[发明专利]基于运动学映射的非圆齿轮行星轮系设计方法

说明书

本发明公开了基于运动学映射的非圆齿轮行星轮系设计方法。现有反求移栽机构的方法难度大，优化过程复杂。本发明通过运动学映射的方法，通过五个给定的姿态点求得两套四杆机构可以形成两条封闭的轨迹，然后在两条封闭的轨迹取点并用三次非均匀B样条插值得到角位移曲线，通过角位移曲线求出总传动比曲线，进行传动比分配；通过两级传动比求出两对非圆齿轮的节曲线。本发明通过两条封闭轨迹上的点分别进行优化调整，耦合关联度小，可调性更强，优化移栽轨迹的过程更简便。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及移栽机，具体涉及一种基于运动学映射的非圆齿轮行星轮系设计方法。

背景技术

钵苗移栽是提高农业经济效益的重要途径。移栽机的使用大大提高了农业、种植业尤其是秧苗的劳动生产率，减轻了劳动强度，提高了农机化整体水平，将农业生产推向了一个新纪元。

滑道机构容易实现特殊的轨迹，设计灵活方便，但其结构复杂，成本高，效率较低。旋转机构虽然设计难度大，但是结构简单，成本低，效率高。市场上旋转式机构作为替代产品逐步淘汰连杆式分插机构。

发明内容

本发明的目的是针对现有旋转机构设计难度大的问题，提出基于运动学映射的非圆齿轮行星轮系设计方法，通过运动学映射的方法，通过五个给定的姿态点求得两套四杆机构可以形成两条封闭的轨迹，然后在两条封闭的轨迹取点并用三次非均匀B样条插值得到角位移曲线，通过角位移曲线求出总传动比曲线，进行传动比分配；通过两级传动比求出两对非圆齿轮的节曲线。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的具体步骤如下：

步骤一、构建非圆齿轮行星轮系，包括行星架和移栽臂，以及设置在行星架内的第一级主动轮、第一级从动轮、第二级主动轮和第二级从动轮；第一级主动轮固接在机架上；行星架的一端与第一级主动轮铰接，另一端与第二级从动轮铰接，中部与第一级从动轮铰接；第一级从动轮与第二级主动轮固接；第一级主动轮的铰接点定义为固定铰接点，第二级从动轮的铰接点定义为动铰接点；第一级主动轮与第一级从动轮啮合；第二级主动轮与第二级从动轮啮合；移栽臂的壳体与第二级从动轮固接；移栽臂的凸轮与行星架固接。

步骤二、基于运动学映射的方法反求出两套四杆机构。

动铰链点在动坐标系xoy中的坐标(x，y)转化到静坐标系XOY中的坐标表达形式如下：

其中，动坐标系xoy原点到X轴的距离为d1，到Y轴的距离为d2，x轴与X轴的夹角为

令

将d₁和d₂用Z₁、Z₂、Z₃和Z₄表达，得到

由于动铰链点必然在以固定铰链点为圆心的圆上，即动铰链点满足圆方程：

2a₁X+2a₂Y+a₃＝a₀(X²+Y²) (3)

其中，a₀、a₁、a₂和a₃均为系数。

将公式(2)代入公式(3)，得到：