[发明专利]一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构

摘要

本发明公开了一种凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构。现有取苗机构采用锁止弧达到取苗轨迹的传动比大范围改变，传动冲击大。本发明的中心轴与行星架固定，内凹太阳齿轮与机架固定，空套在中心轴上；第一中间外凸齿轮套在第一中间轴上，第一中间傅里叶齿轮与第一中间外凸齿轮固定；第二中间外凸齿轮套在第二中间轴上，第二中间傅里叶齿轮与第二中间外凸齿轮固定；第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂的壳体固定。本发明结构简单、传动平稳。

主权项

1.一种凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂；所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮，其特征在于：所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定；所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接；所述的内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮组成的齿轮副三维建模方法，具体如下：步骤一、节曲线计算与优化；确定内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的中心距L，建立第一中间外凸齿轮的节曲线方程：r2＝L‑r1   (1)其中，r₁为内凹太阳齿轮的极径，为内凹太阳齿轮的角位移，r₂为第一中间外凸齿轮的极径，为第一中间外凸齿轮的角位移，内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的传动比进一步计算第一中间傅里叶齿轮和第一行星齿轮的节曲线方程，以及移栽臂上第一秧针的头部尖点运动方程；选定内凹太阳齿轮的中心点，初定内凹太阳齿轮节曲线上的四个数据点作为型值点，并根据四个型值点极坐标唯一求解到B样条曲线的六个控制点极坐标，其中，相邻型值点与中心点连线之间的中心角间隔90°；再插值生成720个拟合点极坐标其中，按0～2π均分720份后由小至大依次取值；基于MATLAB编程软件，根据720个拟合点极坐标可视化绘制出一条封闭的B样条曲线作为内凹太阳齿轮的初选节曲线；在径向方向上调整型值点位置优化移栽臂上第一秧针的头部尖点运动曲线，得到符合取苗特点和要求的内凹太阳齿轮节曲线；步骤二、生成内凹太阳齿轮的外凸齿廓；内凹太阳齿轮的节曲线包括外凸部分和内凹部分；根据非圆齿轮副齿廓算法求解内凹太阳齿轮的外凸部分节曲线对应的外凸齿廓；步骤三、生成内凹太阳齿轮的初始单齿内凹齿廓；由于内凹部分节曲线无法生成正常的渐开线齿廓，因此将内凹部分节曲线坐标导入CAD绘图软件中优化，优化后的内凹部分节曲线直接作为初始单齿内凹齿廓，初始单齿内凹齿廓和步骤二中求解的外凸齿廓组成内凹太阳齿轮初始齿廓；步骤四、生成第一中间外凸齿轮初始齿廓；Pro/e软件中的“切除”操作可实现去除毛坯中刀具与毛坯的重合部分，与此同时，结合展成法生成齿廓的原理，可生成第一中间外凸齿轮初始齿廓，具体步骤如下：1)改变内凹太阳齿轮外凸部分的齿顶圆直径和齿根圆直径，内凹部分不变，使内凹太阳齿轮成为刀具齿轮；刀具齿轮的齿顶圆直径da和齿根圆直径df分别为：da＝(z+2ha*+2c*)mdf＝(z‑2ha*)m其中，z为内凹太阳齿轮的齿数，m为内凹太阳齿轮的模数，ha*为内凹太阳齿轮的齿顶高系数，取值为1；c*为内凹太阳齿轮的顶隙系数，取值为0.25；2)计算刀具齿轮的公转角θ1和自转角θ2：其中，根据离散化后的和式(2)离散化为720份；3)打开Pro/e软件，新建第一个零件格式文件，导入刀具齿轮齿廓坐标数据，拉伸得到刀具齿轮零件文件；新建第二个零件格式文件，绘制圆柱体作为第一中间外凸齿轮的毛坯零件文件；4)新建组件格式文件，将刀具齿轮零件文件和毛坯零件文件按r₁、r₂、的初始值以及中心距L的取值进行装配；5)在组件中，对刀具齿轮进行“表阵列”，在“表阵列”操作中导入θ1和θ2除初始值外的719组值，得到齿轮传动节曲线纯滚动下的720个刀具齿轮零件；6)启动“编辑”里面“元件操作”里的“切除”操作，提示选择一个或多个刀具，选定初始值时的刀具齿轮零件并“确定”；要求选择毛坯时选定毛坯零件并“确定”；提示是否完成操作，选择“完成”；提示“是否支持特征的相关放置”时，选择“是”，则毛坯零件与初始值位置的刀具齿轮零件的重合部分已被去除；7)将步骤6)“切除”操作中选定刀具与毛坯的鼠标操作存入映射键“F1”，将“完成”和“是”的鼠标操作存入映射键“F2”，得到程序文件；8)程序文件中，“#DONE；是；”表示当依次出现提示窗口“是否完成操作”时选择“完成”，出现提示窗口“是否支持特征的相关放置”时选择“是”；因此在程序文件中，“#DONE；是；”后面再添加718个“#DONE；是；”即可实现自动选择719个“完成”和“是”的操作，然后保存程序文件；9)保存并重启组件格式文件，按下“F1”键，启动“切除”操作，选中剩余719个刀具齿轮零件并确定，再选中毛坯零件并确定，会跳出719组最终的需要点击“完成”和“是”的窗口，此时按下“F2”键，即可使自动完成点击命令，等待毛坯零件切除完成，再次保存组件格式文件；步骤五、在Pro/e软件中，新建第三个零件格式文件，导入内凹太阳齿轮的初始齿廓坐标数据，拉伸得到内凹太阳齿轮零件文件；将内凹太阳齿轮零件文件导入组件格式文件中按r₁、r₂、的初始值以及中心距L的取值进行装配，并隐藏组件格式文件中所有刀具齿轮零件后，对内凹太阳齿轮零件和切除完成后的毛坯零件进行啮合仿真；步骤六、若内凹太阳齿轮的内凹部分与毛坯零件啮合正确，即完成内凹太阳齿轮和第一中间外凸齿轮的最终齿廓设计；若啮合不正确，则重复步骤三、四和五。