综合轮系实验台的设计毕业设计

综合轮系实验台的设计毕业设计内容摘要：

 ( 1 ) m 所 有 从 动 轮 齿 数 连 乘 积所 有 主 动 轮 齿 数 连 乘 积 （３ .２） 另外，从以上定轴轮系传动比的公式可知，当一齿轮对轮系的传动比大小无影响，但它却影响了末轮的转向。 如果将这一齿轮去掉，该轮系的传动比保持不变，但此时末轮的转向变了，这种齿轮通称为惰轮。 ２） 用箭头标注法 在已知首轮的转向时（若首轮的转向未给出，则假设给首轮一个转向），可根据运动传递的顺序，在运动简图的各齿轮上逐个画出箭头以确定末轮的转向。 外啮合时：两箭头同时指向（或远离）啮合点。 头头相对或尾尾相对。 内啮合时：两箭头同向。 ３ .４ .２２ 定轴轮系设计要点 １ . 应根据工作要求和使用场合恰当的选择定轴轮系的类型 : 当设计的定轴轮系用于高速、重载场合时，为了减小传动的冲击、振动和噪音，提高传动性能，宜优先选用由平行轴斜齿轮组成的定轴轮系； 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 当设计的轮系在主、从动轴传递过程中，由于工作或结构空间的 要求，需要转换运动轴线方向或改变从动轴轴向时，可选择含有圆锥齿轮传动的定轴轮系； 当设计的轮系用于功率较小、速度不高但需要满足交错角为任意值的空间交错轴之间的传动时，可选用含有交错轴斜齿轮传动的定轴轮系； 当设计的轮系要求传动比大、结构紧凑或用于分度、微调及有自锁要求的场合时，则应选择含有蜗杆传动的定轴轮系。 ２ . 要确定定轴轮系中各轮的齿数，关键在于合理的分配轮系中各对齿轮的传动比。 为了把轮系的总传动比合理的分配给各对齿轮，在具体分配时应注意下述几点： １） 每一级齿轮的传动比要在其常用范围内选取。 齿 轮传动时，传动比为 5～ 7；蜗杆传动时，传动比不大于 80。 ２） 当轮系的传动比过大时，为了减小外廓尺寸和改善传动性能，通常采用多级传动。 当齿轮传动的传动比大于 8 时，一般应设计成两级传动；当传动比大于 30 时，常设计成两级以上齿轮传动。 ３） 当轮系为减速传动时，按照 前大后小 的原则分配传动比较有利。 同时，为了使机构外廓尺寸协调和结构匀称，相邻两级传动比的差值不宜过大。 运动链逐级减速，可使各级中间轴有较高的转速和较小的扭矩，从而获得较为紧凑的结构。 ４） 当设计闭式齿轮减速器时，为了润滑方便，应使各级传动 中的大齿轮都能浸入油池，且浸入的深度应大致相等，以防止某个大齿轮浸油过深而增加搅油损耗。 根据这一条件分配传动比时，高速级的传动比应大于低速级的传动比，通常取高速级的传动比为 ～ 低速级传动比。 由以上分析可见，当考虑问题的角度不同时，就有不同的传动比方案。 因此，在具体分配定轴轮系各级传动比时，应根据不同条件进行具体分析，不能简单的生搬硬套某种原则。 一旦根据具体条件合理的分配了各对齿轮传动的传动比，就可以根据各对齿轮的传动比来确定每一个齿轮的齿数。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 ３ .５ 周 转轮系的传动比及设计要点 ３ .５ .１周转 轮系的分类 轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系。 周转轮系的种类很多，常用的分类方法如下： １ . 按周转轮系的自由度分类 １） 差动轮系 若周转轮系的自由度为 2，则称其为差动轮系。 此轮系需要有两个独立运动的主动件。 ２） 行星轮系 若周转轮系的自由度为 1，则称它为行星轮系。 该轮系只需要有一个独立运动的主动件。 ２ . 按基本构件的组成分类 １） 2KH 型周转轮系 该轮系的特点是轮系中有 2 个中心轮。 ２） 3K 型周转轮系 该轮系中有三个中心轮，而其中的行 星架 H只是起支撑行星轮的作用。 ３） KHV 行星轮系 该轮系中只有一个中心轮，其运动是通过等角速机构由 V 轴输出。 ３ .５ .２ 周转轮系的传动比 周转轮系由回转轴线固定的基本构件太阳轮（中心轮）、行星架（系杆或转臂）和回转轴线不固定的其它构件行星轮组成。 由于有一个既有公转又有自转的行星轮，因此传动比计算时不能直接套用定轴轮系的传动比计算公式，因为定轴轮系中所有的齿轮轴线都是固定的。 为了套用定轴轮系传动比计算公式，必须想办法将行星轮的回转轴线固定，同时不能让基本构件的回转轴线发生变化。 我们发现在周转轮系中， 基本构件的回转轴线相同，而行星轮绕其自身轴线转动，有随系杆绕其回转轴线转动，因此，只要想办法让系杆固定，就可将行星轮的回转轴线固定，即把周转轮系变为定轴轮系，这种方法称为反转法或转化机构法。 反转原理：给周转轮系施以附加的公共转动 Hw 后，不改变轮系中各构件之间的相对运动， 但原轮系将转化成为一新的定轴轮系，可按定轴课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 轮系的公式计算该新轮系的传动比。 转化后所得的定轴轮系称为原周转轮系轮系的 “ 转化轮系 ”。 设 1w 、 3w 、 2w 、 Hw 分别为中心轮 行星轮和行星架的角速度（绝对角速度），如果给整个周转轮系加上一个 Hw 的公共角速度，此时行星架就相对固定不动，原周转轮系就转化为固定轮系，在转化轮系中各构件的角速度如下： １ . 转化轮系的传动比计算 由于转化轮系相当于定轴轮系，故其传动比 i Hk1 可按定轴轮系的传动比公式进行计算即： 1 1 2111()H H H kkk H K H kw w n n z zi w w n n z z        （３ .3） ２ . 使用转化轮系传动比公式的注意事项 １） 式（３ .３）只适用于转化轮系的首、末两轮轴线平行的情况。 ２） 由于使用式（３ .３）时，首、末两轮轴线必须平行，故齿数比前要加“ +”号或“－”号。 “ +”号表示转化轮系首、末两轮转向相同，“－”号 表示首末两轮转向相反。 因为此处的“ +”、“－”号不仅表明转化轮系首末两轮的转向，还直接影响各构件角速度之间的数值关系。 ３） 1w 、 kw 、 Hw 均为代数值，应用式（３ .３）时要带相应的“ +”、“－”号，如转向相同，用同号带入，若转向不同应分别用“ +”、“－”号代入。 在已知周转轮系中各轮齿数的条件下，已知 1w 、 kw 、 Hw 中的两个分量（包括大小和转向），就可按式（３ .３）确定第三个量并注意第三个构件的转向应由计算结果的“ +”、“－”号来判断。 由于行星轮系中有一个中心轮的转速为零，若令行星轮系的中心轮 k课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 固定，由于其转速 n k =0,故由（ 3）式可推导出 1 1 11kHH H ki i i   由以上分析可知，周转轮系中各个构件的转速的确定，轮系中两构件的传动比，一 定要借助转化轮系的传动比求得。 ３ .５ .３ 行星轮系的设计要点 从传动原理出发设计行星轮系时，主要解决两个问题：选择传动类型和确定各轮的齿数和行星轮的个数。 1. 选择传动类型。 在选择行星轮系的类型时，应考虑以下几个因素：传动比的要求、传动的效率、外廓结构尺寸和制造及装配工艺等。 １） 传动比 选择轮系的类型时，首先应考虑满足传动比的要求。 图３ .６ 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 如图 ３ .６ 所示， a)型的传动比实用范围为 ～ 13； b)型的传动比实用范围为 ～ ； c)型的传动比实用范围为 8～ 16； d)型的传动比为2； e)型和 f )型是正号机构，其速比变化范围较大，但效率较低。 ２） 效率 从机械效率的角度看，不管是增速传动还是减速传动，负号机构的效率一般总比正号机构的效率高。 正号机构一般用在传动比大、而对效率没有较高要求的场合。 2. 确定各轮的齿数和行星轮的个数。 设计行星轮系时，其各轮齿数和行星轮数目的选择必须满足下列四个条件才能装配起来，正常运转并实现预定的传动比。 １） 传动比条件 行星轮系必须满足给定的传动比 1Hi ，以图 ３ .６ a)为例，有 31 13111HH zii z    即 3 1 1( 1)Hz i z （３ .４） ２） 同心条件 即系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合。 若采用标准齿轮传动或高度变位齿轮动，其同心条件为： 1 2 3 2r r r r   即2 3 1 111( 1 ) ( 2 )22 Hz z z z i    （３ .５） 上式表明两中心轮的齿数应同时为奇数或偶数。 若采用角度变位齿轮传动，则同心条件按节圆半径计算： 1 2 3 239。 39。 39。 39。 r r r r   ３） 装配条件 为使各个行星轮都能均匀分布地装入两个中心轮之间，行星轮的数目 k 与各轮齿数之间必须满足以下关系 13zzN k （３ .６） 式中： N 为正整数 即两中心轮齿数之和应能被行星轮个数 k 整除。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 ４） 邻接条件 为保证相邻两行星轮不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于行星轮齿顶圆直径：1 2 22( ) s in 2( )ar r r h mk    即1 2 2( ) s in 2 az z z hk    （３ .７） ３ .６ 复 合轮系的传动比 轮系中包含有定轴轮系和周转轮系或者含有一个或多个周转轮系的齿轮传动系统称为复合轮系。 由一个行星架及行星架上的行星轮（可以是多个行星轮串联）和与行星轮相啮合的中心轮组成一个基本周转轮系。 复合轮系中，由于包含有定轴轮系及多个周转轮系，其传动比不能应用式（３ .２）、式（３ .３）来计算。 对此类轮系传动比计算的一般步骤如下： １ . 正确的划分定轴轮系和基本周转轮系。 划分轮系时应先将每个基本周转轮系划分出来。 根据周转轮系具有行星 轮的特点，首先要找出行星轮，再找出行星架（注意行星架不一定是呈杆状），以及与行星轮相啮合的所有中心轮。 分出一个基本的周转轮系后，还要判断是否有其它行星轮被另一个行星架支承，每一个行星架对应一个周转轮系，在逐一找出所有基本周转轮系后，剩下的便是定轴轮系了。 ２ . 分别计算各轮系的传动比。 ３ . 将各传动比关系式联立求解。 ３ .７ 确 定运动方案 １ . 定轴轮系运动方案的确定 定轴轮系的运动方案简图如图３ .７所示。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 图３ .７ ２ . 差动轮系运动方案的确定 差动轮系的运动方案简图如图３ .８所 示。 图３ .８ ３ . 行星轮系运动方案的确定 行星轮系的运动方案简图如图３ .９所示。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 图３ .９ ４ . 复合轮系运动方案的确定 复合轮系的运动方案简图如图３ .１０所示。 ３ .８ 齿轮的确定及计算 １ . 齿轮材料及模数的确定 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 齿轮的材料选用４５钢。 由于主要用于实验的目的，齿轮不受力，主要是克服自身的摩擦，且实验时不加负载，所以选用齿轮的模数 m＝２。 ２ . 齿轮齿数的确定 初步确定选用以下四种直齿轮： 1Z ＝２５ 2Z ＝２６ 3Z ＝３０ 4Z ＝３５ 内齿轮选用： 5Z ＝８０ ２ .根据 d=mz 确定分度圆直径 1d ＝５０ 2d ＝５２ 3d ＝６０ 4d ＝７０ 5d ＝１６０ ３ . 根据 da＝ m（ z＋２ ha ）确定齿顶圆直径 这里取 ha =1 c =，则 1ad ＝５４ 2ad ＝５６ 3ad ＝６４ 4ad ＝７４ 5ad ＝１６４ ４ . 根据 2 ( )fd mz m ha c   确定齿根圆直径 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 1fd＝４５ 2fd＝４７ 3fd＝５５ 4fd ＝６５ 5fd ＝１５５ ５ . 齿轮宽度的确定 齿轮 宽度选用 k＝２０ ６ . 齿顶高计算 ha ha m ha =１  ２＝２ ７ . 齿根高计算 ()fh m ha c fh =2 (1+)= 齿轮强度的校核。