基于球面曲线的空间非匀速行星轮系分插机构逆向设计

• Published in: 农业工程学报 Vol. 30; no. 7; pp. 9 - 17
• Main Author: 孙良 祝建彬 陈建能 赵匀 武传宇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 浙江省种植装备技术重点实验室，杭州 310018 2014; 浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018
• Subjects: 优化; 农业机械; 分插机构; 插秧机; 球面曲线; 逆向设计; 非匀速传动; 非圆锥齿轮; 插秧机; agricultural machinery; spherical curve; non-uniform speed transmission; reverse engineering; 逆向设计; noncircular bevel gear; 球面曲线; 非匀速传动; 非圆锥齿轮; optimization; 优化; 分插机构; transplanting mechanism; transplanters; 农业机械
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.07.002

针对目前非圆锥齿轮行星系分插机构运动轨迹、姿态设计中存在的对机构参数选择和参数对设计目标影响的不确定性问题，提出一种基于球面曲线的空间行星轮系机构逆向设计方法。在利用样条曲线描述光滑、连续、封闭理想平面插秧轨迹的基础上，采用保测地曲率投影方式将平面轨迹映射到给定球面获得目标球面轨迹；由二杆三自由度空间开式机构复演球面轨迹，并根据杆件的空间几何关系建立行星轮系机构的总传动比反求模型；通过在杆件上依附非圆锥齿轮、非圆齿轮，实现基于给定运动要求的各级传动比分配和齿轮节曲线再现；利用Matlab编写反求程序，并在高速水稻宽窄行分插机构的设计中，实现非圆齿轮-非圆锥齿轮行星轮系宽窄行分插机构的参数反求。最后，通过设计并加工机构实物进行台架试验，由高速摄像技术测试并得到了与给定球面轨迹一致的插秧轨迹，验证了方法的可行性，为宽窄行分插机构设计提供了新的方法。