二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107630986A(43)申请公布日2018.01.26(21)申请号201710877852.2(22)申请日2017.09.26(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)发明人陈建能童林童志鹏喻陈楠王健蔡双雷(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人黄前泽(51)Int.Cl.F16H3/50(2006.01)F16H57/023(2012.01)A01C11/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构及其设计方法(57)摘要本发明公开了二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构及其设计方法。传统的旋转鸭嘴式植苗机构在接苗和植苗时近似停顿时间不够长。本发明包括二阶椭圆锥齿轮副、中心轴和行星轮系植苗机构；初始安装位置时，行星架水平设置，且从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线与中心轴的中心轴线所在水平面的两交点为从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线上曲率最小的两个点；主动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线上曲率最大点与从动齿轮节曲线上曲率最小点相啮合。本发明在不改变一个运动周期时间长短的基础上延长接苗和植苗阶段的近似停顿时间，提高接苗和植苗的成功率。CN107630986ACN107630986A权利要求书1/2页1.二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构，包括二阶椭圆锥齿轮副、中心轴和行星轮系植苗机构，其特征在于：所述的二阶椭圆锥齿轮副包括啮合传动的主动二阶椭圆锥齿轮和从动二阶椭圆锥齿轮；主动二阶椭圆锥齿轮匀速转动，从动二阶椭圆锥齿轮固定在中心轴上；中心轴的两端均安装有行星轮系植苗机构；所述的行星轮系植苗机构包括行星架、齿轮传动机构和栽植嘴；中心轴经齿轮传动机构传递动力给行星架两端的栽植嘴；初始安装位置时，行星架水平设置，且从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线与中心轴的中心轴线所在水平面的两交点为从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线上曲率最小的两个点；主动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线上曲率最大点与从动齿轮节曲线上曲率最小点相啮合。2.根据权利要求1所述的二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构，其特征在于：所述的从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线上曲率最小的两个点的曲率相等。3.根据权利要求1所述的二阶椭圆锥齿轮驱动的行星轮系植苗机构的设计方法，其特征在于：该方法具体如下：步骤一、建立主动二阶椭圆锥齿轮的数学模型；主动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线由二阶椭圆在球面上正投影获得；坐标系XYZ内，主动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线方程满足如下关系：式中，a为二阶椭圆的半长轴，b为二阶椭圆的半短轴，R为球面半径，τ为主动二阶椭圆锥齿轮球面节曲线上的点在XY平面内的极角，取值范围为[0,2π]；步骤二、求解测地中心距及从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线方程；二阶椭圆锥齿轮副的两旋转轴为相交轴，两旋转轴之间的夹角设为θ，θ采用弧度制，取值范围为设主动二阶椭圆锥齿轮的旋转轴与球面的交点坐标为(0，0，R)，从动二阶椭圆锥齿轮的旋转轴与球面的交点坐标为(Rsinθ，0，Rcosθ)；由主动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线方程得主动二阶椭圆锥齿轮的节曲线测地曲率半径ρ1为：由条件式：l＝Rθ，获得测地中心距l；从动二阶椭圆锥齿轮的节曲线测地曲率半径ρ2为：ρ2＝l-ρ1求得传动比：式中，w1、w2分别为主、从动二阶椭圆锥齿轮的角速度，w1为设定的定值；基于平面非圆从动齿轮节曲线的转角求法，推广到球面从动齿轮节曲线转角求法，求得从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线转角2CN107630986A权利要求书2/2页式中，为主动二阶椭圆锥齿轮的转角；由从动二阶椭圆锥齿轮的曲率半径、对应的转角与测地中心距建立从动二阶椭圆锥齿轮的球面节曲线方程；步骤三、求解从动二阶椭圆锥齿轮的角速度与角加速度；由传动比公式得角速度：对w2关于时间t求导，得角加速度：步骤四、设定w1、θ值，选定a、b、R的初值；步骤五、将w1、θ、a、b、R的值代入和计算转角在和两个区间内对应的角速度和角加速度；步骤六、若两个区间内对应的角加速度均小于0.002m/s2，且两个区间内对应的角速度均小于0.005m/s，则进入步骤十一，否则a的值增加0.01，b的值减小0.01；步骤七、计算e＝a/b的值；若e＜0.9，则回到步骤五，否则进入步骤八；步骤八、a在初值基础上减小0.01，b在初值基础上增加0.01；计算e＝a/b的值；若e＜0.6，则进入步骤十，否则进入步骤九；步骤九、将w1、θ、a、b、R的值代入和计算转角两个区间内对应的角速度和角加速度，若两个区间内对应的角加速度均小于0.002m/s2，且两个区间内对应的角速度均小于0.