《高副低代特例—渐开线直齿圆柱齿轮机构》.pdf

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1、第41卷第3期农业装备技术Vo1．4l№．32015年6月AgriculturalEquipment&TechnologyJun．2015高副低代特例一渐开线直齿圆柱齿轮机构张国祥，张豪，孙健(江海职业技术学院机电工程系，江苏扬州225101)摘要：高副低代作为高副机构运动分析重要手段已得到广泛应用，普遍认为代替机构的尺寸、位置随着高副机构运动而变化。对渐开线直齿圆柱齿轮机构进行高副低代研究表明：该机构的代替机构具有尺寸、位置都不随原高副机构位置的变动而变动的特点，将此机构称为“准机构”，此机构不符合传统机构定义，即不存在传统机构学分析之中，

2、只存在渐开线圆柱齿轮机构的代替机构特殊情况中。关键词：机构；高副低代；代替机构；渐开线直齿圆柱齿轮为了便于对平面机构进行结构、运动分析，并使的简单机构，图中rh。、rb2分别表示齿轮1、2的基圆半平面机构的分析方法有一个统一模式，有助于开拓径，K、K’表示两齿轮齿顶与齿根的啮合点，线段机构的设计思路，可以通过平面高副元素和平面低副N．N是两基圆的公切线。元素之间的内在联系，把机构中的高副根据一定条件用虚拟的低副等效地代替，这种方法称为高副低代⋯。尽管高副低代具有上述优势，但在《机械原理》教科书上也只是说明高副低代应具备的条件和替代方法I1-3

3、，而相关学术论文也仅是对高副低代的运动条件进行证明，以弥补教科书的理论研究不足。鉴于高副低代给高副机构运动分析带来的便利，目前广泛用于凸轮轮廓设计II、压力角的计算嘲、凸轮轮廓曲率半径的计算I以及运动参数计算l1叫。除了在凸轮机构中得到广泛应用以外，高副低代也用于机构综合分析I“』，随着汁算机的发展，为了更加有效地利用高副低代图1齿轮啮合示意图方法分析组合机构运动参数，对高副低代方法进行根据渐开线直齿圆柱齿轮啮合特点_11，齿轮1、2编程处理，提高了分析的准确性和节省人工计算的在啮合传动过程中，无论两个齿轮廓线在什么位置时间I]。无论教科书还

4、是研究文章普遍观点是，高副啮合，其啮合点都是沿着图l中的NN运动的。线低代后所得到的代替平面低副机构是随着高副运动段NN既是两基圆的公切线，也是两齿轮廓线在啮的位置不同，代替机构的尺寸、位置是变化的I卜I，由合点的公法线。线段NN的两个端点N。、N既是线于渐开线直齿圆柱齿轮的传动精度高，定长的瞬时段NN与两基圆O、0切点，也是两齿轮廓线在啮传动比等优点，在各领域得到了广泛地应用，并且也合点处的曲率中心。当两齿轮装备完以后，圆心O、是机构学中重点研究对象，本文就此机构的高副低0及基圆1、2的位置也随之确定下来，则线段NN代问题开展研究，以揭示其

5、代替机构的特点。位置与长度就确定不变了。1．2代替机构分析1高副低代机构特点分析根据南两曲线形成的高副的代替方法ll_3l：高副1．1齿轮机构啮合特点分析由两端分别是两曲线的曲率中心、两曲率中心连线如图1所示的由两个渐开线直齿圆柱齿轮组成总第187期张圄祥等：高副低代特例一渐开线直齿圆柱齿轮机构AET而成的构件来代替。则图1所示的齿轮结构可由图白南度、运动参数不变条件，代替是合理的。2所示的平面铰链四杆机构替代。1．3代替机构特点分析根据高副低代的自由度和运动参数不变的代替根据上述渐开线直齿圆柱齿轮啮合特点的分条件『l_3]，对图2所示的平面

6、铰链四杆机构进行合理析，图2所示的平面铰链四杆机构位置是“固定不动性验证。的”，即在渐开线圆柱齿轮机构中，由于两齿廓过接根据平面机构自由度计算公式ll1，触点的曲率半径之和为常数，且曲率中心恒处于基F=3n-2PL-PH(1)圆上，故代换的低副机构的尺寸、位置都不随原高副式(1)中F、n、P及P分别表示自由度数、可活机构位置的变动而变动。本文将此机构称为“准”机动构件数、低副个数及高副个数。构，此机构不符合传统机构定义，即不存在传统机构学分析之中，作为一种特例，只存在渐开线圆柱齿轮机构的代替机构中。2结语针对渐开线圆柱齿轮机构特殊情况，在对此

7、机构进行高副低代时，存在一种特殊机构，即代替的平面铰链四杆机构的尺寸、位置都不随原高副机构位置的变动而变动。本文将此机构定义为“准机构”，此机构仅存在于渐开线圆柱齿轮机构的特殊情况。参考文献：图2高副低代后的平面四杆机构[11郑甲红，朱建儒，刘喜平．机械原N[M1．北京：工业出版社，2006．由图1可知，其齿轮机构的n=2、P-2、P=1；【2]常治斌，张京辉．机械原理[M]．北京：北京大学出版社，2007．由图2可知：n=3、PF4、P=0。将上述数据分别带[3]傅祥志．机械原理[M1．武汉：华中科技大学出版社，2000．人式(1)中可得：

8、二者的自由度均为1。则用图2所【4]卢子馨．平面机构高副低代的解析证明与验证[J]．马鞍山示的机构代替图1的齿轮机构满足了自由度相等条钢铁学院学报，1984(2)：