梳齒交換機構的智能設計

馮貴東　羅浩明　謝凱凱　牛博彧　馬驍

摘 要：本文通過對梳齒交換機構的調查發現，這種機構由于其巧妙的特點，現已得到了廣泛的應用。但是對于其齒形設計及齒數計算一直以來困擾著使用者，其復雜工程圖的繪制也是一項耗時耗力的工作。為了使梳齒交換機構的使用更加方便，本文介紹了一種實現梳齒交換機構的智能設計方法。使用者只需要確定負載的長和寬和控制精度這三個參數，即可得到符合要求的梳齒交換機構二維圖，以及該機構的材料，厚度，重量。

關鍵詞：Autolisp;梳齒交換機構;參數繪制

一、引言

1.設計背景

梳齒搬運技術廣泛應用于智能停車系統中，此機構有著巧妙的結構，作為學生在平時所做的創新項目中也多次運用到梳齒交換機構。但是在繪制時就顯得十分麻煩，工程量很大，眾多的梳齒邊線，齒數計算復雜，內外梳齒板配合等問題讓梳齒交換機構的繪制讓人十分頭疼。

二.設計過程

使用者只需輸入此機構所搬運負載的長（L）和寬（W），負載的重力（F），已經控制精度（P），即可通過本文論述的智能設計方法得到一個完整的梳齒交換機構的二維圖，以及該機構的材料，厚度，重量。下面論述設計過程。

1.智能設計計算過程

（1）內梳齒板設計

內梳齒板寬（后簡稱內板寬）和內梳齒板長（后簡稱內板長）：首先用戶由輸入長和寬，在負載的四個邊分別流出一個精度的空間，由公式①和②可求得內板寬和內板長。L1=L+2P·公式①，式中：L1—內板長度，L—用戶輸入的長，P—用戶輸入的精度。L2=W+2P·公式②，式中：L2—內板寬度，W—用戶輸入的寬度

（2）齒數設計

我們從美觀的角度來設計齒數，根據內板的長寬比例來確定內板齒數，由于配合梳齒板的特性可得外板的齒數。 N=（ L1/ L2）*0.6*13·公式③，[N1]=N·公式④，式中：N1—內板齒數。由梳齒交換結構的結構可知，內梳齒板的齒數等于外梳齒板的齒數減1。即：N2= N-1··公式⑤，式中：N2—外板齒數

（3）配合間隙設計

配合間隙由使用者所用的控制系統精度所決定，配合梳齒板的配合間隙設置為兩倍的控制精度。即P1=2P·公式⑥，式中：P1—配合間隙

（6）所用材料判斷

目前市面上常用的梳齒板切割材料有兩種，亞克力板和鋼板，其中鋼板密度大但是彈性模量大，亞克力板密度小同時彈性模量也小。所以我們設計當f>1000N時，選擇鋼板。反之則選擇亞克力板。

（6）齒厚設計

負載接觸在梳齒板上使得每一個齒都是一個懸臂梁。接下來通過約束懸臂梁的形變量來確定梳齒的厚度，這里約束為：最大變形量不超過0.05倍的齒長。目前市面上的鋼板及亞克力板厚度均是1，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20mm。

2.繪圖過程（以autolisp為例）

（1）梳齒板外矩形及中心線的繪制

（2）對于齒數及齒形的智能設計

（3）利用循環繪制剩下的齒形線

（4）結果展示

三、總結和展望

本文通過對于梳齒交換機構的調查發現，此類非標準件組成的機構現由于其巧妙的機構，現已得到了廣泛的應用。本文編寫了能夠智能設計并繪制梳齒交換機構的程序，并對其進行了詳細的介紹和說明。為以后利用梳齒交換機構進行設計，繪制提供了極大的便利。

參考文獻：

[1]趙博.高精度變位齒輪的AutoLISP參數化設計及自動繪圖[J].機械工程師，2014，（2）.

[2]胡志勇.基于AutoLISP的漸開線齒輪參數化設計[J].中國機械，2014，（23）.

[3]胡志剛，胡晨.基于Autolisp的蝸輪圖樣參數化繪圖命令的二次開發[J].河南科技學院學報（自然科學版），2016，44（2）.

[4]趙宏.基于AutoLisp的零件序號智能標注程序設計[J].機械制造與自動化，2016，（4）.

[5]朱云開，嚴波.基于AutoLISP的向心球軸承參數化繪制[J].裝備制造技術，2010，（12）.

[6]王克波，馬兆明.AUTOLISP編程實現正交開孔圓管展開圖快速繪制[J].金屬加工（冷加工），2014，（5）.