棉花经输棉管道送入集棉箱。
摘锭的动力传输依靠摘锭座管的锥齿轮传动系统，由于摘锭自身的高速旋转和采摘滚筒的旋转产生振动，导致锥齿轮啮合间隙变大，造成摘锭之间发生干涉，使其寿命大大降低，摘锭座管作为主要受力部件，其动力依靠摘锭座管的传动轴传递，主要受来自摘锭端末锥齿轮的接触应力。此外对摘锭座管传动轴的结构设计不合理或材料选择不合适都可能导致其强度不足，造成采摘头结构不稳定，进而影响采棉质量。作用在采摘头上来自外界的各种激振力也是影响采摘头正常作业的主要原因，可能导致摘锭座管内部元件比如传动轴、摇臂、锥齿轮等发生形变或者摩擦损伤，也会使棉花采摘效果和质量大大降低。
产生激振力的原因主要有以下几个方面：1)来自采棉机外部作业环境产生的激励。2)在采棉机工作时采摘头仿形机构与地面接触产生的激励。3)机器在工作过程中产生的啮合激励，如锥齿轮之间连接、变速箱齿轮的啮合、皮带与带轮的连接等。4)在行进过程中发动机产生的简谐激励。在采棉机工作过程中摘锭座管传动轴的某一阶固有频率与激振力的激振频率接近或者相等时就会发生共振。共振将使摘锭座管传动轴在工作过程中产生共振载荷进而造成较大的位置偏移，最终影响采棉机运行可靠性和棉花采收的质量。
为了使摘锭座管传动轴在工作中能够保持足够的强度和稳定性，本文运用ANSYS WorkBench对摘锭座管传动轴进行了静力有限元分析，得到摘锭座管传动轴在工作过程中的形变情况和应力大小。为了使摘锭座管传动轴在工作中能够保持良好的动态特性，进而对其进行了模态分析，通过ANSYS软件运行、求解得到摘锭座管传动轴的固有频率、总振幅和主振型模态特性参数，可以预测传动轴在各频段内受到各种振源作用下实际振动响应情况，为后期结构改进与优化提供依据和参考。
每一个采棉机采摘头由18根摘锭座管围绕立柱组成，中间立柱通过齿轮将动力传输给摘锭座管，采摘头结构如图1所示。
摘锭座管结构比较复杂，其结构由摘锭座管传动轴、摘锭总成、摇臂、支撑套、套筒衬套等部件组成，其传动轴上有18个(或者20个)销孔，孔依靠圆卡销与锥齿轮连接，摘锭座管的锥齿轮再与摘锭的锥齿轮连接将其动力传输给摘锭，进而采摘棉花。摘锭座管传动系统三维造型如图2 所示，其内部的传动关系三维造型如图3所示。
每根摘锭座管上有18根摘锭，依靠传动轴上嵌套的锥齿轮与摘锭连接，正常工作时传动轴受力比较复杂，受力如图4所示，依靠传动轴上的锥齿轮传递动力，将摘锭座管传动轴简化为Φ1=18mm、长度L=760mm的圆轴，其上面分布着18个间隔40mm的孔与锥齿轮配合，水平摘锭的直径Φ2=12mm，假设采摘棉花所需要的采摘力F=1500N·m，则每一根摘锭所产生的力矩M为：
M=F·Φ2=18N·m
则单位长度上的圆轴扭矩：
T=Ma/L=18×18÷0.76=450N·m(2)
式中：a表示孔的个数。
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