一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的机构设计

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1、2015年1月农机化研究第1期一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的机构设计孙来九，尹建军(江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江212013)摘要:针对高速插秧机非匀速齿轮传动型分插机构存在齿轮侧隙，导致栽植臂出现晃动影响取秧和插秧准确性的问题，通过将盘形凸轮与行星轮固结于一体在行星轮轴上，利用弹簧将铰接在行星架上的摆杆进行力封闭，设计了一种补偿分插机构非匀速齿轮传动侧隙的摆动从动件凸轮机构。通过静力矩分析得出摆动凸轮机构在行星架中的安装条件，估算了非匀速齿轮传动的侧隙和侧隙引起的行星轮转角

2、误差。利用ADAMS软件仿真了分插机构各级齿轮啮合的接触力变化情况和行星轮轴力矩特性曲线。结果表明，在栽植臂阻力矩和惯性力矩的反驱动作用下，该侧隙补偿机构始终施加给予行星轮转向相反的补偿力矩，能使各级齿轮啮合力不为0，始终保持轮齿接触，不发生齿轮倒转引起的冲击，保证了栽植臂取秧位置稳定、插秧位置准确和分插机构的运行的稳定性。关键词:分插机构;齿轮传动;齿轮侧隙;机构设计+中图分类号:S225．22;TP391．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)01－0059－05DOI:10.134

3、27/j.cnki.njyi.2015.01.014为此，针对高速插秧机非匀速齿轮传动型分插机0引言构存在齿轮侧隙，导致栽植臂出现晃动影响取秧和插非匀速齿轮传动广泛用于高速插秧机分插机构秧准确性的问题，设计了一种摆动从动件凸轮机构进［1－4］中，形成多种形式的非匀速传动方案。但由于齿行侧隙自动补偿，可以为非匀速齿轮传动型分插机构轮的制造精度和中心距安装误差、齿轮传动时的弹性设计提供参考。变形和热膨胀等原因，在一对齿轮啮合的非工作侧齿1侧隙补偿机构的结构组成与工作原理廊之间留有齿侧间隙。该侧隙使分插机构中各

4、级齿轮单向传动过程中，在反驱动力矩作用下引起栽植臂以行星架中安装4个相同的椭圆齿轮进行非匀速的晃动，导致取秧和插秧位置的变动和轮齿冲击，影传动的结构为例，n1、n2、n3、n4、nH的转动方向，如图响齿轮传动的平稳性，同时也影响栽植臂在取秧和插1所示。秧位置的准确性。因此，非匀速齿轮传动的侧隙补偿是高速插秧机分插机构设计必须考虑的问题;但目前文献却一般不讨论非匀速齿轮传动的侧隙补偿问题，非常有必要对其设计与动力学分析进行研究。常见的齿轮传动的间隙补偿方法，大致分为两［5－6］种，刚性侧隙补偿法和柔性侧隙补

5、偿法。前者包括偏心套调整法、轴向垫片—调整法和斜齿轮法;后者包括轴向弹簧调整法和周向弹簧调整法。这些方1．机架2．中心轮3．一级惰轮4．二级惰轮5．行星轮法不易在分插机构侧隙补偿的结构设计中实现，有的5’．补偿凸轮6．栽植臂7．摆杆8．压簧9．行星架图1带侧隙补偿机构的分插机构运动简图调节方法不能实现侧隙自动补偿。Fig．1Kinematicdiagramofseparating－transplantingmechanismwithsideclearancecompensationmechanism收稿日

6、期:2014－01－26基金项目:江苏省高校优势学科建设工程资助项目(苏财教［2011］8中心轮以行星架的两倍转速同向顺时针转动，即号)n1=2nH。补偿凸轮、行星轮和栽植臂固结在行星轮作者简介:孙来九(1988－)，男，江苏盐城人，硕士研究生，(E－mail)18706100877@163．com。轴上，摆杆铰接在行星架上的A点，压簧安装在行星通讯作者:尹建军(1973－)，男，山西宁武人，研究员，博士，(E－架中。静止状态时，压簧施力于摆杆，摆杆与补偿凸mail)yinjianjun@ujs．edu．

7、cn。轮的接触力相对于凸轮轴心形成补偿力矩，该力矩将·59·2015年1月农机化研究第1期带动栽植臂反向转动一微小角度，使行星轮与二级惰接触力使二级惰轮与行星轮啮合。同理，补偿力矩也轮、二级惰轮与一级惰轮、一级惰轮与中心轮分别形能够使二级惰轮和一级惰轮、一级惰轮和中心轮的轮成啮合，自动补偿齿侧间隙。此时，补偿力矩平衡行齿分别形成啮合，保证了分插机构在未运转时栽植臂星轮与二级惰轮的齿廓法向接触力对行星轮轴心形不晃动。成的驱动力矩。2侧隙的估算与转角误差分析对补偿机构进行静力矩分析，取凸轮和行星轮为［7］研究

8、对象，其受力分析如图2所示。齿轮的实际侧隙可表述为δ=jnmin+ΔS其中，jnmin为齿轮副法向最小极限侧隙，jnmin=jna+jnb。jna是保证正常润滑而必须考虑的齿轮副侧隙，可由润滑方式和齿轮工作的线速度确定，得出jna的范围:0．01～0．02mm;jnb是考虑齿轮传动的温度变化而使原侧隙jna发生改变，得出jnb的范围为0．01～0．015mm;ΔS为齿轮加工误差引起的侧隙，若按7级精度制造其误差为0．014mm