斜齿-异形非圆锥齿轮行星系水稻宽窄行分插机构的制作方法_2

文档序号:9088938阅读:来源:国知局
1、中心链轮,2、中心轴,3、牙嵌式法兰,4、下中间斜齿圆柱齿轮,5、下行星 轴,6、下行星异形非圆锥齿轮,7、下栽植臂,8、下中间异形非圆锥齿轮,9、下中间轴,10、上 中间轴,11、上中间斜齿圆柱齿轮,12、上中间异形非圆锥齿轮,13、上行星轴,14、上行星异 形非圆锥齿轮,15、上栽植臂,16、齿轮箱,17、中心斜齿圆柱齿轮,18、链条,19、主动链轮, 20、主动链轮轴,21、传动箱,22、凸轮,23、拨叉,24、推秧杆,25、推秧弹簧,26、秧门,27、插秧 轨迹,28、地面,29、秧苗,30、栽植臂壳体。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0037] 如图1、图2和图3所示,斜齿-异形非圆锥齿轮行星系水稻宽窄行分插机构,包括 传动箱21、主动链轮19、链条18、中心链轮1、中心轴2、行星轮系、上栽植臂15和下栽植臂 7;中心轴2和主动链轮轴20均通过轴承支承在传动箱21上,固定在主动链轮轴20上的主 动链轮19与固定在中心轴2上的中心链轮1通过链条18连接;两个行星轮系对称设置在 中心轴2两端。
[0038] 如图2和图3所示,行星轮系包括齿轮箱16、中心斜齿圆柱齿轮17、上中间斜齿圆 柱齿轮11、上中间异形非圆锥齿轮12、上行星异形非圆锥齿轮14、下中间斜齿圆柱齿轮4、 下中间异形非圆锥齿轮8和下行星异形非圆锥齿轮6,以及通过轴承支承在齿轮箱16内的 中心轴2、上中间轴10、上行星轴13、下中间轴9和下行星轴5 ;齿轮箱16与中心轴2的端 部固定;中心斜齿圆柱齿轮17空套在中心轴2上,并通过牙嵌式法兰3与传动箱21固定; 上中间异形非圆锥齿轮12和上中间斜齿圆柱齿轮11均与上中间轴10固定;下中间异形非 圆锥齿轮8和下中间斜齿圆柱齿轮4均与下中间轴9固定;中心斜齿圆柱齿轮17的两侧分 别与上中间斜齿圆柱齿轮11和下中间斜齿圆柱齿轮4啮合;上行星异形非圆锥齿轮14与 上行星轴13固定,并与上中间异形非圆锥齿轮12啮合;下行星异形非圆锥齿轮6与下行星 轴5固定,并与下中间异形非圆锥齿轮8啮合。
[0039] 如图1和图4所示,上行星轴13伸出齿轮箱16外的一端与上栽植臂15的栽 植臂壳体30固定,下行星轴5伸出齿轮箱16外的一端与下栽植臂7的栽植臂壳体30 固定;上栽植臂15和下栽植臂7的结构完全一致,均采用成熟的现有技术,如申请号为 201110164729. 9的专利。
[0040] 如图1、图2、图3、图6和图7所示,上中间轴10和下中间轴9对称设置在中心轴 2两侧,且与中心轴2的轴交角均为0 ;中心斜齿圆柱齿轮17、上中间斜齿圆柱齿轮11及 下中间斜齿圆柱齿轮4的螺旋角均为00=0. 5 0,从而保证斜齿轮的正确啮合;上行星 轴13和下行星轴5对称设置在中心轴2两侧,上行星轴13与上中间轴10、下行星轴5与下 中间轴9之间的轴交角均为炉0和少的取值根据相应的宽窄行行距农艺要求设计,但均 不等于90°。异形非圆锥齿轮的锥距Rd和斜齿圆柱齿轮的螺旋角0同时是影响轨迹总偏 移量的主要参数;当宽窄行插秧宽行行距为400mm且窄行行距为200mm时,取0 =10°、 (p=6°和Rd = 220mm时能最好地丨两足分插机构的传动比以及秩针的取秩、插秩轨迹和姿态 的要求。
[0041] 如图2和3所示,上中间斜齿圆柱齿轮11与下中间斜齿圆柱齿轮4的几何参数完 全相同,上中间异形非圆锥齿轮12与下中间异形非圆锥齿轮8的几何参数完全相同,上行 星异形非圆锥齿轮14与下行星异形非圆锥齿轮6的几何参数完全相同。
[0042] 如图5、图8、图9和图10所示,上中间异形非圆锥齿轮12、上行星异形非圆锥齿 轮14、下中间异形非圆锥齿轮8和下行星异形非圆锥齿轮6的异形非圆锥齿轮节曲线,是在 非圆锥齿轮的分段球面节曲线的基础上提出的:运用自由样条拟合的方法获得两条角度连 续、向径不连续的球面曲线段,两条球面曲线段的首、尾端分别通过径向曲线段连接,形成 空间的异形非圆锥齿轮节曲线。异形非圆锥齿轮副具有高传动比值,与交错齿轮形成一种 新型的空间行星轮机构。
[0043] 如图8和图9所示,上中间异形非圆锥齿轮12和下中间异形非圆锥齿轮8的节曲 线均包括光滑的长凸性球面曲线段al和短凸性球面曲线段a2,长凸性球面曲线段和短凸 性球面曲线段的首、尾端分别通过径向曲线段连接,且短凸性球面曲线段上的点相对球心0 的向径小于长凸性球面曲线段上的点相对球心0的向径。由于锥齿轮齿廓计算时需要球面 曲线的二阶可导性,因此运用三阶非均匀B样条曲线定义异形非圆锥齿轮节曲线所需的球 面曲线段。图8为由m+n+1个平面型值点Vji= 1,2,…,m+n+1)定义的长凸性球面曲线 段al和短凸性球面曲线段a2在xoy平面内的二维曲线段示意图,其中,m、n均为大于4的 整数;长凸性球面曲线段al的起点为V。,终点为V^,0。为起点V。的初始相位角,且长凸性 球面曲线段al对应的圆心角为2JT- 0 z;短凸性球面曲线段a2的起点为V"+1,终点为V_+1, 短凸性球面曲线段a2对应的圆心角为0Z。定义长凸性球面曲线段al上相邻型值点间的 圆心角相等,短凸性球面曲线段a2上相邻型值点间的圆心角相等,可得长凸性球面曲线段 al和短凸性球面曲线段a2上相邻型值点的圆心角分别为(2 3i-0z)/m和0zAn+l)。型值 点1的位置由柱面坐标定义,其解析表达式为:
[0047] 式中,V;(x)、V;(y)、V;(z)分别为各型值点的x、y、z轴坐标,r;为各型值点在xoy 平面的向径,R为长凸性球面曲线段al和短凸性球面曲线段a2所在球面的球面半径。由 给定型值点分别反算曲线控制顶点,再由控制顶点以及三次B样条基函数即可定义上中间 异形非圆锥齿轮12或下中间异形非圆锥齿轮8的节曲线。
[0048] 如图9所示,上行星异形非圆锥齿轮14和下行星异形非圆锥齿轮6的节曲线均 包括光滑的共辄长凸性球面曲线段和共辄短凸性球面曲线段,共辄长凸性球面曲线段和共 辄短凸性球面曲线段的首、尾端分别通过径向曲线段连接,且共辄短凸性球面曲线段上的 点相对球心0的向径大于共辄长凸性球面曲线段上的点相对球心0的向径。长凸性球面 曲线段al、短凸性球面曲线段a2、共辄长凸性球面曲线段和共辄短凸性球面曲线段满足如 下关系:(1)啮合点所在的球面圆弧线与长凸性球面曲线段al、共辄长凸性球面曲线段的 交点相对各自轴心的向径曲线段之和为定值,啮合点所在的球面圆弧线与短凸性球面曲线 段a2、共辄短凸性球面曲线段的交点相对各自轴心的向径曲线段之和为定值,即Ln+L21 = L12+L22=L,其中,为啮合点所在的球面圆弧线与长凸性球面曲线段al的交点相对其轴 心的向径曲线段弧长,L21为啮合点所在的球面圆弧线与共辄长凸性球面曲线段的交点相对 其轴心的向径曲线段弧长,L12为啮合点所在的球面圆弧线与短凸性球面曲线段a2的交点 相对其轴心的向径曲线段弧长,L22为啮合点所在的球面圆弧线与共辄短凸性球面曲线段的 交点相对其轴心的向径曲线段弧长,L为啮合点所在的球面圆弧线在上行星异形非圆锥齿 轮14与上中间异形非圆锥齿轮12的轴心或下行星异形非圆锥齿轮6与下中间异形非圆锥 齿轮8的轴心之间的弧线段弧长;(2)长凸性球面曲线段al的弧长Cn等于共辄长凸性球面 曲线段的弧长C21,短凸性球面曲线段a2的弧长C12等于共辄短凸性球面曲线段的弧长C22; (3)上行星异形非圆锥齿轮14与上中间异形非圆锥齿轮12或下行星异形非圆锥齿轮6与 下中间异形非圆锥齿轮8的转动周期比值为1,保证两者的节曲线均为封闭曲线。通过搜索 迭代求解得到中心距弧长L的最优值,使其满足上述三个关系,即可得到上行星异形非圆 锥齿轮14和下行星异形非圆锥齿轮6的节曲线。
[0049] 如图10所示,异形非圆锥齿轮利用非圆锥齿轮的齿廓数值计算方法可生成得到 每段球面曲线的齿廓模型,但由于形成封闭异形非圆锥齿轮节曲线的两段球面曲线弧长不 相等,且由每段曲线生成的齿轮齿数不同,因此无法保证两段曲线生成的齿轮模数相等。对 于普通齿轮,包括标准齿轮和非标准齿轮,能够实现正确啮合并连续传动的条件为二者的 模数和压力角都必须相等,同时齿轮的重合度1,为此,为保证异形非圆锥齿轮在节 曲线过渡段能够实现连续平稳传动,必须对两段球面曲线各自端点处的齿廓进行一定的修 正。
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