CN116718371A - 星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法，具体涉及行星齿轮领域，包括工作台、传动转辊和行星齿轮，若干个行星齿轮啮合在传动转辊的外周以及工作台齿圈的内周，传动转辊的底部转动连接有旋转电机，传动转辊通过活动转板间接带动活塞杆在活塞箱内左右移动。本发明通过传动转辊带动行星齿轮转动的同时会使活塞箱形成正负压，进而从外部吸取红丹粉或使红丹粉在喷料头处附加静电后喷向行星齿轮，解决了工作人员手动喷涂红丹粉导致红丹粉沾染到皮肤或吸入体内产生一定的危险的问题，并保证了每个行星齿轮在印取红丹粉过程中被旋转速度的均匀性以保证每个齿牙在印取红丹粉过程中经过喷料头的速度的均匀性和一致性。

Description

星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法

技术领域

本发明属于行星齿轮印痕测取技术领域，具体涉及星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法。

背景技术

行星齿轮是指除了能像定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴转动之外，它们的转动轴还随着行星架绕其它齿轮的轴线转动的齿轮系统，绕自己轴线的转动称为“自转”，绕其它齿轮轴线的转动称为“公转”，就像太阳系中的行星那样，因此得名，行星齿轮是指转动轴线不固定，且安装在一个可以转动的支架上。

现有的行星齿轮啮合传动印痕测取方式都是依靠红丹粉喷涂或涂抹到齿轮表面进行印痕测取，如申请号为201010618990.7公开的一种齿轮啮合检测方法，通过将红丹粉与机油混合后涂抹于任一齿轮侧齿面，然后转动两个齿轮，待两齿轮齿面完全接触后，用胶带覆盖于另一个齿轮的侧齿面，揭下胶带观察红丹粉在胶带上的分布情况，若红丹粉在胶带上的分布饱满无空隙则表示齿轮完全啮合，若红丹粉在胶带上的分布色淡且有空隙或空隙较大为齿轮不完全啮合或未啮合。但是红丹粉为四氧化三铅，是一种无机化合物，具有一定的毒性和致癌性，工作人员手动喷涂沾染到皮肤或吸入体内就会对身体产生一定的危害；此外，如何保证每次喷涂或涂抹至一个行星齿轮的每个齿牙侧面的红丹粉的量和速率一致，进而在后续的印痕分析过程中，不会因为涂抹的量不同而导致最终的印痕测取结果出现偏差，是现有技术急需解决的技术问题，所以亟待设计出一种能够自动将红丹粉保证以统一均匀的速率和量喷涂到行星齿轮的每个齿牙缝隙表面，且减少人工涂抹喷涂避免对人身体产生危害的星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供星齿轮啮合传动印痕测取系统及方法，通过设置了活动转板和活动件，行星齿轮转动时，所述旋转电机由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊转动，传动转辊会带动活动转板使活动推柱移动，最终使红丹粉附加静电通过喷料头喷向行星齿轮，以实现若干个行星齿轮的每个齿牙侧表面均匀印痕有红丹粉，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：星齿轮啮合传动印痕测取系统，包括工作台、传动转辊和若干个行星齿轮，所述传动转辊转动连接在工作台的内壁，所述传动转辊外周在所述工作台所在平面设置有太阳轮，若干个行星齿轮环形等间距啮合在所述太阳轮外周以及工作台的齿圈内周，若干个行星齿轮的轴中心均通过设置在所述工作台底部的行星齿轮架固定连接，所述传动转辊的底部转动连接有旋转电机，所述工作台的顶部固定连接有支撑台，所述传动转辊的顶部固定连接有活动转板，所述活动转板的左侧顶部固定连接有活动推柱，所述活动推柱的外壁套接有活动件，所述活动件的右侧外壁中点处固定连接有活塞杆，所述活塞杆的另一端固定连接有活塞板，所述活塞杆延伸至在其右侧的活塞箱内，且活塞板设置在所述活塞箱的内部右侧，所述活塞箱的右侧连通设有排气管，所述活塞箱的右侧外壁还连通设有进气管，所述进气管的外壁固定连接有单向阀，所述排气管的底部连通设有喷料头，所述喷料头的内壁固定连接有电极；

所述旋转电机由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊转动，以实现若干个行星齿轮的每个齿牙侧表面均匀印痕有红丹粉。

所述旋转电机由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊转动，包括以下步骤：

S1、实时采集所述太阳轮的实时转速、每个行星齿轮的实时转速/>；

S2、根据所述S1步骤实时采集得到的数据，构建传动转辊最优实时转速计算模型：

，

s.t ，

其中，A为传动转辊的力矩输出系数，为所述太阳轮的惯性矩，/>为每个行星齿轮的惯性矩，/>为所述太阳轮与每个行星齿轮之间的摩擦惯性矩，/>为每个行星齿轮与所述齿圈之间的摩擦惯性矩；P为所述旋转电机的额定输出功率；n为所述系统包括的行星齿轮的总数量；n≤5；/>为齿圈的转速；

S2、采用粒子群优化算法优化所述S1步骤计算得到的传动转辊的实时转速，构建第k代传动转辊的实时转速/>与第k-1代传动转辊的实时转速/>的关系式：

；

其中，是第k代传动转辊（2）的实时转速/>与第k-1代传动转辊（2）的实时转速/>之间迭代的惯性权重，/>为第k-1代传动转辊的实时转速/>向第k代传动转辊（2）的实时转速 />迭代优化的粒子速度；

；

其中，为取0至1之间任意随机数函数，/>为粒子群算法迭代优化得到的第k代的传动转辊（2）的最优实时转速；/>为粒子群个体学习因子系数，/>=0.2，/>为粒子群社会学习因子系数，/>=0.35；

S3、将经过总世代数为K迭代优化后得到的传动转辊的最优实时转速作为最终的传动转辊的最优实时转速，由单片机控制所述旋转电机以此最优实时转速带动传动转辊转动。

进一步地，所述太阳轮与每个行星齿轮之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为每个行星齿轮的质量，/>为所述太阳轮与每个行星齿轮的实时转速差/>的绝对值，/>为每个行星齿轮的半径， />为每个行星齿轮与太阳轮之间的摩擦系数；

所述太阳轮的惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为太阳轮的质量，/>为太阳轮的半径；

所述每个行星齿轮与所述齿圈之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为齿圈的质量，/>为齿圈的半径，/>为每个行星齿轮与齿圈之间的摩擦系数。

进一步地，每个行星齿轮与太阳轮之间的摩擦系数的计算公式如下：

；

每个行星齿轮（3）与齿圈之间的摩擦系数的计算公式如下：

。

进一步地，所述传动转辊的力矩输出系数A的计算公式如下：

；

其中，为所述太阳轮的半径，h为所述太阳轮于竖直方向的厚度。

进一步地，所述第k代传动转辊的实时转速与第k-1代传动转辊的实时转速/>之间迭代的惯性权重/>的计算公式如下：

，

其中，q为惯性权重取值临界阈值；K为粒子群迭代优化的总世代数。

进一步地，所述惯性权重取值临界阈值q的计算公式如下：

。

进一步地，所述支撑台的底部固定连接有集尘箱，所述集尘箱的内壁固定连接有支撑架，所述支撑架的内壁转动连接有传动转柱，所述传动转柱的一端固定连接有集尘扇叶，所述集尘箱的内部固定连接有过滤网；所述传动转柱的一端转动连接有集尘电机，所述集尘电机的一端固定连接有电机开关，所述电机开关的一侧设有活动挤压板，所述传动转辊的外壁固定连接有传动齿轮，所述传动齿轮的一侧啮合有活动齿条，所述活动挤压板固定连接在活动齿条的一侧；所述活动挤压板的一侧固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧固定连接在支撑台的一侧，所述活动齿条的一侧固定连接有堵水块。

进一步地，所述支撑台的顶部固定连接有储水箱，所述储水箱的底部连通设有排水管；所述排水管的内壁固定连接有支撑件，所述支撑件的内壁转动连接有传动转杆，所述传动转杆的顶部固定连接有旋转扇叶，所述旋转扇叶呈倾斜状设置，所述传动转杆的底部固定连接有喷水头；所述储水箱的一侧连通设有进水管，所述进水管的外壁固定连接有进水阀，所述进水阀的底部固定连接有阀门开关；所述储水箱的内壁固定连接有支撑轴，所述支撑轴的外壁铰接有转动板，所述转动板的外壁固定连接有漂浮块，所述转动板固定连接在阀门开关的底部。

本发明还提供采用上所述系统的星齿轮啮合传动印痕测取方法，包括以下步骤：

1）、开启所述单片机，所述单片机控制所述旋转电机以最优实时转速带动传动转辊转动，所述传动转辊带动所述太阳轮转动，进而带动若干个行星齿轮绕所述传动转辊所在轴线啮合转动，同时所述传动转辊带动活动转板左侧端部绕其所在轴线进行圆周运动，进而带动活动推柱限位在活动槽内前后移动，推动活动件以及其右侧端部连接的活塞杆和活塞板左右移动；

2）、所述活塞板在向左移动过程中，形成活塞箱内的负压，进而向所述活塞箱内侧开启单向阀，进而通过所述进气管吸取红丹粉；

3）、所述活塞板向右移动过程中，使活塞箱内的压力增强，由于进气管内设置的阀为单向阀，进而不会导致单向阀向活塞箱外部开启，进而活塞箱内形成的正压通过所述排气管（12）将所述活塞箱内的红丹粉吹至喷料头处；

4）、开启所述电极对红丹粉附加静电并继续在所述活塞箱的正压作用下吹向若干个旋转至所述喷料头下方的与所述太阳轮和所述齿圈以最优旋转速度旋转啮合转动的行星齿轮的缝隙处；

5）、重复步骤1）-步骤4）使若干个行星齿轮中每个行星齿轮与太阳轮啮合的多个齿牙缝隙中均印痕有红丹粉后，停止所述单片机。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过在传动转辊顶端设置了一端与其连接的活动转板，且活动转板另一端连接活动推杆，活动推杆限位在活动件内，进而在旋转电机开启并带动行星齿轮转动时，传动转辊会带动活动转板使活动推柱移动，活动推柱会带动活动件使活塞杆移动，活塞杆就会带动活塞板移动，活塞板就会将活塞箱内的红丹粉排入排气管内，排气管内的红丹粉就会附加静电通过喷料头喷向行星齿轮，解决了工作人员手动喷涂红丹粉导致红丹粉沾染到皮肤或吸入体内产生一定的危险的问题。

2、本发明通过构建传动转辊的最优实时转速计算模型，充分考虑与各个需要测取印痕的行星齿轮进行啮合的太阳轮的半径、质量/>和实时转速/>以及齿圈的半径/>和质量/>，进而计算得到太阳轮的惯性矩/>以及齿圈与若干个行星齿轮之间的摩擦惯性矩/>和太阳轮与若干个行星齿轮之间的摩擦惯性矩，进而构建求取以旋转电机的最低能耗输出力矩，保证系统以统一一致的太阳轮转动角速度/>转动测取若干个行星齿轮与太阳轮之间啮合的每个缝隙的红丹粉印痕的计算公式，进而得到传动转辊带动太阳轮转动的最优实时转速，保证以最低能耗实现星齿轮的啮合传动印痕测取的同时，可以保证了在一次喷涂红丹粉的多个行星齿轮的齿牙缝隙喷涂红丹粉的速率和量一致的同时，多次喷涂过程后每个行星齿轮的多个齿牙缝隙被喷涂红丹粉的速率和量也一致，从而有效提高了星齿轮啮合传动印痕测取的准确度。

3、本发明通过设置了传动齿轮和活动挤压板，对行星齿轮痕迹测取时，传动转辊会带动传动齿轮转动，传动齿轮会啮合活动齿条，活动齿条就会带动活动挤压板移动，活动挤压板就会挤压电机开关将集尘电机打开，集尘电机就会带动传动转柱转动，传动转柱会带动集尘扇叶转动，集尘扇叶就会将弥漫在空气中的红丹粉吸入集尘箱内。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明图1的A部结构放大图。

图3为本发明的排气管结构剖视图。

图4为本发明图3的B部结构放大图。

图5为本发明图3的C部结构放大图。

图6为本发明的储水箱结构剖视图。

图7为本发明图6的D部结构放大图。

图8为本发明图6的E部结构放大图。

图9为本发明的集尘箱结构剖视图。

图10为本发明图9的F部结构放大图。

附图标记为：1、工作台；101、齿圈；2、传动转辊；201、太阳轮；3、行星齿轮；4、旋转电机；5、支撑台；6、活动转板；7、活动推柱；8、活动件；9、活塞杆；10、活塞板；11、活塞箱；12、排气管；13、进气管；14、单向阀；15、喷料头；16、电极；17、集尘箱；18、支撑架；19、传动转柱；20、集尘扇叶；21、过滤网；22、集尘电机；23、电机开关；24、活动挤压板；25、传动齿轮；26、活动齿条；27、储水箱；28、排水管；29、复位弹簧；30、堵水块；31、支撑件；32、传动转杆；33、旋转扇叶；34、喷水头；35、进水管；36、进水阀；37、阀门开关；38、支撑轴；39、转动板；40、漂浮块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-10所示，为本发明提供的星齿轮啮合传动印痕测取系统，包括工作台1、传动转辊2和若干个行星齿轮3，传动转辊2转动连接在工作台1的内壁，传动转辊2外周在工作台1所在平面设置有太阳轮201，若干个行星齿轮3环形等间距啮合在太阳轮201外周以及工作台1的齿圈101内周，若干个行星齿轮3的轴中心均通过设置在工作台1底部的行星齿轮3架固定连接，传动转辊2的底部转动连接有旋转电机4，旋转电机4为HG-JR55K1M4系列伺服旋转电机设备，工作台1的顶部固定连接有支撑台5，传动转辊2的顶部固定连接有沿左右方向延伸的活动转板6，活动转板6的左侧顶部固定连接有活动推柱7，活动推柱7的外壁套接有活动件8，活动件8具有沿前后方向延伸的活动槽，当旋转电机4开启时，可带动活动转板6的左端绕右端固定的传动转辊2所在轴线而圆周运动，进而可以带动活动推柱7在活动转板6左端进行圆周运动情况下进行左右移动的同时，在活动槽内前后移动，进而可以通过活塞杆9与活动件8右侧外壁连接的活塞板10左右方向移动，进而以活塞的原理推动活塞箱11内的红丹粉进入排气管12内，而吹向下部正在绕传动转辊2进行圆周运动的若干个行星齿轮3的齿牙侧壁上，活动件8的右侧外壁中点处固定连接有活塞杆9，活塞杆9的另一端固定连接有活塞板10，活塞杆9延伸至在其右侧的活塞箱11内，且活塞板10设置在活塞箱11的内部右侧，活塞板10的面积与活塞箱11的左右方向侧壁面积相同且活塞板10紧密贴合在活塞箱的前后纵向截面四周，必要时可以在活塞板10与活塞箱11的前后纵向截面贴合的四周边缘设置橡胶条以保证活塞箱11内的严密性，活塞箱11的右侧连通设有排气管12，活塞箱11的右侧外壁还连通设有进气管13，进气管13的外壁固定连接有单向阀14，排气管12的底部连通设有喷料头15，喷料头15的内壁固定连接有电极16；

旋转电机4由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊2转动，以实现若干个行星齿轮3的每个齿牙侧表面均匀印痕有红丹粉。

需要说明的是，当采用本发明提供的系统进行行星齿轮3印痕测取时，工作人员首先将旋转电机4打开，旋转电机4就会带动传动转辊2使行星齿轮3转动，传动转辊2同时会带动活动转板6进行转动，活动转板6就会带动活动推柱7进行移动，活动推柱7会带动活动件8进行移动，活动件8就会带动活塞杆9进行移动，活塞杆9就会带动活塞板10进行移动，当活塞板10往活塞杆9方向进行移动时，活塞箱11就会通过进气管13将红丹粉随着空气吸入活塞箱11内，当活塞板10往排气管12方向进行移动，由于进气管13设有单向阀14，所以红丹粉不会流向进气管13，活塞箱11内的红丹粉就会通过排气管12排出，排气管12会通过电极16为红丹粉附加静电然后顺着喷料头15喷向行星齿轮3上，附加静电的红丹粉就会粘附在行星齿轮3的表面上，这样解决了工作人员手动喷涂红丹粉导致红丹粉沾染到皮肤或吸入体内产生一定的危险的问题。

作为本发明的另一个优选实施例，旋转电机4由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊2转动，包括以下步骤：

S1、实时采集太阳轮201的实时转速、每个行星齿轮3的实时转速/>；需要说明的是，由于太阳轮201是固定套接在传动转辊2的外部的，因此太阳轮201的实时转速与传动转辊2的实时转速是相同的；

S2、根据S1步骤实时采集得到的数据，构建传动转辊2最优实时转速计算模型：

，

s.t ，

其中，A为传动转辊2的力矩输出系数，为太阳轮201的惯性矩，/>为每个行星齿轮3的惯性矩，/>为太阳轮201与每个行星齿轮3之间的摩擦惯性矩，/>为每个行星齿轮3与齿圈101之间的摩擦惯性矩；P为旋转电机4的额定输出功率；n为系统包括的行星齿轮3的总数量；n≤5；/>为齿圈101的转速；

在该步骤中的限定条件为限定每个行星齿轮3的实时转速/>小于太阳轮201的转速/>，同时由于齿圈101是固定在工作台1上的，因此，齿圈101的旋转速度/>为0；在此限定条件下，求取使计算公式中/>取得最小值时的/>即为传动转辊2的最优实时转速/>。计算公式/>为由/>为计算得到的旋转电机4输出的力矩，再乘以传动转辊2的力矩输出系数A，即为旋转电机4输出的力矩经过传动转辊2传递而输出的准确力矩，/>为与传动转辊2固定连接的太阳轮201的旋转角加速度，旋转角加速度乘以太阳轮201带动若干个行星齿轮3在齿圈101内壁啮合转动而产生的太阳轮201自身的惯性矩/>，n个行星齿轮3转动的惯性矩/>以及啮合而产生的太阳轮201与n个行星齿轮3的摩擦惯性矩/>和n个行星齿轮3与齿圈101的摩擦惯性矩之和即传动转辊2外固定的太阳轮201带动若干个行星齿轮3在齿圈101内壁啮合而转动起来的力矩，因此计算公式/>即为计算使行星齿轮3内外啮合的结构转动起来所需要的力矩/>与传动转辊2输出的力矩之间的差值最小，即不会造成旋转电机4输出力矩的浪费，保证以最低能耗实现星齿轮的啮合传动印痕测取的同时，可以保证多个行星齿轮3均以同样的旋转速度/>与太阳轮201外壁啮合且与齿圈101内壁啮合，进而保证了在每个行星齿轮3与太阳轮201啮合的齿牙缝隙经过喷料头15下部时匀速经过，经过多次旋转后保证该行星齿轮3与太阳轮201啮合的每个齿牙缝隙均印痕有红丹粉且多次旋转的速率保持一致，在每次旋转过程中的多个行星齿轮3与太阳轮201的啮合转动的速率也一致，进而避免了在一次旋转过程中由于多个行星齿轮3与太阳轮201啮合的速率不一致造成的喷料头15对不同行星齿轮3与太阳轮201在经过的时候被喷涂红丹粉的速率不一致，进而喷涂的红丹粉量不一致，导致印痕测取的结果不准确的现象发生；同时，多次旋转过程中也保持每次的旋转速率一致，进而保证了在每次旋转至喷料头15下方的该行星齿轮3与太阳轮201啮合的不同齿牙被喷涂红丹粉的速率一致，进而保证了在一次喷涂红丹粉的多个行星齿轮3的齿牙缝隙喷涂红丹粉的速率和量一致的同时，多次喷涂过程后每个行星齿轮3的多个齿牙缝隙被喷涂红丹粉的速率和量也一致，从而有效提高了星齿轮啮合传动印痕测取的准确度；

S2、采用粒子群优化算法优化S1步骤计算得到的传动转辊2的实时转速，构建第k代传动转辊2的实时转速/>与第k-1代传动转辊2的实时转速/>的关系式：

；

其中，是第k代传动转辊2的实时转速/>与第k-1代传动转辊2的实时转速/>之间迭代的惯性权重，/>为第k-1代传动转辊2的实时转速/>向第k代传动转辊2的实时转速/>迭代优化的粒子速度；

；

其中，为取0至1之间任意随机数函数，/>为粒子群算法迭代优化得到的第k代的传动转辊2的最优实时转速；/>为粒子群个体学习因子系数，/>=0.2，/>为粒子群社会学习因子系数，/>=0.35；

S3、将经过总世代数为K迭代优化后得到的传动转辊2的最优实时转速作为最终的传动转辊2的最优实时转速，由单片机控制旋转电机4以此最优实时转速带动传动转辊2转动。

进一步优选地，太阳轮201与每个行星齿轮3之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为每个行星齿轮3的质量，/>为太阳轮201与每个行星齿轮3的实时转速差/>的绝对值，/>为每个行星齿轮3的半径，/>为每个行星齿轮3与太阳轮201之间的摩擦系数；

太阳轮201的惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为太阳轮201的质量，/>为太阳轮201的半径；

每个行星齿轮3与齿圈101之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为齿圈101的质量，/>为齿圈101的半径，/>为每个行星齿轮3与齿圈101之间的摩擦系数。

进一步优选地，每个行星齿轮3与太阳轮201之间的摩擦系数的计算公式如下：

；

每个行星齿轮3与齿圈101之间的摩擦系数的计算公式如下：

。

进一步优选地，传动转辊2的力矩输出系数A的计算公式如下：

；

其中，为太阳轮201的半径，h为太阳轮201于竖直方向的厚度。

通过充分考虑太阳轮201的半径以及在竖直方向的厚度，为实时旋转角度，进而对进而对传动转辊2的力矩输出/>力矩进行系数限定，充分考虑了力矩在太阳轮201的不同方向/>、/>的分力的影响。

在粒子群优化算法优化传动转辊2被旋转电机4带动的实时转速过程中，为了提高迭代优化的准确性，可以通过相邻两代之间的差值进一步限定惯性权重，第k代传动转辊2的实时转速与第k-1代传动转辊2的实时转速/>之间迭代的惯性权重的计算公式如下：

，

其中，q为惯性权重取值临界阈值；K为粒子群迭代优化的总世代数。

进一步优选地，惯性权重取值临界阈值q的计算公式如下：

。

通过将第k代的传动转辊2的实时转速与第k-1代传动转辊2的实时转速/>之间差值计算惯性权重取值临界阈值，由于1/(1+e-x)是处于[0,1]之间的函数，因此，q的取值为[0,1]，当/>差值为正数且越大时，则趋向于0，则q趋向于1；当/>差值趋向于0时，则/>趋向于1，q趋向于0.5；当/>差值为负数且越大时，则/>趋向于正向无穷大，则q趋向于1；因此，可以通过通过将第k代的传动转辊2的实时转速/>与第k-1代传动转辊2的实时转速/>之间差值计算得到的惯性权重取值临界阈值落入在0至1之间的0.5和0.85的两个临界值所限定的不同取值范围内时，选择不同的惯性权重/>的计算公式，进而通过不同的惯性权重去进一步限定粒子群优化算法过程中的个体最优值与群体最优值迭代优化速度/>以及每代结果之间的优化速度进行双重限定，进而提高了粒子群优化算法根据每代结果差值不同而更有针对性地限定优化速度的准确度。

理论中两齿轮啮合传动，传动比为一定值，两齿面接触点处的法线和相对速度保持严格的垂直。但在齿轮的工作运行中，受到机床生产操作准确性、匹配位置正确性以及机械形变等的干扰，理论的运转规律被打破，传动比会在正确值附近来回变动，本发明通过控制太阳轮201的转速在行星齿轮3在其外壁以及齿圈101外壁之间啮合传动中以一个恒定转速运转，通过上述粒子群优化算法进一步提高了最终控制输出的传动转辊2带动太阳轮201的转速的精确度，避免了每个行星齿轮3与太阳轮201啮合的齿缝齿面的啮合位置发生改变的情况发生，有效缩小了发生的传动误差。

作为本发明的另一个优选实施例，如图2所示，支撑台5的底部固定连接有集尘箱17，集尘箱17的内壁固定连接有支撑架18，支撑架18的内壁转动连接有传动转柱19，传动转柱19的一端固定连接有集尘扇叶20，集尘箱17的内部固定连接有过滤网21；传动转柱19的一端转动连接有集尘电机22，集尘电机22为PG36GR系列旋转减速旋转电机设备，集尘电机22的一端固定连接有电机开关23，电机开关23的一侧设有活动挤压板24，传动转辊2的外壁固定连接有传动齿轮25，传动齿轮25的一侧啮合有活动齿条26，活动挤压板24固定连接在活动齿条26的一侧；活动挤压板24的一侧固定连接有复位弹簧29，复位弹簧29固定连接在支撑台5的一侧，活动齿条26的一侧固定连接有堵水块30。

需要说明的是，其中，在对行星齿轮3进行痕迹测取时，喷料头15喷出的红丹粉会有部分无法吸附在行星齿轮3表面，最终弥漫在空气中，同时传动转辊2就会带动传动齿轮25进行转动，传动齿轮25就会啮合活动齿条26，活动齿条26就会带动活动挤压板24进行移动，活动挤压板24就会挤压电机开关23将集尘电机22打开，集尘电机22就会带动传动转柱19进行转动，传动转柱19就会带动集尘扇叶20进行转动，集尘扇叶20就会产生吸力将空气中弥漫的红丹粉吸入集尘箱17内。

在对行星齿轮3进行痕迹测取完成后，复位弹簧29会使活动挤压板24复位，活动挤压板24就会带动活动齿条26使堵水块30进行移动，堵水块30就会将排水管28打开，储水箱27内的水就会流入排水管28内，水流就会冲击旋转扇叶33使传动转杆32进行转动，传动转杆32就会带动喷水头34进行转动，喷水头34就会将水旋转喷出对行星齿轮3上的红丹粉进行冲洗，避免长时间后行星齿轮3上的红丹粉失去静电漂浮到空气中。

作为本发明的另一个优选实施例，如图1所示，支撑台5的顶部固定连接有储水箱27，储水箱27的底部连通设有排水管28；排水管28的内壁固定连接有支撑件31，支撑件31的内壁转动连接有传动转杆32，传动转杆32的顶部固定连接有旋转扇叶33，旋转扇叶33呈倾斜状设置，传动转杆32的底部固定连接有喷水头34；如图10所示，储水箱27的一侧连通设有进水管35，进水管35的外壁固定连接有进水阀36，进水阀36为VP544-5GS1-02A系列高寿命电磁进水阀设备，进水阀36的底部固定连接有阀门开关37；储水箱27的内壁固定连接有支撑轴38，支撑轴38的外壁铰接有转动板39，转动板39的外壁固定连接有漂浮块40，转动板39固定连接在阀门开关37的底部。

当储水箱27内的水快使用完时，漂浮块40就会随着液位向下移动，漂浮块40就会带动转动板39进行转动，转动板39远离漂浮块40的一端就会挤压阀门开关37，从而将进水阀36打开，进水阀36就会通过进水管35为储水箱27补充新的水。

本发明还提供采用如上系统的星齿轮啮合传动印痕测取方法，包括以下步骤：

1）、开启单片机，单片机控制旋转电机4以最优实时转速带动传动转辊2转动，传动转辊2带动太阳轮201转动，进而带动若干个行星齿轮3绕传动转辊2所在轴线啮合转动，同时传动转辊2带动活动转板6左侧端部绕其所在轴线进行圆周运动，进而带动活动推柱7限位在活动槽内前后移动，推动活动件以及其右侧端部连接的活塞杆9和活塞板10左右移动；

2）、活塞板10在向左移动过程中，形成活塞箱11内的负压，进而向活塞箱11内侧开启单向阀14，进而通过进气管13吸取红丹粉；

3）、活塞板10向右移动过程中，使活塞箱11内的压力增强，由于进气管13内设置的阀为单向阀14，进而不会导致单向阀14向活塞箱11外部开启，进而活塞箱11内形成的正压通过排气管12将活塞箱11内的红丹粉吹至喷料头15处；

4）、开启电极16对红丹粉附加静电并继续在活塞箱11的正压作用下吹向若干个旋转至喷料头15下方的与太阳轮201和齿圈101以最优旋转速度旋转啮合转动的行星齿轮3的缝隙处；

5）、重复步骤1）-步骤4）使若干个行星齿轮3中每个行星齿轮3与太阳轮201啮合的多个齿牙缝隙中均印痕有红丹粉后，停止单片机。

进一步地，行星齿轮3转动时，传动转辊2会带动传动齿轮25转动，传动齿轮25会啮合活动齿条26，活动齿条26就会带动活动挤压板24挤压电机开关23将集尘电机22打开，集尘电机22就会带动传动转柱19进行转动，传动转柱19就会带动集尘扇叶20进行转动，集尘扇叶20就会将空气中弥漫的红丹粉吸入集尘箱17内；

当行星齿轮3测试完成后停止转动，复位弹簧29就会使活动挤压板24复位，活动挤压板24就会带动活动齿条26使堵水块30进行移动，堵水块30就会离开排水管28的顶部，储水箱27内的水就会通过排水管28喷向行星齿轮3，水流就会对行星齿轮3的红丹粉进行冲洗，避免红丹粉失去静电后漂浮在空气中被工作人员吸入体内。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.星齿轮啮合传动印痕测取系统，包括工作台（1）、传动转辊（2）和若干个行星齿轮（3），其特征在于，所述传动转辊（2）转动连接在工作台（1）的内壁，所述传动转辊（2）外周在所述工作台（1）所在平面设置有太阳轮（201），若干个行星齿轮（3）环形等间距啮合在所述太阳轮（201）外周以及工作台（1）的齿圈（101）内周，若干个行星齿轮（3）的轴中心均通过设置在所述工作台（1）底部的行星齿轮架固定连接，所述传动转辊（2）的底部转动连接有旋转电机（4），所述工作台（1）的顶部固定连接有支撑台（5），所述传动转辊（2）的顶部固定连接有活动转板（6），所述活动转板（6）的左侧顶部固定连接有活动推柱（7），所述活动推柱（7）的外壁套接有活动件（8），所述活动件（8）的右侧外壁中点处固定连接有活塞杆（9），所述活塞杆（9）的另一端固定连接有活塞板（10），所述活塞杆（9）延伸至在其右侧的活塞箱（11）内，且活塞板（10）设置在所述活塞箱（11）的内部右侧，所述活塞箱（11）的右侧连通设有排气管（12），所述活塞箱（11）的右侧外壁还连通设有进气管（13），所述进气管（13）的外壁固定连接有单向阀（14），所述排气管（12）的底部连通设有喷料头（15），所述喷料头（15）的内壁固定连接有电极（16）；

所述旋转电机（4）由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊（2）转动，以实现若干个行星齿轮（3）的每个齿牙侧表面均匀印痕有红丹粉；

所述旋转电机（4）由单片机控制以最优实时转速带动传动转辊（2）转动，包括以下步骤：

S1、实时采集所述太阳轮（201）的实时转速 、每个行星齿轮（3）的实时转速/>；

S2、根据所述S1步骤实时采集得到的数据，构建传动转辊（2）最优实时转速计算模型：

，

s.t ，

其中，A为传动转辊（2）的力矩输出系数，为所述太阳轮（201）的惯性矩，/>为每个行星齿轮（3）的惯性矩，/>为所述太阳轮（201）与每个行星齿轮（3）之间的摩擦惯性矩，/>为每个行星齿轮（3）与所述齿圈（101）之间的摩擦惯性矩；P为所述旋转电机（4）的额定输出功率；n为所述系统包括的行星齿轮（3）的总数量；n≤5；/>为齿圈（101）的转速；

S2、采用粒子群优化算法优化所述S1步骤计算得到的传动转辊（2）的实时转速，构建第k代传动转辊（2）的实时转速/>与第k-1代传动转辊（2）的实时转速的关系式：

；

其中，是第k代传动转辊（2）的实时转速/>与第k-1代传动转辊（2）的实时转速/>之间迭代的惯性权重，/>为第k-1代传动转辊（2）的实时转速/>向第k代传动转辊（2）的实时转速/>迭代优化的粒子速度；

；

其中，为取0至1之间任意随机数函数，/>为粒子群算法迭代优化得到的第k代的传动转辊（2）的最优实时转速；/>为粒子群个体学习因子系数，/>=0.2，/>为粒子群社会学习因子系数，/>=0.35；

S3、将经过总世代数为K迭代优化后得到的传动转辊（2）的最优实时转速作为最终的传动转辊（2）的最优实时转速，由单片机控制所述旋转电机（4）以此最优实时转速带动传动转辊（2）转动。

2.根据权利要求1所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述太阳轮（201）与每个行星齿轮（3）之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为每个行星齿轮（3）的质量，/>为所述太阳轮（201）与每个行星齿轮（3）的实时转速差/>的绝对值，/>为每个行星齿轮（3）的半径，/>为每个行星齿轮（3）与太阳轮（201）之间的摩擦系数；

所述太阳轮（201）的惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为太阳轮（201）的质量，/>为太阳轮（201）的半径；

所述每个行星齿轮（3）与所述齿圈（101）之间的摩擦惯性矩的计算公式如下：

；其中，/>为齿圈（101）的质量，/>为齿圈（101）的半径，/>为每个行星齿轮（3）与齿圈（101）之间的摩擦系数。

3.根据权利要求2所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，每个行星齿轮（3）与太阳轮（201）之间的摩擦系数的计算公式如下：/>；

每个行星齿轮（3）与齿圈（101）之间的摩擦系数的计算公式如下：

。

4.根据权利要求1所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述传动转辊（2）的力矩输出系数A的计算公式如下：

；

其中，为所述太阳轮（201）的半径，h为所述太阳轮（201）于竖直方向的厚度。

5.根据权利要求1所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述第k代传动转辊（2）的实时转速与第k-1代传动转辊（2）的实时转速/>之间迭代的惯性权重/>的计算公式如下：

，

其中，q为惯性权重取值临界阈值；K为粒子群迭代优化的总世代数。

6.根据权利要求5所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述惯性权重取值临界阈值q的计算公式如下：

。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述支撑台（5）的底部固定连接有集尘箱（17），所述集尘箱（17）的内壁固定连接有支撑架（18），所述支撑架（18）的内壁转动连接有传动转柱（19），所述传动转柱（19）的一端固定连接有集尘扇叶（20），所述集尘箱（17）的内部固定连接有过滤网（21）；所述传动转柱（19）的一端转动连接有集尘电机（22），所述集尘电机（22）的一端固定连接有电机开关（23），所述电机开关（23）的一侧设有活动挤压板（24），所述传动转辊（2）的外壁固定连接有传动齿轮（25），所述传动齿轮（25）的一侧啮合有活动齿条（26），所述活动挤压板（24）固定连接在活动齿条（26）的一侧；所述活动挤压板（24）的一侧固定连接有复位弹簧（29），所述复位弹簧（29）固定连接在支撑台（5）的一侧，所述活动齿条（26）的一侧固定连接有堵水块（30）。

8.根据权利要求7所述的星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，所述支撑台（5）的顶部固定连接有储水箱（27），所述储水箱（27）的底部连通设有排水管（28）；所述排水管（28）的内壁固定连接有支撑件（31），所述支撑件（31）的内壁转动连接有传动转杆（32），所述传动转杆（32）的顶部固定连接有旋转扇叶（33），所述旋转扇叶（33）呈倾斜状设置，所述传动转杆（32）的底部固定连接有喷水头（34）；所述储水箱（27）的一侧连通设有进水管（35），所述进水管（35）的外壁固定连接有进水阀（36），所述进水阀（36）的底部固定连接有阀门开关（37）；所述储水箱（27）的内壁固定连接有支撑轴（38），所述支撑轴（38）的外壁铰接有转动板（39），所述转动板（39）的外壁固定连接有漂浮块（40），所述转动板（39）固定连接在阀门开关（37）的底部。

9.星齿轮啮合传动印痕测取方法，采用了权利要求1所述星齿轮啮合传动印痕测取系统，其特征在于，包括以下步骤：

1）、开启所述单片机，所述单片机控制所述旋转电机（4）以最优实时转速带动传动转辊（2）转动，所述传动转辊（2）带动所述太阳轮（201）转动，进而带动若干个行星齿轮（3）绕所述传动转辊（2）所在轴线啮合转动，同时所述传动转辊（2）带动活动转板（6）左侧端部绕其所在轴线进行圆周运动，进而带动活动推柱（7）限位在活动槽内前后移动，推动活动件（8）以及其右侧端部连接的活塞杆（9）和活塞板（10）左右移动；

2）、所述活塞板（10）在向左移动过程中，形成活塞箱（11）内的负压，进而向所述活塞箱（11）内侧开启单向阀（14），进而通过所述进气管（13）吸取红丹粉；

3）、所述活塞板（10）向右移动过程中，使活塞箱（11）内的压力增强，由于进气管（13）内设置的阀为单向阀（14），进而不会导致单向阀（14）向活塞箱（11）外部开启，进而活塞箱（11）内形成的正压通过所述排气管（12）将所述活塞箱（11）内的红丹粉吹至喷料头（15）处；

4）、开启所述电极（16）对红丹粉附加静电并继续在所述活塞箱（11）的正压作用下吹向若干个旋转至所述喷料头（15）下方的与所述太阳轮（201）和所述齿圈（101）以最优旋转速度旋转啮合转动的行星齿轮（3）的缝隙处；

5）、重复步骤1）-步骤4）使若干个行星齿轮（3）中每个行星齿轮（3）与太阳轮（201）啮合的多个齿牙缝隙中均印痕有红丹粉后，停止所述单片机。