一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构制造技术

本发明专利技术公开了一种凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构。现有取苗机构采用锁止弧达到取苗轨迹的传动比大范围改变，传动冲击大。本发明专利技术的中心轴与行星架固定，内凹太阳齿轮与机架固定，空套在中心轴上；第一中间外凸齿轮套在第一中间轴上，第一中间傅里叶齿轮与第一中间外凸齿轮固定；第二中间外凸齿轮套在第二中间轴上，第二中间傅里叶齿轮与第二中间外凸齿轮固定；第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂的壳体固定。本发明专利技术结构简单、传动平稳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业机械领域，涉及取苗机构，具体涉及一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构。
技术介绍
我国是世界上最大的蔬菜生产和消费国，随着全国农业结构调整步伐的加快和人民生活水平的提高，蔬菜产业发展迅速，生产规模不断扩大，成效显著。蔬菜生产属于劳动密集型产业，约占60％的蔬菜品种是通过育苗移植方式种植的，秧苗手工移植劳动强度大、生产效率低、移植质量差。目前我国各大高校和单位相继研制出了半自动蔬菜移栽机，在一定程度上减轻了劳动强度，提高了工作效率。但是半自动移植机要求人工将苗送入栽植器中，作业效率受到人工喂苗的限制，作业强度较大，漏苗现象时有发生，还是满足不了人们的栽植需要。少数单位也已研制出全自动蔬菜移栽机，取苗机构作为其核心部件，需要完成取苗、持苗、推苗和回程的动作，由于目前的取苗机构存在结构复杂，制造成本高，高速运转下振动大等缺点，未能得到应用和推广。因此，取苗机构的研制是目前实现全自动蔬菜移栽的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，能实现取苗、持苗、推苗和回程的工作要求，且该取苗机构结构紧凑、传动平稳。本专利技术包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂。所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮。所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定。所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接。所述第一中间外凸齿轮和第二中间外凸齿轮的节曲线参数相同；第一中间傅里叶齿轮与第二中间傅里叶齿轮的节曲线参数相同；第一行星齿轮与第二行星齿轮的节曲线参数相同。所述的消除齿隙装置设置在箱体内；消除齿隙装置包括第一消除齿隙凸轮、第二消除齿隙凸轮、第一消除齿隙拨叉、第二消除齿隙拨叉、第一消除齿隙拨叉轴、第二消除齿隙拨叉轴、第一消除齿隙弹簧和第二消除齿隙弹簧；所述的第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；所述的第一消除齿隙拨叉一端通过第一消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第一消除齿隙凸轮构成凸轮副；第二消除齿隙拨叉一端通过第二消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第二消除齿隙凸轮构成凸轮副；第一消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第一消除齿隙拨叉中部；第二消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第二消除齿隙拨叉中部。所述的移栽臂包括移栽臂凸轮、移栽臂壳体、移栽臂壳体定位板、壳体盖、移栽臂拨叉、移栽臂拨叉轴、弹簧座、移栽臂弹簧、推苗杆、推苗爪、秧针定位板、第一秧针转动片、第二秧针转动片、第一秧针和第二秧针。所述的移栽臂凸轮与箱盖通过螺栓固定；移栽臂壳体定位板与移栽臂壳体通过螺栓固定，并与第一行星轴或第二行星轴通过平键连接；移栽臂拨叉中部通过移栽臂拨叉轴与移栽臂壳体铰接，一端与移栽臂凸轮构成凸轮副，另一端套在弹簧座构成滑动副；所述的推苗杆一端与弹簧座通过螺纹连接，另一端与推苗爪焊接；秧针定位板与移栽臂壳体固定；第一秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第一秧针的尾部通过插销固定，第二秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第二秧针的尾部通过插销固定；所述的移栽臂弹簧空套在推苗杆上，一端由弹簧座限位，另一端由移栽臂壳体限位；壳体盖固定在移栽臂壳体上，对弹簧座限位；第一秧针和第二秧针的头部均嵌入推苗爪开设的安装孔内。所述的内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮组成的齿轮副三维建模方法，具体如下：步骤一、节曲线计算与优化。确定内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的中心距L，建立第一中间外凸齿轮的节曲线方程：r2＝L-r1 (1)其中，r1为内凹太阳齿轮的极径，为内凹太阳齿轮的角位移，r2为第一中间外凸齿轮的极径，为第一中间外凸齿轮的角位移，内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的传动比进一步计算第一中间傅里叶齿轮和第一行星齿轮的节曲线方程，以及移栽臂上第一秧针的头部尖点运动方程。选定内凹太阳齿轮的中心点，初定内凹太阳齿轮节曲线上的四个数据点作为型值点，并根据四个型值点极坐标唯一求解到B样条曲线的六个控制点极坐标，其中，相邻型值点与中心点连线之间的中心角间隔90°；再插值生成720个拟合点极坐标其中，按0～2π均分720份后由小至大依次取值；基于MATLAB编程软件，根据720个拟合点极坐标可视化绘制出一条封闭的B样条曲线作为内凹太阳齿轮的初选节曲线；在径向方向上调整型值点位置优化移栽臂上第一秧针的头部尖点运动曲线，得到符合取苗特点和要求的内凹太阳齿轮节曲线。步骤二、生成内凹太阳齿轮的外凸齿廓。内凹太阳齿轮的节曲线包括外凸部分和内凹部分。根据非圆齿轮副齿廓算法求解内凹太阳齿轮的外凸部分节曲线对应的外凸齿廓。步骤三、生成内凹太阳齿轮的初始单齿内凹齿廓。由于内凹部分节曲线无法生成正常的渐开线齿廓，因此将内凹部分节曲线坐标导入CAD绘图软件中优化，优化后的内凹部分节曲线直接作为初始单齿内凹齿廓，初始单齿内凹齿廓和步骤二中求解的外凸齿廓组成内凹太阳齿轮初始齿廓。步骤四、生成第一中间外凸齿轮初始齿廓。Pro/e软件中的“切除”操作可实现去除毛坯中刀具与毛坯的重合部分，与此同时，结合展成法生成齿廓的原理，可生成第一中间外凸齿轮初始齿廓，具体步骤如下：1)改变内凹太阳齿轮外凸部分的齿顶圆直径和齿根圆直径，内凹部分不变，使内凹太阳齿轮成为刀具齿轮；刀具齿轮的齿顶圆直径da和齿根圆直径df分别为：da＝(z+2ha*+2c*)mdf＝(z-2ha*)m其中，z为内凹太阳齿轮的齿数，m为内凹太阳齿轮的模数，ha*为内凹太阳齿轮的齿顶高系数，取值为1；c*为内凹太阳齿轮的顶隙系数，取值为0.25。2)计算刀具齿轮的公转角θ1和自转角θ2：其中，根据离散化后的和式(2)离散化为720份。3)打开Pro/e软件，新建第一个零件格式文件，导入刀具齿轮齿廓坐标数据，拉伸得到刀具齿轮零件文件；新建第二个零件格式文件，绘制圆柱体作为第一中间外凸齿轮的毛坯零件文件。4)新建组件格式文件，将刀具齿轮零件文件和毛坯零件文件按r1、r2、的初始值以及中心距L的取值进行装配。5)在组件中，对刀具齿轮进行“表阵列”，在“表阵列”操作中导入θ1和θ2除初始值外的719组值，得到齿轮传动节曲线纯滚动下的720个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂；所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮，其特征在于：所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定；所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接。...

【技术特征摘要】
1.一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂；所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮，其特征在于：所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定；所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接。2.根据权利要求1所述的一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述第一中间外凸齿轮和第二中间外凸齿轮的节曲线参数相同；第一中间傅里叶齿轮与第二中间傅里叶齿轮的节曲线参数相同；第一行星齿轮与第二行星齿轮的节曲线参数相同。3.根据权利要求1所述的一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述的消除齿隙装置设置在箱体内；消除齿隙装置包括第一消除齿隙凸轮、第二消除齿隙凸轮、第一消除齿隙拨叉、第二消除齿隙拨叉、第一消除齿隙拨叉轴、第二消除齿隙拨叉轴、第一消除齿隙弹簧和第二消除齿隙弹簧；所述的第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；所述的第一消除齿隙拨叉一端通过第一消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第一消除齿隙凸轮构成凸轮副；第二消除齿隙拨叉一端通过第二消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第二消除齿隙凸轮构成凸轮副；第一消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第一消除齿隙拨叉中部；第二消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第二消除齿隙拨叉中部。4.根据权利要求1所述的一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述的移栽臂包括移栽臂凸轮、移栽臂壳体、移栽臂壳体定位板、壳体盖、移栽臂拨叉、移栽臂拨叉轴、弹簧座、移栽臂弹簧、推苗杆、推苗爪、秧针定位板、第一秧针转动片、第二秧针转动片、第一秧针和第二秧针；所述的移栽臂凸轮与箱盖通过螺栓固定；移栽臂壳体定位板与移栽臂壳体通过螺栓固定，并与第一行星轴或第二行星轴通过平键连接；移栽臂拨叉中部通过移栽臂拨叉轴与移栽臂壳体铰接，一端与移栽臂凸轮构成凸轮副，另一端套在弹簧座构成滑动副；所述的推苗杆一端与弹簧座通过螺纹连接，另一端与推苗爪焊接；秧针定位板与移栽臂壳体固定；第一秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第一秧针的尾部通过插销固定，第二秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第二秧针的尾部通过插销固定；所述的移栽臂弹簧空套在推苗杆上，一端由弹簧座限位，另一端由移栽臂壳体限位；壳体盖固定在移栽臂壳体上，对弹簧座限位；第一秧针和第二秧针的头部均嵌入推苗爪开设的安装孔内。5.根据权利要求1所述的一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述的内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮组成的齿轮副三维建模方法，具体如下：步骤一、节曲线计算与优化；确定内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的中心距L，建立第一中间外凸齿轮的节曲线方程：r2＝L-r1 (1)其中，r1为内凹太阳齿轮的极径，为内凹太阳齿轮的角位移，r2为第一中间外凸齿轮的极径，为第一中间外凸齿轮的角位移，内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的传动比进一步计算第一中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞高红，虞佳萍，赵雄，郑超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33