基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114611244A(43)申请公布日2022.06.10(21)申请号202210252294.1(22)申请日2022.03.15(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街928号(72)发明人吴国环俞高红孙良周海丽(74)专利代理机构杭州昊泽专利代理事务所(特殊普通合伙)33449专利代理师黄前泽(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)F16H55/08(2006.01)F16H57/08(2006.01)A01C11/00(2006.01)权利要求书7页说明书15页附图5页(54)发明名称基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构设计方法(57)摘要本发明公开了基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构设计方法。现有双行星架轮系移栽机构设计方法求解难度大，所求解机构普遍振动大、姿态角不够大。本发明基于轨迹开展平面开链机构逆向设计，获得各杆长和相应角位移，保证实现理想轨迹；结合轨迹上关键位置的姿态信息将平面开链机构的虚杆拓展为第二杆和第三杆，即以轨迹上的关键位置点为端点，姿态角为倾斜角获得第三杆，第三杆为执行件，长度为已知，第二杆杆长可变，保证不同位置姿态要求；最后将不同杆对应的角位移进行拟合、传动比分配，完成非圆齿轮的设计。本发明采用变中心距非圆齿轮副实现变杆长需求，中心距变化使得到的移栽机构取苗角、推苗角及轨迹能够更加理想，且求解容易。CN114611244ACN114611244A权利要求书1/7页1.基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、构建基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构；基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构主要由输入轴、太阳轮一、太阳轮二、中间轮一、中间轮二、中间轮三、中间轮四、第一行星架、行星轮一、行星轮二、栽植臂、行星轴、弹簧、行星轮四、轴承座、行星齿轮三和第二行星架组成；所述的第一行星架与输入轴固定；太阳轮一和太阳轮二固定，并空套在输入轴上；中间轮一、中间轮二、中间轮三及中间轮四同轴固定并与第一行星架构成转动副；所述的行星轮一固定在行星轴上；所述的行星轴与第一行星架构成转动副，并与第二行星架固定；所述的行星轮二与行星轮三固定，并空套在行星轴上；所述的行星轮四与轴承座构成转动副；所述的轴承座与第二行星架构成移动副，且轴承座与第二行星架之间设置弹簧；中间轮一和中间轮二均为不完全齿轮，太阳轮一与中间齿轮一啮合时，太阳轮二不与中间轮二啮合，太阳轮一不与中间齿轮一啮合时，太阳轮二与中间轮二啮合；所述的中间轮三与行星轮一啮合，中间轮四与行星轮二啮合，行星轮三与行星轮四啮合；所述栽植臂的壳体与行星轮四固定；栽植臂的凸轮与轴承座固定，且栽植臂的凸轮转动中心线与行星轮四的转动中心线同轴设置；步骤二、将基于变杆长的双行星架非圆齿轮系移栽机构简化为由曲柄AB、杆BC、杆CP和滑块组成的平面开链机构，其中，第一行星架等效为曲柄AB，第二行星架等效为杆BC，栽植臂等效为杆CP，轴承座等效为滑块，曲柄AB一端与机架铰接，另一端与杆BC一端铰接，滑块与杆BC构成滑动副，杆CP与滑块铰接；然后，先将滑块视为与杆BC固定，基于给定期望轨迹开展平面开链机构运动反求，求解x轴正方向到曲柄AB的夹角和x轴正方向到虚杆BP的夹角步骤三、将取苗、推苗位置点精确姿态及若干个辅助位置点姿态要求定义为θi，i＝1,2,..,N，N为取苗、推苗位置点和所有辅助位置点的总个数；然后计算在θi对应位置的杆BC杆长L2i、杆BC角位移及杆CP角位移通过三次B样条拟合插值获得角位移和角位移曲线，设辅助位置点位姿为变量，L2变化最小为目标函数，单调为约束条件，利用差分进化算法进行参数优化设计，获得最终的曲柄AB角位移杆BC角位移和杆CP角位移表达式；步骤四、设中间轮三和行星轮一均为圆齿轮，则中间轮三和行星轮一之间的传动比i34＝1；然后根据曲柄AB角位移杆BC角位移和杆CP角位移表达式，求解太阳轮一和中间轮一之间的传动比以及太阳轮二和中间轮二之间的传动比，并引入修正系数k对中间轮四和行星轮二之间的传动比i56和行星齿轮三和行星轮四之间的传动比i78进行分配，求得中间轮四和行星轮二之间的传动比i56和行星齿轮三和行星轮四之间的传动比i78；接着，对i1传动比曲线进行分割和重新拼接重构，以满足中间轮一和中间轮二节曲线的封闭性要求；采用进退法搜索获得中间轮一与太阳轮一的中心距精确值a1和中间轮一向径的精确值R12，继而得到太阳轮一向径的精确值R11和中间轮一的角位移采用进退法搜索算出中间轮二向径的精确值R22，继而得到太阳轮二向径的精确值R21；令第一行星架回转中心与中间轮一回转中心连线和第一行星架回转中心与行星轮