多轴器齿轮传动系统快速布局计算
随着 CAD 的发展，传统的人工设计的低效率越来越不能被接受，对齿轮系统乃至一 切机械系统实现自动布局设计计算的研究课题变得相当重要。 布局问题简单地说就是寻求给定几何体在给定空间中的无干涉布置，并满足各种约束 条件，多轴器齿轮传动布局设计直接关系到多轴器传动系统的具体实现，是多轴器齿轮传 动系统设计中重要的核心问题之一。多轴器齿轮传动系统的快速无干涉布局计算使快速响 应客户需求的多轴器的设计效率大大提高。 如图 3-2 所示是被加工件孔布置成 6 孔圆周均布的多轴器齿轮传动机构，它是一个二 级齿轮传动机构。
图 3-2 多轴器二级齿轮传动机构
设计人员在设计多轴器齿轮传动机构时，先进行一级齿轮传动的挂接布局，当发现存 在齿轮干涉现象时（如下图 3-3 所示） ，再重新设计计算齿轮，增加过轮，重新调整齿轮位 置进行齿轮的挂接，如下图 3-4 所示。在重新布置齿轮的过程中，设计人员对齿轮的计算 并装配的过程复杂且知识无继承性，因此在设计开发过程中浪费了很长的时间。当客户要 求开发加工能力不同的多轴器时（如一次性能加工 5 个孔） ，设计人员需要重新对齿轮进 行设计并进行从一级齿轮开始的挂接不干涉判断。这样做了很多重复设计工作，浪费了大 量的时间。因此，如果能有一套方法能自动对齿轮传动机构的布局进行无干涉计算的话， 将使设计效率大大提高，真正做到了快速响应。
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图 3-3 一级齿轮传动干涉图
图 3-4 二级齿轮无干涉传动
本文从快速解决齿轮布局干涉问题入手，对齿轮干涉问题进行了研究，设计了一套限 于被加工孔呈圆周均布多轴器齿轮传动系在平面内快速布局计算法则，大大提高了这一系 列多轴器的设计效率，同时也为后续齿轮传动系统在空间的齿轮挂接布局问题的解决奠定 了一定的理论基础。 在多轴器齿轮传动系统中，主动齿轮带动动力齿轮运转，随着加工孔的增多，动力齿 轮的分布会发生干涉现象，我们通过增加过轮来避免干涉的产生，当加工孔的个数进一步 增加后过轮也随之增加，当使用过轮无法解决干涉问题时，我们把平面问题的齿轮布局转
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换到齿轮的空间三维布局中去解决。三维布局问题还有待进一步研究。 通过两幅图来对问题进行分析，如图 3-5 所示是不加过轮齿轮传动机构动力齿轮发生 干涉时的临界图。如图 3-6 是加过轮后的二次齿轮传动简图。