椭圆齿轮在毛纺精梳机传动机构中的应用

杨 南

（柳州职业技术学院，广西 柳州545006）

椭圆齿轮在毛纺精梳机传动机构中的应用

杨 南

（柳州职业技术学院，广西 柳州545006）

对毛纺精梳机中圆梳机构的传动情况进行分析，设计一对偏心椭圆传动机构，并导入ADAMS软件中进行运动分析，结果证明偏心椭圆齿轮传动符合圆梳周期变化要求。与传统圆齿轮相比传动更平稳，磨损更小，使用寿命更长。

椭圆齿轮；运动仿真；ADAMS

1 传统传动机构

市面上毛纺精梳机的圆梳传动机构由三个偏心圆齿轮组成如图1所示，图中轮1为主动轮，2、3轮为从动轮，要求圆梳梳针在插入纤维、进行梳理和从纤维中脱出时，其速度按“慢→快→慢”的规律变化，以减少纤维在梳理过程中损伤，提高梳理效率。圆齿轮的安装与圆心位置偏心距为L，当轮1转过φ1角时，轮 1与轮 2中r1、r2相啮合，轮 2和轮 3中的 r2′、r3相啮合。得到i31的传动比为：

图1 偏心圆齿轮传动机构

圆齿轮传动比可看出，轮1转动时，轮3的变化规律是呈现变速运动，从而实现圆梳的“慢→快→慢”规律。由于圆齿轮易于加工成形，有标准规格的型号，价格便宜，通常作为圆梳传动机构的首选零件。但是在长期的使用过程中也存在一些问题，有下列几种情况：

（1）圆齿轮上的轮齿在设计上是按照两个圆心定位点为基准，当定位点偏心距l后，轮齿之间的啮合间隙会变大变小，啮合不完全，易产生冲击振动。

（2）采用三组偏心圆齿轮传动能获得较好的传动效果，但增加了传动箱的体积，操作起来显得笨拙，且效率不高。

（3）由于啮合的不完全，加快了齿轮的磨损，严重时会产生齿根断裂，大大缩短了齿轮的使用寿命。

2 偏心椭圆齿轮传动机构

偏心椭圆齿轮传动机构由一对节曲线完全相同的椭圆齿轮啮合如图2所示，图中o1、o2为固定端（即回转中心），假设椭圆的基本参数为：长轴等于2a，短轴等于2b，焦距等于2e.若某一瞬时的啮合点为p1、p2，相对应的啮合半径分别为r1、r2，可求得该椭圆齿轮传动比为：

图2 偏心椭圆齿轮传动机构

通过传动比公式可以看出，一对偏心椭圆齿轮的传动并非线性周期性运动，这种周期性运动是否符合精梳机的运动要求，需要进行构造和模拟仿真运动曲线。

2.1 偏心椭圆齿轮造型

设定椭圆齿轮基本参数：偏心率e=0.627，模数m=4，齿数z=35 mm，长轴a=78 mm，短轴b=61 mm，焦距 c=48.9 mm，分度圆压力角 α =20°.顶隙系数c*=0.25.构造出椭圆齿轮基本造型，如图3所示。

图3 椭圆齿轮造型

2.2 偏心椭圆齿轮分析

偏心椭圆齿轮传动机构运动是否达到毛纺精梳机中传动的要求，必须对传动结果进行分析。图4所示在齿轮上建立两个传动轴与机架链接，轮1为主动轮，轮2为从动轮，圆梳定位在轮2轴上，分析轮2的运动情况即可获得圆梳运动规律。

图4 精梳机中偏心椭圆齿轮传动装置

将建立好的模型导入ADAMS运动分析软件中，在主动轮和从动轮的旋转中心分别创建一个连体坐标系。在这两个连体坐标系原点处分别定义大地和主动轮间的旋转副Joint 1以及大地和从动轮间的旋转副Joint 2，在两齿轮之间定义类型为Solid to Solid类型的接触。在旋转副Joint 1上创建旋转驱动，将旋转速度设为360 r/min，观察在一个周期内的速度与加速度运动变化。

加速度曲线图5中，实线表示主动轮，虚线表示从动轮，当主动轮转动一周期时，从动轮呈现瞬时周期变化波形。图6中从动轮变化呈现周期“慢→快→慢”运动规律，同时主动轮和从动轮存在短暂的时间差，这是因为一对偏心椭圆齿轮啮合时，轮齿之间的间隙造成的，对机构的传动不会产生影响。从椭圆齿轮传动曲线的周期变化来看，符合毛纺精梳机要求。

图5 主动轮和从动轮的加速度曲线

图6 主动轮和从动轮的速度曲线

3 结束语

将椭圆齿轮应用到圆梳传动机构中。在啮合方面，椭圆齿轮是按照偏心设计，其啮合效果要比圆齿轮好，在传动过程中不会产生啮合不完全情况。且椭圆齿轮轮齿面接触啮合面要比圆齿轮均匀，轮齿磨损量大致相同，不会产生局部严重磨损，降低了轮齿折断的危险。采用一对椭圆齿轮传动机构要比三个偏心圆齿轮传动机构的体积小，操作更灵活，梳理的效率更高。

[1]符 炜.机械创新设计构思方法[M].长沙：湖南科学技术出版社，2005.

[2]王艾伦，马 强，刘琳琳.椭圆齿轮动态特性仿真研究[J].机械传动，2006，4（30）：7-10.

[3]李 静.渐开线椭圆齿轮造型设计与分析[J].辽宁石油化工大学学报，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年广西高校中青年教师基础能力提升项目（2017KY1054）

杨 南（1980-），男，广西北流人，本科，讲师，研究方向为机械CAD/CAM.