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专利号: 2014101677692
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种由傅里叶函数分段传动比设计非圆齿轮行星系的方法,高速水稻插秧机旋转式分插机构主要由一个太阳轮(1)、第一中间轮(2)、第二中间轮(4)、第一行星轮(3)、第二行星轮(5)、第一秧针(6)、第二秧针(8)和齿轮箱(7)组成;齿轮箱(7)为行星架H,太阳轮(1)、第一中间轮(2)、第二中间轮(4)、第一行星轮(3)、第二行星轮(5)的旋转轴线位于同一条直线上,太阳轮(1)与机架固定连接,其旋转轴线与行星架H旋转中心重合,第一中间轮(2)的旋转中心D处于太阳轮(1)的旋转中心O和第一行星轮(3)的旋转中心A的中间,第二中间轮(4)的旋转中心C处于太阳轮(1)的旋转中心O和第二行星轮(5)的旋转中心B的中间,其旋转轴线固定连接在齿轮箱(7)上,第一行星轮(3)和第二行星轮(5)的旋转轴线也固定连接在齿轮箱(7)上,第一秧针(6)与第一行星轮(3)固定连接,第二秧针(8)与第二行星轮(5)固定连接;其特征在于,包括以下步骤:步骤1、求解第一行星轮(3)旋转中心A到齿轮箱(7)旋转中心O的距离l1和秧针尖点B到第一行星轮(3)旋转中心A的距离l3:通过数值计算求解齿轮箱(7)旋转中心O到静轨迹S3的两个极值距离lmax和lmin,即lmax=l1+l3,lmin=l3-l1,通过以上两个式子可得出l1和l3;

由秧针静轨迹S3可求解出第一行星轮(3)自转与行星架H转动之间的传动比i3H,式中,ωH为行星架H的转速;ω3为第一行星轮(3)的自转转速;

为行星架H的转角; 为第一行星轮(3)的自转转角,当行星架H每转过单位角度 时,通过数值计算寻找秧针尖点B在静轨迹S3上的相应位置,第一秧针(6)在此单位角度内相对于行星架H转过的角度为步骤2、经过轮系转化后,可以求得定轴轮系中第一行星轮(3)与太阳轮(1)的总传动比行星轮系分插机构为对称结构,则齿轮节曲线变化周期为2,现把第一行星轮(3)与太阳轮(1)的总传动比 以180°为界线分为两部分,将0°到180°的传动比令为第一行星轮(3)与太阳轮(1)的前段总传动比 将180°到360°的传动比令为第一行星轮(3)与太阳轮(1)的后段总传动比 同理,将第一行星轮(3)与第一中间轮(2)之间的传动比 分为前段传动比 和后段传动比 将第一中间轮(2)与太阳轮(1)之间的传动比 分为前段传动比 和后段传动比步骤3、定轴轮系传动比关系:

步骤3.1、总传动比与分段传动比的关系:定轴轮系中,太阳轮(1)通过第一中间轮(2)带动第一行星轮(3)转动,则当太阳轮(1)转过角度 时,第一中间轮(2)的 角位移为 第一行 星轮(3)的角位移 为结合 步 骤2中 求 得的 第 一 行星 轮(3) 与

太阳轮(1)的总传动比 和各分段传动比,并对第一行星轮(3)角位移函数 对 求 导 可 得 到 两 个 式 子: 和

步骤3.2、分段传动比间的关系:分析齿轮传动可知,形成传动比 和的两边非圆齿轮节曲线形状是相同的,仅传动方向相反,所以第一行星轮(3)与第一中间轮(2)的传动比函数 与第一中间轮(2)与太阳轮(1)的传动比函数互为倒数,即 同理,可得第一行星轮(3)与第一中间轮(2)的传动比函数 与第一中间轮(2)与太阳轮(1)的传动比函数 互为倒数,即

步骤4、定轴轮系传动比分配:

步骤4.1、非圆齿轮分段传动比傅里叶假设:步骤3已求得4个传动比关系式,但其中只有3个是有效方程,转化轮系需要分配4个分段传动比,有效方程不足,需做一假设,现假设 式中 A0、An、 ω(n=1,2,3...)都是常数, 是初始相位,ω是角频率,选取A0、An、 ω、n这五个参数的值,使得旋转式分插机构的行星轮系齿轮节曲线变化周期为2的条件,即分段传动比积分为180,此假设简称为傅里叶假设,将假设代入步骤3求得的传动比关系中,求解其余3个分传动比分别为

步骤4.2、基于傅里叶假设新节曲线的求解:由求得的传动比曲线可知,分段传动比在0°和180°不是光滑连接,不能满足连续运转的齿轮传动要求;所以,必须求解能够满足齿轮连续转动条件的新的节曲线,求解步骤如下:步骤A、传动比的镜像处理:在传动比 曲线图的横坐标180°处做垂线,把求解得到的传动比 关于该垂线作镜像,为求解新节曲线提供一个基础曲线 其表达式为

步骤B、传动比的加权处理:把步骤A镜像得到的基础曲线 与步骤

3.1求得的传动比f21_qian曲线加权求和,得到新节曲线 其具体表达式为其中ω1+ω2=1;

步骤4.3、迭代求解其余分段传动比:把新节曲线 作为新一轮的初始假设 再次代入步骤3求得的传动比的关系中,求解其余的3个分段传动比如此通过n次迭代,得到

此时,传动比 在0°和180°处,曲线能光滑连接,能满足连续运转的齿轮传动要求;

步骤5、传动比曲线的光滑处理:

步骤5.1、由步骤4.3求解出来的分段传动比 曲线是不光滑的折线,必须对该曲线进行光滑处理;

步骤5.2、本发明使用Matlab中的Curve Fit Tool中的Fourier函数对 进行拟合处理,得到拟合曲线为步骤6、求非圆齿轮节曲线:

结合第一行星轮(3)旋转中心A到齿轮箱(7)旋转中心O的距离l1和拟合曲线由公式 和 式中a为齿轮副中心距、i21为第一中间轮(2)与太阳轮(1)之间的副传动比,得到太阳轮(1)的节曲线 和第一中间轮(2)的节曲线