第卷第期年月塔里木农垦
大学学
报
J
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IN
L10N1
J
1
8
往复式切割器行星齿轮传动机构运动分
析
黄新
平
农机系新疆
阿拉尔843
3
0
0)
收割机械中的切割器是用来割断作物茎秆的重要工作部件;对其性能的要求是很高的它
的类型有往复式园盘回转式等三种尤以往复式切割器最为广泛地应用于收获机械上
往复式切割器传动机构按结构原理的不同又可分为曲柄连杆机构摆
环机构和行
星齿轮
机构三种实践证明行星齿轮传动机构比曲柄连杆机构和摆环机构更能保证切割器作往
复直
线运动而不产生侧向力因而磨损小振动也小从而允许提高切割器速度这种传动机
构愈来
愈被人们所重视然而在现有的教科书和资料中对其运动规律的理论分析是肤浅的
本文用点的运动学理论和刚体平面运动理论对行星齿轮机构的运动进行详细的分析
和
论
证
1
行星齿轮传动机
构的基本构成
V
.甲已
l
es
图1行星齿轮传动机构简图
曲柄2行星齿轮3固定
齿
圈
详
行星齿轮传动机构由直立式曲柄轴套在曲柄上的行星齿轮固定在行星齿轮节
园
上的销
轴(驱动割刀用)和固定齿圈等
组成如图1所示该机构的主要特点是结构紧凑导杆不受
垂
直方向的挤压力适于在各种配置的收割台上采
用
①
收稿日期
1997一22
一
2
0
塔里木农垦大
学学报第10卷
2
运
动
分析
行星齿轮传动机构当曲柄1绕轴心O回转时行星齿轮2在齿圈3上滚动若行星齿轮
节园直径选择适当则可使固连于行星齿轮2上的销轴A其运动轨迹始终为直线即曲柄
00沿。方向旋转180时行星齿轮上的销轴A
沿水平直线x轴由A点运动到A点并带
动
导
杆5作往复直线
运动
2
1
运动方程的建
立
考虑一般情况如图2为行星齿轮传动机构的平面运动简图运动中曲柄00作定轴
转
动其角速度为。行星齿轮作平面运动应用运动学理论可以建立行星齿轮上A点的运动
方
程
图2行星齿轮机构运动分
析
设曲柄长度00一L行星齿轮半径r最初时销轴A在x轴上A位置经过时
间t后系
统运动到图示位置销轴八班直角坐标系下的坐
标为
x
y
在图示位置下:AA一AA,一tQJ
R
一
俘
r
故
日
又
(
1
)
兀
一。+·+(晋一
*
,
一
晋
一(。一、)将(1)
代入
得
:
一
晋
一(粤、一、)一晋一(毕)
*
(
2
)
八八八
二
厂兀R一r二
x=口.eos甲卞U八slna=Lcos甲一rslnL二干一又—少
甲」
乙
r
八八八二7rR
一
r
,
y=口口吕In甲一U八Cosa=七sln甲一rcosL万一气—夕甲」
乙
r
第l期黄新平往复式切割器行星齿轮传动机构运动分析
化简后得
X
一
L
一、+r一
(毕)
*
y
一L·`n*一`n(毕)
、
(
3
)
方程(3)即是一般情况下行星齿轮上销轴A的运动方程是一内摆线
方程可见一般情况
下A点的运动轨迹为一复杂曲线这样的运动规律是不能作为有效理想的切割器往复直线
运
动的运动规律
的
22
往复运动
的
条件
行星齿轮传动机构要实现往复直线运动即系统在运动过程中行星齿轮上销轴
A
的运
动轨迹始终是沿x轴且运动规律为理想简谐振动方程则主要取决于系统尺寸参数
由方程(3)可见行星齿轮机构只要构件的尺寸选择适当则往复直线运动是
可以实现的
下面证明
之
若使方程(3)成为沿x轴的直线方程则只需设y一。y一。即可方程(3)的第二式变为
:
LS、n、一i
n
(毕)、一
。
L一、一(毕)*
导
一
。
因
为R一L+r代入上式并化简得
:
L丁Sm甲-si
n
(
与
。
cos
、一。。,(与、
_
~
。
L
网
式联二水得:丁
一
1
故上方程满足的条件为L/r一1或是L一r也即
R
一
ZL
一
2r
这就是说行星齿轮机构传动构件的尺寸
参数只要满足R一ZL一Zr的条件就可保证行
星齿轮上的销轴A的运动轨迹为一沿x轴的直线现将R一ZL~Zr代入原方程(3)并注意
到
甲
一
。
t
得
x
=
ZL
eo
s
的
t
y
上方程是一沿A点的速度为Ox轴的直线方程且也是周期性的简谐振动方程
(4)
d
x
V=丁-一乙
L田s,n田
I
加速
度为
:
a
4
结
论
d
y
d
Z
x
dt一dtZ一
一
ZL
田Zeos田
t
通过对行星齿轮机构的运动分析可得出结论:行星齿轮机构能否实现往复
运动关键取
决于机构主要部件的尺寸参数(1)一般尺寸条件下行星齿轮机构是不能实现往复直线
运动
规律的(2)只有在系统尺寸参数满足R一ZL一Zr的条件行星齿轮机构才能实现往复
直线运
动成为理想的简谐运动函数
参考文献
1北京农业工程大学编农业机械学(下册)农业出版社1993
年
17一21