往复式切割器行星齿轮传动机构运动分析_黄新平
行星齿轮传动的机构仿真及多体接触分析
Ｏ
０ ０ ２ ０ ０． ０ ８ １ ４ ６ ０
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在
坐标 系 中 ｔ 时刻 Ａ 坐标 为 ： 韵
（） １
Ｙ ＝ Ｆｓｎ ｃ ｉ８
式中： ｎ为中心距 ；ｃ ｒ 为行星轮半径 ； ｜ ｔ ８为 时刻行星轮相对行
星架 的转 角 ， 卢＝２ ｎ 一 ｔ 订（ ｎ ）。 利用坐标变换公式 ：
行 星轮 与 内齿 轮 节 点 处 啮合 位 置 ， 时刻 Ａ点 旋 转 至 Ａ 点 。 ｔ
程 万康 ： 星齿轮 传 动 的机构 仿 真及 多体 接 触分析 行
轮 及 行 星架 的 受 力 情 况 。
架之问 的旋转 副施 加力 矩 ５９ ９ ３Ｎ・ ｌ令 内齿 圈与行 星 ６ ． ｎ， 架之间旋转副的转速 为 ０ 即行 星架 不输 出运 动 。利用 Ｉ ， —
ＤＡ Ｅ Ｓ软件 进 行 力 学 仿 真 时 ， 置 求 解 时 间 为 １ｓ 求 解 步 数 设 ， 为 ３００步 ， 解 可 得 图 ５ 图 ６及 表 ３所 示 的 太 阳轮 、 星 ０ 求 、 行
个 行 星 轮 ， 运 动 仿 真 过 程 中 ， 动 副 的 定 义包 括 ３个 旋 转 故 运 副 和 ２个 齿 轮 副 。 即太 阳轮 与行 星 架 之 间 、 内齿 圈 与 行 星架 之 间 、 星 轮 与 行 星 架 之 间 用 旋 转 副 来 定 义 ， 阳轮 与 行 星 行 太 轮 之 间 、 星轮 与 内 齿 圈 之 问 用 齿 轮 副 未 定 义 。 将 内齿 圈定 行 义 为 固定 件 ， 太 阳 轮 与 行 星 架 之 问 的 旋 转 副 施 加 转 动 。 由 对 于 太 阳轮 额 定 输 入 转 速 为 ４ ０ｒｍｉ（ ６ ８３ｒｓ ， 阳 轮 １ ｎ 即 ．３ ／ ） 太 ／
往复式切割器速度参数优化设计与分析——基于ADAMS
文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ） ８－ ０ ２— ４ ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ４ ０
０ 引 言
长 期 以来 ， 合 收 割 机 往 复 式 切 割 器 的设 计 是 建 联
立 在 图解 分 析 和试 验 的基 础 上 ， 多 文 献 只是 对 切 割 很 图与 割 刀尺 寸进 行 了一 定 的分 析 和 优 化 ， 而且 以往 的
Ｘ ： ｆ＋ ｒ ｏ ｏ ｃ ｓｔ Ｖ ＝ ～ ｒ ｉ ｗｔ ｗｓｎ
动 刀片
收稿 Ｅ期 ：２ １ ｔ ００—１ ２ ０— １ 基金项 目：国家大学生创新性试验计划项 目（ ０ ０７ ２ ） １１６ ４ ３ 作者简介 ：刘 源 （１ ８ ９ ９一） 男 ， ， 山西 寿 阳人 ， 科 生 ， Ｅ—ｍａｌ 本 （ ｉ ）
获得较好的使用参数 。进行双支承切割 时， 切割速度
为 ＝ １— ／ Ｊ相对 于 割 刀 的上 下抗 弯 能力 有 较 ２ｍ ｓ ，
的合成 ， 割刀横 向运 动的平均 速度 与机器前进 运
动 的速 度 的配 合 关 系决 定 了割 刀 绝 对 运 动 轨 迹 ， 这 一 配合 关 系用 割 刀进 距 （ 割进 距 ） 切 Ｈ来 表示 。割 刀 进距 为 割 刀完 成 一个 行 程 ｓ的时 间 ｔ 内机 组 所 前 进 的
在 只 分 析 曲柄 转 速 的基 础 上 确 定 了满 足 切 割 条件 的 、 适 的 曲柄 转 速 和切 割 机 前 进 速度 。 合
关 键 词 ：切 割 器 ；往 复 式 ； Ａ Ａ Ｄ ＭＳ；参 数 化 分 析
中图分类号 ：ｓ ２ ． Ｓ ２ ２ ５ ３； １ ６
文献标识码 ：Ａ
连 杆 切 割器 建 立 了 运动 学 仿 真 模 型 ， 并对 机 构 的 推 杆 长 度 和 曲柄 转 速进 行 了参ห้องสมุดไป่ตู้数 化设 计 。通 过 Ａ Ａ ／ ｏｔｒ— Ｄ ＭＳ Ｐｓ ｏ Ｐ
行星齿轮传动设计详解
1 绪论行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。
由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。
行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。
它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。
因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用[1-2]。
1．1 发展概况世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。
行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。
然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。
无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。
近20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展[1-8]。
1．2 3K型行星齿轮传动在图4所示的3K型行星齿轮传动中，其基本构件是三个中心轮a、b和e，故其传动类型代号为3K[10]。
在3K型行星传动中，由于其转臂H不承受外力矩的作用，所以，它不是基本构件，而只是用于支承行星轮心轴所必需的结构元件，因而，该转臂H又可称为行星轮支架（简称为行星架）。
行星齿轮传动比计算详解
行星齿轮传动比计算详解行星齿轮传动是一种常用于机械系统中的传动装置，它具有稳定的传动比和较高的传动效率。
在设计和分析行星齿轮传动时，计算传动比是非常重要的一步。
行星齿轮传动包含一个太阳轮、一个内齿轮和若干个行星轮组成。
太阳轮位于中心，内齿轮环绕太阳轮旋转，而行星轮则与内齿轮相连，通过行星轴和其它部分连接到外部结构。
传动比定义为输入轴（太阳轮）的速度与输出轴（内齿轮）的速度之比。
计算行星齿轮传动比的方法如下：1. 首先，标记各个齿轮的齿数。
太阳轮的齿数标记为S，行星轮的齿数标记为P，而内齿轮的齿数标记为R。
2. 确定输入轴和输出轴。
通常情况下，太阳轮作为输入轴，而内齿轮作为输出轴。
3. 计算行星齿轮传动比。
行星齿轮传动比等于输出轴（内齿轮）速度与输入轴（太阳轮）速度之比。
根据齿轮传动的性质，传动比可以通过以下公式计算得出：传动比 = （P + R）/ S其中，P为行星轮的齿数，R为内齿轮的齿数，S为太阳轮的齿数。
4. 根据实际应用需求进行传动比的调整。
有时候，需要满足特定的速度要求或扭矩要求，可以通过增加或减少行星轮的齿数来调整传动比。
通过以上的计算方法，我们可以准确计算出行星齿轮传动的传动比。
这对于机械系统的设计和优化具有重要的指导意义。
同时，我们还可以根据实际应用需求，对传动比进行调整，以满足特定的工作要求。
总之，行星齿轮传动比的计算是设计和分析行星齿轮传动的重要步骤。
通过正确计算传动比，可以确保行星齿轮传动系统具有稳定的传动性能，从而提高机械系统的工作效率和可靠性。
行星齿轮传动装置的有限元分析
行星齿轮传动装置的有限元分析发表时间：2014-12-25T14:49:34.060Z 来源：《价值工程》2014年第7月中旬供稿作者：高伟[导读] 实体建模掘进机的行星减速齿轮装置的结构复杂，在生成有限元模型时同样要对其模型进行简化。
高伟淤GAO Wei曰刘娟于LIU Juan（淤中煤科工集团太原研究院，太原030006；于山西北方机械制造有限责任公司，太原030009）（淤Taiyuan Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group，Taiyuan 030006，China；于Shanxi North Machine-Building Co.，Ltd.，Taiyuan 030009，China）摘要：本文以行星齿轮传动装置为研究对象，以ANSYS 软件为操作平台，对其进行了建模，装配，有限元分析，并以太阳轮为例，得到齿轮啮合任意位置的载荷、应力、应变等关键性能参数，对齿轮进行优化设计提供了参考。
Abstract: In this paper, the planetary gears as the research object, ANSYS software as the operating platform for itsmodeling,assembly, finite element analysis, and the sun wheel is taken for example to get anywhere and it provides a reference performanceparameters for optimizing the design of gears in the load, stress, strain and other critical gear.关键词：掘进机；行星齿轮传动装置；ANSYS；有限元分析Key words: roadheader；planetary gears；ansys；finite element analysis中图分类号院TH132.425 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）20-0039-030 引言行星齿轮传动装置具有结构紧凑、体积小、重量轻、工作平稳、传动比范围大、传动功率高的优点，因此在冶金、矿山、起重运输、汽车等领域得到了越来越广泛的应用。
往复式切割器偏心轮曲柄摆杆机构运动仿真
பைடு நூலகம்
（ Ｈｏ ｈ ｈ ｏ ｔ Ｂｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｆ ｏ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｈ ｏ ｈ ｈ ｏ ｔ ０ １ ０ ０ １ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
优 化 设 计 和 动 力 学 分析 提 供 了 理 论 依 据 。
关键 词 ：往 复 式切 割 器 ；偏 心 轮 ； 曲柄 摆 杆 机 构 ；ＡＤ ＡＭＳ软 件 ；仿 真
中 图 分 类 号 ：￥ ２ ２ ５ ． ２ ９
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — １ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ５ ９ — ０ ４
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔｈｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｗｉ ｎｇ ｌ ｉ ｎｋ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ，ｔ ｈａ ｔ ｗａ ｓ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ — ｎｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｒ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕｔ ｔ ｅ ｒ ， ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎｄ ｅ ｄ． Ｍ ｏ ｔ ｉ ｏｎ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ ｗａ ｓ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｄ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｙ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ． Ａｎ ｄ ｅ ｑ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ． Ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｆ ｉ ｇ ａ ｎｄ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｂ ｏ ｄ ｙ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ —
双动刀往复式甘蔗切割器设计及分析
双动刀往复式甘蔗切割器设计及分析袁洁;尹志宏;朱佳明【摘要】为了解决小型甘蔗切割器单动刀工作时存在的平衡能力差、切割速度低、容易卡滞堵塞等问题，进行了小型甘蔗切割器的改进设计。
采用双曲柄连杆机构带动两组刀片彼此反向切割的双动切割装置机构，对割刀位移、速度、加速度进行运动学仿真分析，并对动刀片结构参数进行了优化设计，同时确定了最佳切割速比K=1.8。
研究结果为甘蔗切割器的进一步优化设计和实验提供了参考依据。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)009【总页数】4页(P106-108,130)【关键词】双动;甘蔗切割器;运动学;切割速比【作者】袁洁;尹志宏;朱佳明【作者单位】昆明理工大学机电工程学院，昆明 650500;昆明理工大学机电工程学院，昆明 650500;昆明理工大学机电工程学院，昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】TH16;S225.5+3甘蔗收割机机械化已成为我国甘蔗生产迫切需要解决的问题。
由于我国甘蔗种植区域多数是丘陵地带，且受季风和台风的影响，目前我国市场上还没有适合我国甘蔗种植和收获情况的、具有自主知识产权的甘蔗收获产品［1，2］。
目前，大部分小型收割机的切割传动机构采用齿轮机构和曲柄摇杆机构的组合带动割刀实现往复式运动，但是往复式甘蔗切割机多为单动刀，工作时平衡能力差，动刀运动频率低，容易卡滞堵塞。
而双动刀往复式是两组刀片彼此相向切割，作业速度快，工作效率更高［3～6］。
因此针对这些问题，设计一种双动刀往复式切割器并对其关键部件进行研究，以获得较好的结构参数和切割功效。
1.1 基本结构设计双动刀往复式切割器传动机构如图1所示，主要由箱体1、上臂2、下臂3、动力输入轴4、大锥齿轮5、小锥齿轮6和偏心机构组成。
动力输出轴一端为花键形式与外接动力连接，另一端与大锥齿轮固定连接；小锥齿轮6安装在偏心机构总成上，并与大锥齿轮5啮合；偏心机构总成与上臂2、下臂3分别连接，带动其做往复运动。
二级行星齿轮传动系统非线性动力学特性分析
二级行星齿轮传动系统非线性动力学特性分析二级行星齿轮传动系统非线性动力学特性分析摘要：行星齿轮传动是一种广泛应用于工业机械领域的传动形式。
本文研究了二级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性，并通过数值模拟进行分析。
研究发现，在一定工作条件下，二级行星齿轮传动系统存在着非线性现象，如共振、反常周期振动等。
本文论述了这些非线性现象的产生机制，并分析了对传动性能的影响。
此外，本文还通过参数变化分析，探讨了如何通过调整传动系统的参数来减小或消除这些非线性现象。
最后，我们提出了一些建议，以提高二级行星齿轮传动系统的性能和减少非线性现象的发生。
关键词：行星齿轮传动；非线性动力学；共振；参数变化一、引言行星齿轮传动是一种常见的机械传动装置，在汽车、飞机、机床等领域得到了广泛应用。
其具有结构紧凑、传动比变化范围大、传动效率高等优点，是替代直接啮合齿轮传动的理想选择。
然而，行星齿轮传动系统由于其特殊结构而存在着一些非线性动力学问题，如共振、反常周期振动等。
这些问题严重影响了传动系统的性能和稳定性，因此其非线性动力学特性的分析对于传动系统的设计和优化具有重要意义。
二、二级行星齿轮传动系统的结构二级行星齿轮传动系统由太阳轮、行星轮和环轮组成。
太阳轮位于中间，行星轮分布在太阳轮的周围，环轮包围着所有行星轮。
当太阳轮以一定速度旋转时，通过行星轮的运动与环轮进行啮合，实现动力传递。
三、非线性动力学特性的分析1. 共振现象在二级行星齿轮传动系统中，由于行星轮与环轮之间的啮合关系，传动系统会产生一些共振现象。
共振是指系统的自然振动频率与外部激励频率相等或接近时，系统会出现大幅度振动。
这种共振现象对传动系统的正常工作具有不利影响，甚至可能导致传动系统的破坏。
在本文的数值模拟中，我们通过改变太阳轮的转速来研究了共振现象的发生条件，并分析了共振对传动系统性能的影响。
2. 反常周期振动在实际工作过程中，二级行星齿轮传动系统可能会出现反常周期振动现象。
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第卷第期年月塔里木农垦
大学学
报
J
ONRLOLIMISNIRVO
ARIALRLRLAMA
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
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得
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一
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(
2
)
八八八
二
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乙
r
八八八二7rR
一
r
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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