橢圓齒輪在毛紡精梳機(jī)傳動機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

楊 南

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州545006）

橢圓齒輪在毛紡精梳機(jī)傳動機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

楊 南

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州545006）

對毛紡精梳機(jī)中圓梳機(jī)構(gòu)的傳動情況進(jìn)行分析，設(shè)計一對偏心橢圓傳動機(jī)構(gòu)，并導(dǎo)入ADAMS軟件中進(jìn)行運動分析，結(jié)果證明偏心橢圓齒輪傳動符合圓梳周期變化要求。與傳統(tǒng)圓齒輪相比傳動更平穩(wěn)，磨損更小，使用壽命更長。

橢圓齒輪；運動仿真；ADAMS

1 傳統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)

市面上毛紡精梳機(jī)的圓梳傳動機(jī)構(gòu)由三個偏心圓齒輪組成如圖1所示，圖中輪1為主動輪，2、3輪為從動輪，要求圓梳梳針在插入纖維、進(jìn)行梳理和從纖維中脫出時，其速度按“慢→快→慢”的規(guī)律變化，以減少纖維在梳理過程中損傷，提高梳理效率。圓齒輪的安裝與圓心位置偏心距為L，當(dāng)輪1轉(zhuǎn)過φ1角時，輪 1與輪 2中r1、r2相嚙合，輪 2和輪 3中的 r2′、r3相嚙合。得到i31的傳動比為：

圖1 偏心圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)

圓齒輪傳動比可看出，輪1轉(zhuǎn)動時，輪3的變化規(guī)律是呈現(xiàn)變速運動，從而實現(xiàn)圓梳的“慢→快→慢”規(guī)律。由于圓齒輪易于加工成形，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的型號，價格便宜，通常作為圓梳傳動機(jī)構(gòu)的首選零件。但是在長期的使用過程中也存在一些問題，有下列幾種情況：

（1）圓齒輪上的輪齒在設(shè)計上是按照兩個圓心定位點為基準(zhǔn)，當(dāng)定位點偏心距l(xiāng)后，輪齒之間的嚙合間隙會變大變小，嚙合不完全，易產(chǎn)生沖擊振動。

（2）采用三組偏心圓齒輪傳動能獲得較好的傳動效果，但增加了傳動箱的體積，操作起來顯得笨拙，且效率不高。

（3）由于嚙合的不完全，加快了齒輪的磨損，嚴(yán)重時會產(chǎn)生齒根斷裂，大大縮短了齒輪的使用壽命。

2 偏心橢圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)

偏心橢圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)由一對節(jié)曲線完全相同的橢圓齒輪嚙合如圖2所示，圖中o1、o2為固定端（即回轉(zhuǎn)中心），假設(shè)橢圓的基本參數(shù)為：長軸等于2a，短軸等于2b，焦距等于2e.若某一瞬時的嚙合點為p1、p2，相對應(yīng)的嚙合半徑分別為r1、r2，可求得該橢圓齒輪傳動比為：

圖2 偏心橢圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)

通過傳動比公式可以看出，一對偏心橢圓齒輪的傳動并非線性周期性運動，這種周期性運動是否符合精梳機(jī)的運動要求，需要進(jìn)行構(gòu)造和模擬仿真運動曲線。

2.1 偏心橢圓齒輪造型

設(shè)定橢圓齒輪基本參數(shù)：偏心率e=0.627，模數(shù)m=4，齒數(shù)z=35 mm，長軸a=78 mm，短軸b=61 mm，焦距 c=48.9 mm，分度圓壓力角 α =20°.頂隙系數(shù)c*=0.25.構(gòu)造出橢圓齒輪基本造型，如圖3所示。

圖3 橢圓齒輪造型

2.2 偏心橢圓齒輪分析

偏心橢圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)運動是否達(dá)到毛紡精梳機(jī)中傳動的要求，必須對傳動結(jié)果進(jìn)行分析。圖4所示在齒輪上建立兩個傳動軸與機(jī)架鏈接，輪1為主動輪，輪2為從動輪，圓梳定位在輪2軸上，分析輪2的運動情況即可獲得圓梳運動規(guī)律。

圖4 精梳機(jī)中偏心橢圓齒輪傳動裝置

將建立好的模型導(dǎo)入ADAMS運動分析軟件中，在主動輪和從動輪的旋轉(zhuǎn)中心分別創(chuàng)建一個連體坐標(biāo)系。在這兩個連體坐標(biāo)系原點處分別定義大地和主動輪間的旋轉(zhuǎn)副Joint 1以及大地和從動輪間的旋轉(zhuǎn)副Joint 2，在兩齒輪之間定義類型為Solid to Solid類型的接觸。在旋轉(zhuǎn)副Joint 1上創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，將旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為360 r/min，觀察在一個周期內(nèi)的速度與加速度運動變化。

加速度曲線圖5中，實線表示主動輪，虛線表示從動輪，當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動一周期時，從動輪呈現(xiàn)瞬時周期變化波形。圖6中從動輪變化呈現(xiàn)周期“慢→快→慢”運動規(guī)律，同時主動輪和從動輪存在短暫的時間差，這是因為一對偏心橢圓齒輪嚙合時，輪齒之間的間隙造成的，對機(jī)構(gòu)的傳動不會產(chǎn)生影響。從橢圓齒輪傳動曲線的周期變化來看，符合毛紡精梳機(jī)要求。

圖5 主動輪和從動輪的加速度曲線

圖6 主動輪和從動輪的速度曲線

3 結(jié)束語

將橢圓齒輪應(yīng)用到圓梳傳動機(jī)構(gòu)中。在嚙合方面，橢圓齒輪是按照偏心設(shè)計，其嚙合效果要比圓齒輪好，在傳動過程中不會產(chǎn)生嚙合不完全情況。且橢圓齒輪輪齒面接觸嚙合面要比圓齒輪均勻，輪齒磨損量大致相同，不會產(chǎn)生局部嚴(yán)重磨損，降低了輪齒折斷的危險。采用一對橢圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)要比三個偏心圓齒輪傳動機(jī)構(gòu)的體積小，操作更靈活，梳理的效率更高。

[1]符 煒.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)思方法[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[2]王艾倫，馬 強(qiáng)，劉琳琳.橢圓齒輪動態(tài)特性仿真研究[J].機(jī)械傳動，2006，4（30）：7-10.

[3]李 靜.漸開線橢圓齒輪造型設(shè)計與分析[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報，2009，3（29）：57-60.

Application of Elliptic Gear in the Transmission Mechanism of the Wool Comber

YANG Nan
（Liuzhou Vocational and Technical College，Liuzhou Guangxi 545006，China）

The wool comber in circular comb drives of the mechanism were analyzed，a pair of eccentric elliptical drive mechanism design，and imported into the ADAMS software for motion analysis.The results show that eccentric elliptical gear drive with circular comb cycle changes.Compared with the traditional circular gear transmission is more stable，less abrasion，longer service life.

elliptic gear；motion simulation；ADAMS

TS103.2

B

1672-545X（2017）10-0114-03

2017-07-28

2017年廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項目（2017KY1054）

楊 南（1980-），男，廣西北流人，本科，講師，研究方向為機(jī)械CAD/CAM.