綜合輪系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

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大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 1 頁(yè) 共 51 頁(yè)大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 2 頁(yè) 共 51 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書綜合輪系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 年 月機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 3 頁(yè) 共 51 頁(yè)設(shè)計(jì)綜合輪系實(shí)驗(yàn)臺(tái)摘 要由于輪系在其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式上的復(fù)雜性，使得同學(xué)們?cè)诶斫夂驼莆赵摬糠謨?nèi)容時(shí)非常困難。針對(duì)同學(xué)們的這一困惑設(shè)計(jì)了一種有利于同學(xué)們學(xué)習(xí)的輪系綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本輪系綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，并且可以在保證基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆裝就可以組成所需要的輪系，從而把定軸輪系、行星輪系、差動(dòng)輪系、復(fù)合輪系和空間輪系分別與支架構(gòu)成一個(gè)齒輪系統(tǒng)。在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上可以安裝他們自己設(shè)計(jì)的輪系，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使同學(xué)們能更好的學(xué)習(xí)和了解各種輪系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和傳動(dòng)特性。關(guān)鍵詞：輪系；實(shí)驗(yàn)臺(tái)；設(shè)計(jì)大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 4 頁(yè) 共 51 頁(yè)Design for the Comprehensive Gear Trains’Laboratory Bench AbstractBecause of the Gear Trains at their structure and sport format complexity, it is difficult for students to understand and grasp the content . The author has designed a kind of a Gear Trains which is favorable to this puzzlement of the students. This laboratory bench of Gear Trains has many advantages, Such as simple structure, easy operation and so on . Therefore , students just need to change few parts, it can be easily realized the needed Gear Trains on basis of keeping its basis structure. It can be realized the installment of Ordinary Gear Trains, Epicyclic Gear Trains, Compound Gear Trains and Space Gear Trains. Students can install Gear Trains designed by themselves and experiment with its. It is good for students to study and understand the structure features and drive features. Key words: gear trains; laboratory bench; design目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………………… 12 本設(shè)計(jì)的意義……………………………………………………………… 32.1 輪系的應(yīng)用 …………………………………………………………３2.2 輪系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)分析 ……………………………………………… ３ 2.3 本設(shè)計(jì)的意義 ………………………………………………………… ４ 3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) ……………………………………………… ６3.1 機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介……………………………………………… ６大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 5 頁(yè) 共 51 頁(yè)3.2 總功能分析……………………………………………………………… 73.3 基本概念…………………………………………………………………８3.4 定軸輪系傳動(dòng)比及設(shè)計(jì)要點(diǎn)………………………………………… １０3.4.1 平面定軸輪系的傳動(dòng)比………………………………………… １１3.4.2 定軸輪系設(shè)計(jì)要點(diǎn)……………………………………… １３ 3.5 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比及設(shè)計(jì)要…………………………………………… １４3.5.1 周轉(zhuǎn)輪系的分類………………………………………………… １４3.5.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比……………………………………………… １５3.5.3 行星輪系的設(shè)計(jì)要點(diǎn)…………………………………………… １７3.6 復(fù)合輪系的傳動(dòng)比…………………………………………………… １８3.7 確定運(yùn)動(dòng)方案……………………………………………………… １９3.8 齒輪的確定及計(jì)算…………………………………………………… ２１4 零件圖的確定……………………………………………………… ２６4.1 外嚙合齒輪零件圖的確定……………………………………………２６4.2 內(nèi)嚙合齒輪零件圖的確定…………………………………………… ２６4.3 輸入軸零件圖的確定………………………………………………… ２６4.3.1 輸入軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題 ……………………………………… ２７4.3.2 輸入軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………… ２７4.3.3 軸承的選擇……………………………………………………２９4.3.4 設(shè)備中的潤(rùn)滑…………………………………………………… ３０4.4 支承架零件圖的確定…………………………………………………３０5 部件圖的確定……………………………………………………… ３１5.1 定軸輪系部件圖的確定……………………………………………… ３１5.2 差動(dòng)輪系部件圖的確定……………………………………………… ３２5.3 行星輪系部件圖的確定……………………………………………… ３３5.4 復(fù)合輪系部件圖的確定……………………………………………… ３４5.5 通用底座部件圖的確定……………………………………………… ３５6 裝配圖的確定……………………………………………………… ３６6.1 定軸輪系裝配圖的確定………………………………………………３７大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 6 頁(yè) 共 51 頁(yè)6.2 差動(dòng)輪系裝配圖的確定……………………………………………… ３８6.3 行星輪系裝配圖的確定………………………………………………３９6.4 復(fù)合輪系裝配圖的確定……………………………………………… ４０結(jié)論………………………………………………………………………………４２附錄……………………………………………………………………………… ４３參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………４５致謝……………………………………………………………………………… ４７１ 緒 論18 世 紀(jì) 下 半 葉 第 一 次 工 業(yè) 革 命 促 進(jìn) 了 機(jī) 械 工 程 學(xué) 科 的 迅 速 發(fā) 展 ， 促 使機(jī) 械 原 理 在 原 來(lái) 的 機(jī) 械 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 成 為 一 門 獨(dú) 立 的 學(xué) 科 ， 它 對(duì) 傳 統(tǒng) 形式 的 機(jī) 械 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 的 完 善 起 了 很 大 的 推 動(dòng) 作 用 。 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 飛 躍發(fā) 展 ， 當(dāng) 今 世 界 又 在 經(jīng) 歷 一 場(chǎng) 新 的 產(chǎn) 業(yè) 革 命 ， 現(xiàn) 代 機(jī) 械 的 概 念 已 大 大 不 同于 19 世 紀(jì) 機(jī) 械 的 概 念 ， 其 特 征 是 具 有 計(jì) 算 機(jī) 信 息 處 理 和 控 制 手 段 。 因 此 ，現(xiàn) 代 機(jī) 械 的 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 組 成 、 設(shè) 計(jì) 思 維 方 式 已 大 大 不 同 于 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 器 ，促 進(jìn) 了 機(jī) 械 原 理 學(xué) 科 發(fā) 生 廣 泛 、 深 刻 和 質(zhì) 的 變 化 ， 這 就 要 求 機(jī) 械 原 理 課 程的 體 系 和 內(nèi) 容 作 出 與 之 適 應(yīng) 的 改 革 。21 世 紀(jì) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 國(guó) 際 競(jìng) 爭(zhēng) 將 愈 來(lái) 愈 劇 烈 ， 要 求 機(jī) 械 產(chǎn) 品 不 斷 創(chuàng) 新 ，努 力 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 ， 完 善 改 進(jìn) 機(jī) 械 性 能 ， 滿 足 市 場(chǎng) 需 要 。 這 是 每 一 個(gè) 機(jī) 械設(shè) 計(jì) 人 員 的 責(zé) 任 ， 也 是 機(jī) 械 學(xué) 學(xué) 科 的 研 究 內(nèi) 容 。 開(kāi) 發(fā) 新 產(chǎn) 品 ， 設(shè) 計(jì) 要 先 行 。不 少 專 家 認(rèn) 為 ， 一 個(gè) 產(chǎn) 品 的 好 壞 ， 關(guān) 鍵 在 于 設(shè) 計(jì) 。 機(jī) 械 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 又 可 分 為兩 個(gè) 階 段 ： 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 概 念 設(shè) 計(jì) （ Conceptual Design） 和 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 構(gòu)形 設(shè) 計(jì) （ Configuration Design） 。 概 念 設(shè) 計(jì) 是 決 定 機(jī) 械 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 水 平 的 高低 、 性 能 的 優(yōu) 劣 和 經(jīng) 濟(jì) 效 益 好 壞 的 關(guān) 鍵 性 一 步 。 機(jī) 械 原 理 的 重 要 任 務(wù) 應(yīng) 是進(jìn) 行 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 的 構(gòu) 思 、 各 個(gè) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 類 型 和 尺 度 綜 合 等 。 這 些 內(nèi) 容是 機(jī) 械 產(chǎn) 品 概 念 設(shè) 計(jì) 中 不 可 缺 少 的 部 分 。 機(jī) 械 原 理 課 程 應(yīng) 緊 密 結(jié) 合 機(jī) 械 產(chǎn)品 概 念 設(shè) 計(jì) 需 要 ， 充 實(shí) 機(jī) 構(gòu) 創(chuàng) 新 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 ， 加 強(qiáng) 機(jī) 構(gòu) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 原 理 和 方 法的 闡 述 ， 這 不 但 是 適 應(yīng) 21 世 紀(jì) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 市 場(chǎng) 競(jìng) 爭(zhēng) 的 需 要 ， 也 是 機(jī) 械 原 理大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 7 頁(yè) 共 51 頁(yè)課 程 體 系 、 內(nèi) 容 改 革 應(yīng) 該 遵 循 的 方 向 。在 世 界 正 面 臨 著 新 技 術(shù) 革 命 的 嚴(yán) 重 挑 戰(zhàn) 時(shí) ， 教 育 首 當(dāng) 其 沖 ， 信 息 化 時(shí) 代的 到 來(lái) 和 新 的 人 才 觀 念 的 轉(zhuǎn) 變 ， 教 育 改 革 勢(shì) 在 必 行 。 其 中 使 教 育 方 法 和 教學(xué) 手 段 更 有 效 的 有 利 于 提 高 實(shí) 用 性 教 育 成 為 教 育 改 革 的 主 要 目 標(biāo) 之 一 。 國(guó)內(nèi) 的 教 育 體 制 正 在 不 斷 的 經(jīng) 受 考 驗(yàn) ， 以 前 的 應(yīng) 試 教 育 和 純 理 論 的 教 育 受 到國(guó) 外 的 應(yīng) 用 型 教 育 的 影 響 也 不 斷 的 改 革 創(chuàng) 新 。 綜 合 性 的 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 就 是 在 這 種條 件 下 產(chǎn) 生 的 ， 國(guó) 內(nèi) 外 各 種 綜 合 性 的 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 相 繼 產(chǎn) 生 。 研 究 輪 系 的 實(shí) 驗(yàn) 裝置 也 在 這 種 情 況 的 促 進(jìn) 下 不 斷 的 發(fā) 展 變 化 著 ， 由 最 初 的 簡(jiǎn) 單 的 理 論 的 講 解到 簡(jiǎn) 單 的 平 面 輪 系 的 實(shí) 驗(yàn) 板 到 有 復(fù) 雜 機(jī) 構(gòu) 的 輪 系 綜 合 實(shí) 裝 置 ， 這 些 實(shí) 驗(yàn) 裝置 使 人 們 更 好 的 將 理 論 的 知 識(shí) 直 觀 化 了 。本 設(shè) 計(jì) 的 目 的 是 針 對(duì) 我 校 使 用 的 是 “面 向 21 世 紀(jì) 課 程 教 材 由 鄒 慧君 傅 祥 志 張 春 林 李 杞 儀 主 編 的 《 機(jī) 械 原 理 》 ”， 設(shè) 計(jì) 出 一 臺(tái) 能 夠 彌 補(bǔ)傳 統(tǒng) 的 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 不 能 直 觀 的 看 到 各 級(jí) 傳 動(dòng) 且 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 和 不 能 很 好 的 將其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 清 楚 地 展 示 的 缺 點(diǎn) ， 而 且 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 在 保 證 基 本 結(jié) 構(gòu) 不 變 的 情 況下 ， 只 進(jìn) 行 簡(jiǎn) 單 的 通 用 件 的 拆 裝 就 可 以 組 成 所 需 要 的 輪 系 。 從 而 把 定 軸 輪系 、 行 星 輪 系 、 差 動(dòng) 輪 系 、 復(fù) 合 輪 系 分 別 和 支 架 構(gòu) 成 一 個(gè) 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ，學(xué) 生 在 該 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 上 可 以 組 裝 自 己 設(shè) 計(jì) 的 輪 系 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 能 夠 更 加 直 觀 的 了 解各 種 輪 系 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 和 生 活 中 的 應(yīng) 用 ， 從 而 開(kāi) 發(fā) 他 們 的 視 野 ， 提 高 他 們 的設(shè) 計(jì) 思 維 能 力 、 動(dòng) 手 能 力 、 創(chuàng) 新 能 力 為 他 們 能 夠 更 好 的 掌 握 書 本 知 識(shí) 奠 定必 不 可 少 的 基 礎(chǔ) 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 8 頁(yè) 共 51 頁(yè)２ 本設(shè)計(jì)的意義２.１ 輪 系 的 應(yīng) 用隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 機(jī) 械 的 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 組 成 、 設(shè) 計(jì) 思 維方 式 已 大 大 不 同 于 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 器 ， 各 種 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 在 機(jī) 器 中 的 應(yīng) 用 也 越 來(lái) 越 多 ，在 眾 多 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 中 輪 系 的 優(yōu) 越 性 變 的 越 來(lái) 越 突 出 。 輪 系 在 工 業(yè) 、 軍 事 、航 空 航 天 以 及 生 活 中 都 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 近 年 來(lái) 由 于 齒 輪 制 造 技 術(shù) 的 迅 速 發(fā)展 ， 加 工 精 度 的 不 斷 提 高 ， 齒 輪 的 應(yīng) 用 范 圍 更 加 擴(kuò) 大 。 因 此 齒 輪 在 機(jī) 械 制造 業(yè) 中 的 重 要 性 就 更 為 顯 著 。輪 系 在 應(yīng) 用 中 主 要 實(shí) 現(xiàn) 的 功 能 有 以 下 幾 點(diǎn) ：（ １ ） 實(shí) 現(xiàn) 分 路 傳 動(dòng) 利 用 輪 系 ， 可 以 將 主 動(dòng) 軸 上 的 運(yùn) 動(dòng) 傳 遞 給 若 干個(gè) 從 動(dòng) 軸 ， 實(shí) 現(xiàn) 分 路 傳 動(dòng) 。（ ２ ） 獲 得 較 大 的 傳 動(dòng) 比 ， 而 且 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。 一 對(duì) 外 嚙 合 圓 柱 齒 輪傳 動(dòng) ， 其 傳 動(dòng) 比 一 般 可 為 =5-7。 但 是 行 星 輪 系 傳 動(dòng) 比 可 達(dá) =10000,i i而 且 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。（ ３ ） 實(shí) 現(xiàn) 準(zhǔn) 確 傳 動(dòng) 。（ ４ ） 實(shí) 現(xiàn) 換 向 傳 動(dòng) 。（ ５ ） 在 尺 寸 和 重 量 較 小 時(shí) ， 實(shí) 現(xiàn) 大 功 率 傳 動(dòng) 。（ ６ ） 實(shí) 現(xiàn) 運(yùn) 動(dòng) 的 合 成 和 分 解 。 廣 泛 應(yīng) 用 于 機(jī) 床 等 機(jī) 械 調(diào) 整 和 補(bǔ)償 之 中 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 9 頁(yè) 共 51 頁(yè)２.２ 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 的 特 點(diǎn) 分 析與 時(shí) 俱 進(jìn) ， 是 事 物 發(fā) 展 的 一 條 必 然 現(xiàn) 律 。 在 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 的 發(fā) 展 過(guò) 程中 ， 從 最 早 的 理 論 行 的 實(shí) 驗(yàn) 到 簡(jiǎn) 單 的 平 面 的 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 板 ， 再 到 綜 合 型 的 輪系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 ， 設(shè) 計(jì) 者 們 都 力 求 做 到 使 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 達(dá) 到 功 能 合 理 、 性 能 可 靠 、使 用 方 便 等 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 基 本 要 求 。本 實(shí) 輪 系 綜 合 驗(yàn) 臺(tái) 的 設(shè) 計(jì) 就 是 在 以 前 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 所 具 有 優(yōu) 點(diǎn) 的 基 礎(chǔ)之 上 ， 設(shè) 計(jì) 出 一 臺(tái) 能 夠 彌 補(bǔ) 傳 統(tǒng) 的 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 不 能 直 觀 的 看 到 各 級(jí) 傳 動(dòng) 、結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 和 不 能 很 好 的 將 其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 清 楚 地 展 示 的 缺 點(diǎn) ， 而 且 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 在保 證 基 本 結(jié) 構(gòu) 不 變 的 情 況 下 ， 只 進(jìn) 行 簡(jiǎn) 單 的 通 用 件 的 拆 裝 就 可 以 組 成 我 校所 用 教 材 中 所 出 現(xiàn) 的 各 種 輪 系 。 從 而 把 定 軸 輪 系 、 行 星 輪 系 、 差 動(dòng) 輪 系 、復(fù) 合 輪 系 分 別 和 支 架 構(gòu) 成 一 個(gè) 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 學(xué) 生 在 該 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 上 可 以 組 裝自 己 設(shè) 計(jì) 的 輪 系 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 能 夠 更 加 直 觀 的 了 解 各 種 輪 系 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 和 生 活中 的 應(yīng) 用 ， 從 而 開(kāi) 發(fā) 他 們 的 視 野 ， 提 高 他 們 的 設(shè) 計(jì) 思 維 能 力 、 動(dòng) 手 能 力 、創(chuàng) 新 能 力 ， 使 他 們 通 過(guò) 實(shí) 驗(yàn) 更 好 的 理 解 和 掌 握 所 學(xué) 的 知 識(shí) 。２.３ 本 設(shè) 計(jì) 的 意 義概 念 設(shè) 計(jì) 是 決 定 機(jī) 械 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 水 平 的 高 低 、 性 能 的 優(yōu) 劣 和 經(jīng) 濟(jì) 效 益 好 壞的 關(guān) 鍵 性 一 步 。 機(jī) 械 原 理 的 重 要 任 務(wù) 應(yīng) 是 進(jìn) 行 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 的 構(gòu) 思 、 各 個(gè)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 類 型 和 尺 度 綜 合 等 。 這 些 內(nèi) 容 是 機(jī) 械 產(chǎn) 品 概 念 設(shè) 計(jì) 中 不 可 缺 少的 部 分 。 機(jī) 械 原 理 課 程 應(yīng) 緊 密 結(jié) 合 機(jī) 械 產(chǎn) 品 概 念 設(shè) 計(jì) 需 要 ， 充 實(shí) 機(jī) 構(gòu) 創(chuàng) 新設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 ， 加 強(qiáng) 機(jī) 構(gòu) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 原 理 和 方 法 的 學(xué) 習(xí) ， 這 不 但 是 適 應(yīng) 21 世紀(jì) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 市 場(chǎng) 競(jìng) 爭(zhēng) 的 需 要 ， 也 是 機(jī) 械 原 理 課 程 體 系 、 內(nèi) 容 改 革 應(yīng) 該 遵 循的 方 向 。在 加 強(qiáng) 基 礎(chǔ) 理 論 教 學(xué) 的 同 時(shí) 注 重 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) ， 以 培 養(yǎng) 學(xué) 生 的 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 能 力與 實(shí) 踐 能 力 ， 已 成 為 人 們 的 一 種 共 識(shí) 。 如 何 使 傳 統(tǒng) 的 再 現(xiàn) 性 、 單 一 性 、 封閉 性 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 向 探 究 性 、 綜 合 性 、 開(kāi) 放 性 實(shí) 驗(yàn) 轉(zhuǎn) 變 ， 越 來(lái) 越 成 為 教 育界 關(guān) 注 的 一 大 問(wèn) 題 。 不 解 決 這 一 問(wèn) 題 ， 達(dá) 到 提 高 課 程 教 學(xué) 質(zhì) 量 ， 培 養(yǎng) 機(jī) 械創(chuàng) 新 設(shè) 計(jì) 人 才 的 目 標(biāo) 是 難 以 實(shí) 現(xiàn) 的 。 在 實(shí) 現(xiàn) 這 一 轉(zhuǎn) 變 過(guò) 程 中 ， 制 約 問(wèn) 題 的因 素 主 要 有 二 ： 一 是 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 觀 念 的 陳 舊 ， 即 將 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 當(dāng) 作 知 識(shí) 傳 承 的大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 10 頁(yè) 共 51 頁(yè)輔 助 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) ， 而 忽 視 或 輕 視 它 在 培 養(yǎng) 創(chuàng) 新 精 神 與 實(shí) 踐 能 力 方 面 的 重 要 地位 ； 其 二 ， 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 的 開(kāi) 發(fā) 研 制 水 平 不 能 適 應(yīng) 教 學(xué) 改 革 的 需 要 ， 尤 其 缺 乏支 持 探 究 性 、 綜 合 性 、 開(kāi) 放 性 的 新 型 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 。正 如 上 面 所 說(shuō) 的 那 樣 ， 傳 統(tǒng) 的 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 已 不 能 滿 足 現(xiàn) 在 教 學(xué) 的 理 論聯(lián) 系 實(shí) 際 ， 學(xué) 以 致 用 ， 注 重 發(fā) 展 學(xué) 生 的 創(chuàng) 新 能 力 和 動(dòng) 手 能 力 的 需 要 ， 本 設(shè)計(jì) 可 以 很 好 的 填 補(bǔ) 這 一 空 缺 ， 不 僅 能 實(shí) 現(xiàn) 傳 統(tǒng) 的 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 的 功 能 還 能 夠 彌補(bǔ) 傳 統(tǒng) 的 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 不 能 直 觀 的 看 到 各 級(jí) 傳 動(dòng) 、 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 和 不 能 很 好 的將 其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 清 楚 地 展 示 的 缺 點(diǎn) ， 還 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 空 間 輪 系 的 安 裝 實(shí) 驗(yàn) 。這 種 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 最 大 限 度 的 實(shí) 現(xiàn) 了 在 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 固 定 的 結(jié) 構(gòu) 中 ， 只 需 按 照 所 設(shè) 計(jì)輪 系 的 需 要 改 變 工 作 底 板 部 分 的 結(jié) 構(gòu) ， 通 過(guò) 安 裝 或 拆 除 支 架 就 能 輕 松 的 得到 所 需 類 型 的 輪 系 。 該 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 加 工 容 易 、 操 作 方 便 。 適 宜 教學(xué) 和 實(shí) 驗(yàn) 用 途 ， 具 有 較 好 的 實(shí) 用 價(jià) 值 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 11 頁(yè) 共 51 頁(yè)３ 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 設(shè) 計(jì)3.１ 機(jī) 械 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 方 法 簡(jiǎn) 介機(jī) 械 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 方 法 通 常 是 相 對(duì) 傳 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 而 言 的 。 由 于 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 方法 正 在 不 斷 發(fā) 展 ， 人 們 對(duì) 他 的 內(nèi) 涵 看 法 不 一 ， 尚 無(wú) 明 確 的 域 界 。 但 對(duì) 它 的特 征 和 發(fā) 展 方 向 ， 可 以 從 總 體 上 概 括 為 力 求 運(yùn) 用 現(xiàn) 代 應(yīng) 用 數(shù) 學(xué) 、 應(yīng) 用 力 學(xué) 、微 電 子 學(xué) 及 信 息 科 學(xué) 等 方 面 的 最 新 成 果 與 手 段 實(shí) 現(xiàn) 下 述 某 些 方 面 的 轉(zhuǎn) 化 ：1） 以 動(dòng) 態(tài) 的 取 代 靜 態(tài) 的 ——如 以 機(jī) 器 結(jié) 構(gòu) 動(dòng) 力 學(xué) 計(jì) 算 取 代 靜 力 學(xué)計(jì) 算 ； 以 實(shí) 時(shí) 在 線 測(cè) 試 數(shù) 據(jù) 作 為 評(píng) 價(jià) 依 據(jù) 等 。2） 以 定 量 的 取 代 定 性 的 ——如 以 有 限 元 法 或 （ 和 ） 邊 界 元 法 計(jì) 算箱 體 的 尺 寸 和 剛 度 取 代 經(jīng) 驗(yàn) 類 比 法 的 設(shè) 計(jì) 。3） 以 變 量 取 代 常 量 ——如 可 靠 性 設(shè) 計(jì) 中 用 隨 機(jī) 變 量 取 代 傳 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)方 法 中 當(dāng) 作 常 量 的 粗 略 處 理 方 法 。4） 以 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 取 代 可 行 性 設(shè) 計(jì) ——用 相 關(guān) 的 設(shè) 計(jì) 變 量 恰 當(dāng) 的 建 立設(shè) 計(jì) 目 標(biāo) 的 數(shù) 學(xué) 模 型 ， 從 眾 多 的 可 行 解 （ 方 案 ） 中 尋 求 其 最 優(yōu) 解 。5） 以 并 行 設(shè) 計(jì) 取 代 串 行 設(shè) 計(jì)6） 以 微 觀 的 取 代 宏 觀 的 ——如 以 斷 裂 力 學(xué) 理 論 處 理 零 件 材 料 本 身微 觀 裂 紋 擴(kuò) 展 引 起 的 低 應(yīng) 力 脆 斷 現(xiàn) 象 ， 建 立 以 損 傷 容 限 為 設(shè) 計(jì) 判斷 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ； 潤(rùn) 滑 理 論 中 的 微 -納 米 摩 擦 學(xué) 等 。7） 以 系 統(tǒng) 工 程 法 取 代 分 部 處 理 法 ——將 產(chǎn) 品 的 整 個(gè) 設(shè) 計(jì) 工 作 作 為一 個(gè) 單 級(jí) 或 多 級(jí) 的 系 統(tǒng) 。 用 系 統(tǒng) 工 程 的 觀 點(diǎn) 分 析 劃 分 其 設(shè) 計(jì) 階 段大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 12 頁(yè) 共 51 頁(yè)及 組 成 單 元 ， 通 過(guò) 仿 真 及 自 動(dòng) 控 制 等 手 段 ， 綜 合 最 優(yōu) 地 處 理 它 們的 內(nèi) 在 關(guān) 系 及 系 統(tǒng) 與 外 界 環(huán) 境 的 關(guān) 系 。8） 以 自 動(dòng) 化 設(shè) 計(jì) 取 代 人 工 設(shè) 計(jì)總 之 ， 設(shè) 計(jì) 工 作 本 質(zhì) 上 是 一 種 創(chuàng) 造 性 的 活 動(dòng) ， 是 對(duì) 知 識(shí) 和 信 息 等 進(jìn) 行 創(chuàng)造 性 的 運(yùn) 作 和 處 理 。 發(fā) 展 機(jī) 械 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 實(shí) 質(zhì) 上 就 是 不 斷 追 求 最 機(jī) 智 、最 恰 當(dāng) 而 且 最 迅 速 地 解 決 用 戶 要 求 、 社 會(huì) 效 益 、 經(jīng) 濟(jì) 效 益 、 機(jī) 械 內(nèi) 在 要 求等 對(duì) 機(jī) 械 構(gòu) 成 的 全 部 約 束 條 件 。機(jī) 械 現(xiàn) 代 設(shè) 計(jì) 方 法 發(fā) 展 很 快 ， 目 前 常 見(jiàn) 或 較 易 見(jiàn) 到 的 有 ： 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè)計(jì) （ CAD： computer-aided design） 、 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) （ OD： optimization design） 、 可 靠 性 設(shè) 計(jì) （ RD： reliability design） 、 摩 擦 學(xué) 設(shè) 計(jì)（ TD:tribology design） 、 設(shè) 計(jì) 方 法 學(xué) 設(shè) 計(jì) （ DMD： design-methodology design） 、 并 行 設(shè) 計(jì) （ CD） 、 虛 擬 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) （ VPD： virtural-product design） 、 質(zhì) 量 驅(qū) 動(dòng) 設(shè) 計(jì) （ QDD： quality-driven design） 、 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì)（ PD： parametrization design） 、 智 能 設(shè) 計(jì) （ ID： intelligent design） 、分 形 設(shè) 計(jì) （ FD： fractal design） 、 基 于 實(shí) 例 設(shè) 計(jì) （ CBD： case-based design） 、 網(wǎng) 上 設(shè) 計(jì) （ OND： on-net design） 等 。３ .2 總 功 能 分 析 ---明 確 設(shè) 計(jì) 性 輪 系 綜 合 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 的 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)我 的 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 是 ： 設(shè) 計(jì) 綜 合 輪 系 綜 合 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 。 它 要 求 該 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 具 有一 個(gè) 通 用 底 座 ， 通 過(guò) 簡(jiǎn) 單 的 通 用 件 的 拆 裝 就 可 以 把 定 軸 輪 系 、 行 星 輪 系 、差 動(dòng) 輪 系 、 復(fù) 合 輪 系 分 別 按 一 定 原 理 和 方 法 進(jìn) 行 安 裝 實(shí) 驗(yàn) ， 如 果 給 一 個(gè) 或兩 個(gè) 動(dòng) 力 ， 就 能 夠 使 安 裝 的 輪 系 能 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 并 且 通 過(guò) 傳 感 器 進(jìn) 行 測(cè) 速 來(lái)驗(yàn) 證 各 種 輪 系 實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 與 理 論 傳 動(dòng) 比 的 差 異 ， 本 設(shè) 計(jì) 性 輪 系 綜 合 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái)要 求 可 以 應(yīng) 用 于 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 中 ， 適 應(yīng) 同 學(xué) 們 對(duì) 輪 系 實(shí) 驗(yàn) 的 需 要 。隨 著 改 革 開(kāi) 放 的 不 斷 進(jìn) 行 ， 社 會(huì) 對(duì) 于 人 才 的 要 求 也 在 不 斷 增 長(zhǎng) ， 也 對(duì) 人才 的 質(zhì) 量 要 求 越 來(lái) 越 高 ， 這 就 要 求 學(xué) 校 要 加 強(qiáng) 對(duì) 學(xué) 生 質(zhì) 量 的 管 理 ， 在 掌 握書 本 知 識(shí) 的 同 時(shí) ， 加 強(qiáng) 對(duì) 學(xué) 生 動(dòng) 手 能 力 的 訓(xùn) 練 ， 把 他 們 培 養(yǎng) 成 為 社 會(huì) 所 需要 的 合 格 的 科 學(xué) 技 術(shù) 人 才 。我 的 設(shè) 計(jì) 主 要 針 對(duì) 的 是 學(xué) 生 ， 主 要 用 于 我 校 使 用 的 “面 向 21 世 紀(jì)大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 13 頁(yè) 共 51 頁(yè)課 程 教 材 由 鄒 慧 君 傅 祥 志 張 春 林 李 杞 儀 主 編 的 《 機(jī) 械 原 理 》 ”，所 以 該 設(shè) 計(jì) 主 要 是 把 定 軸 輪 系 、 行 星 輪 系 、 差 動(dòng) 輪 系 、 復(fù) 合 輪 系 分 別 和 通用 支 架 構(gòu) 成 一 個(gè) 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 學(xué) 生 通 過(guò) 該 實(shí) 驗(yàn) 能 夠 更 加 直 觀 的 了 解 各 種輪 系 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 和 生 活 中 的 應(yīng) 用 ， 從 而 開(kāi) 闊 他 們 的 視 野 ， 為 他 們 能 夠 更 好的 掌 握 書 本 知 識(shí) 奠 定 必 不 可 少 的 基 礎(chǔ) 。設(shè) 計(jì) 性 輪 系 綜 合 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 設(shè) 計(jì) 要 求 加 工 容 易 、 操 作 方 便 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 動(dòng) 作穩(wěn) 定 可 靠 。３ .3 基 本 概 念在 機(jī) 器 中 ， 常 將 一 系 列 相 互 嚙 合 的 齒 輪 組 成 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 以 實(shí) 現(xiàn) 變 速 、 分路 傳 動(dòng) 、 運(yùn) 動(dòng) 分 解 與 合 成 等 功 用 。 這 種 由 一 系 列 齒 輪 組 成 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)稱 為 輪 系 。根 據(jù) 輪 系 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 齒 輪 軸 線 的 空 間 位 置 是 否 固 定 ， 將 輪 系 分 為 定 軸 輪 系 和周 轉(zhuǎn) 輪 系 兩 大 類 。１ .定 軸 輪 系 輪 系 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 其 中 各 齒 輪 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 位 置 固 定 不 動(dòng) ， 則 稱 之 為 定 軸輪 系 。 若所有齒輪的軸線全部在同一平面或相互平行的平面內(nèi)，則稱為平面定軸輪系；若所有齒輪的軸線并不全部在同一平面或相互平行的平面內(nèi)，則稱為空間定軸輪系。它 可 以 由 圓 柱 齒 輪 ， 圓 錐 齒 輪 ， 蝸 桿 蝸 輪 等 組 成 。 如 圖 ３ .１所 示圖３.１２.周轉(zhuǎn)輪系 大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 14 頁(yè) 共 51 頁(yè)輪 系 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 至 少 有 一 個(gè) 齒 輪 軸 線 的 位 置 不 固 定 ， 而 是 繞 某 一 固 定 軸 線回 轉(zhuǎn) ， 稱 該 輪 系 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 如 圖 ３ .２ 所 示 。 又 可 根 據(jù) 自 由 度 數(shù) 的 不 同 ，將 周 轉(zhuǎn) 輪 系 分 為 差 動(dòng) 輪 系 和 行 星 輪 系 兩 類 。（ １ ） 差 動(dòng) 輪 系 若 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 自 由 度 為 2， 則 稱 其 為 差 動(dòng) 輪 系 。 此輪 系 需 要 有 兩 個(gè) 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 的 主 動(dòng) 件 。 如 圖 ３ .２ a 所 示 。（ ２ ） 行 星 輪 系 若 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 自 由 度 為 1， 則 稱 它 為 行 星 輪 系 。 該輪 系 只 需 要 有 一 個(gè) 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 的 主 動(dòng) 件 。 如 圖 ３ .２ b 所 示 。圖 ３ .２周 轉(zhuǎn) 輪 系 還 可 根 據(jù) 基 本 構(gòu) 件 的 不 同 分 類 。 其 中 繞 著 固 定 軸 線 回 轉(zhuǎn) 的這 種 齒 輪 稱 為 中 心 輪 （ 或 太 陽(yáng) 輪 ） 以 K 表 示 ， 支 撐 行 星 輪 的 構(gòu) 件 稱 為 系桿 以 H 表 示 ， 繞 自 身 軸 線 回 轉(zhuǎn) 又 繞 著 其 它 齒 輪 的 固 定 軸 線 回 轉(zhuǎn) 的 齒 輪 稱 為行 星 輪 ， 在 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 ， 一 般 都 以 中 心 輪 或 系 桿 作 為 運(yùn) 動(dòng) 的 輸 入 或 輸 出 構(gòu)件 ， 常 稱 其 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 基 本 構(gòu) 件 ， 則 圖 ３ .２ 所 示 輪 系 可 稱 為 2K-H型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 圖 ３ .３ 所 示 輪 系 則 稱 為 3K 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。圖 ３ .３ 所 示 的 輪 系 中 有 3 個(gè) 中 心 輪 (圖 中 的 齒 輪 1、 3 和 4)故 稱 為3K 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 該 輪 系 的 系 桿 H 僅 起 支 承 行 星 輪 2-2′的 作 用 ， 不 傳 遞外 力 矩 ， 因 而 不 是 基 本 構(gòu) 件 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 15 頁(yè) 共 51 頁(yè)圖３.３ 圖３.４由 定 軸 輪 系 和 周 轉(zhuǎn) 輪 系 或 者 由 兩 個(gè) 以 上 的 周 轉(zhuǎn) 輪 系 所 組 成 的 輪 系 ， 稱 為復(fù) 合 輪 系 ， 如 圖 ３ .４ 所 示 ， 該 機(jī) 構(gòu) 左 部 由 齒 輪 1、 2、 2 ′和 3 組 成 定 軸輪 系 ， 而 其 右 部 則 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。３ .４ 定 軸 輪 系 傳 動(dòng) 比 及 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)在 機(jī) 器 中 ， 常 將 一 系 列 相 互 嚙 合 的 齒 輪 組 成 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 以 實(shí) 現(xiàn) 變 速 、 分路 傳 動(dòng) 、 運(yùn) 動(dòng) 分 解 與 合 成 等 功 用 。 這 種 由 一 系 列 齒 輪 組 成 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)稱 為 輪 系 。輪 系 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 其 中 各 齒 輪 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 位 置 固 定 不 動(dòng) ， 則 稱 之 為 定 軸 輪 系 。它 可 以 由 圓 柱 齒 輪 ， 圓 錐 齒 輪 ， 蝸 桿 蝸 輪 等 組 成 。輪 系 中 首 輪 和 末 輪 的 角 速 度 （ 或 轉(zhuǎn) 速 ） 比 稱 為 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 。 當(dāng) 首 輪 用“１ ”， 末 輪 用 “k”表 示 時(shí) ， 其 傳 動(dòng) 比 的 大 小 為 ：11//kkiwn?在 進(jìn) 行 輪 系 的 運(yùn) 動(dòng) 分 析 時(shí) ， 主 要 是 確 定 其 傳 動(dòng) 比 的 大 小 及 首 末 兩 輪 的 轉(zhuǎn)向 。前 述 已 知 一 對(duì) 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比1221//iwz?此 等 式 表 示 齒 輪 1 與 齒 輪 2 的 角 速 度 之 比 與 兩 齒 輪 的 齒 數(shù) 成 反 比 。當(dāng) 一 對(duì) 外 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) 時(shí) ， 兩 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 向 相 反 ； 一 對(duì) 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) 時(shí) ，兩 齒 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同 。 圖 ３ .５ a、 圖 ３ .５ b、 圖 ３ .５ c 所 示 分 別 為 外 嚙 合 齒輪 、 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 及 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 各 齒 輪 轉(zhuǎn) 向 的 標(biāo) 注 法 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 16 頁(yè) 共 51 頁(yè)a b c圖 ３ .５３ .４ .１ 平 面 定 軸 輪 系 的 傳 動(dòng) 比1. 傳 動(dòng) 比 的 大 小設(shè) 各 輪 的 角 速 度 和 齒 數(shù) 分 別 用 、 、 、 、 和 、1w234w51z、 、 、 表 示 ， 輪 系 中 各 對(duì) 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 為 ：2z34z5121//iw?2332z443//i554wz?將 以 上 各 式 等 號(hào) 兩 邊 聯(lián) 乘 后 的 ：123423451234551zi?故 1551//iwz?上 式 表 示 定 軸 輪 系 首 、 末 兩 輪 的 傳 動(dòng) 比 的 值 為 所 有 從 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 的 乘 積 與所 有 主 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 的 乘 積 的 反 比 。 其 值 也 等 于 組 成 該 輪 系 中 各 對(duì) 齒 輪 的 傳 動(dòng)比 的 連 乘 積 。對(duì) 于 齒 輪 系 ， 設(shè) 輸 入 軸 的 角 速 度 為 ，輸 出 軸 的 角 速 度 為 ,按 定1wkw義 有 ：大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 17 頁(yè) 共 51 頁(yè)1/kkiw?當(dāng) 時(shí)為 減 速 , 時(shí) 為 增 速 。ki?1i?因 為 輪 系 是 由 多 對(duì) 齒 輪 相 互 嚙 合 組 成 的 ， 當(dāng) 輪 系 由 k 對(duì) 嚙 合 齒 輪 組成 時(shí) ， 有 ： 3123412411k kk kwzni ???????（ ３ .１ ）所 有 從 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 連 乘 積所 有 主 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 連 乘 積2. 首 、 末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 的 確 定因 為 角 速 度 是 矢 量 ， 故 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 還 要 確 定 首 、 末 兩 輪 的 轉(zhuǎn) 向 ， 由 于 平面 定 軸 輪 系 各 輪 的 軸 線 均 平 行 ， 故 首 、 末 兩 輪 的 轉(zhuǎn) 向 不 是 相 同 ， 就 是 相 反 ，因 此 在 計(jì) 算 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 應(yīng) 計(jì) 入 傳 動(dòng) 比 的 符 號(hào) 。 當(dāng) 時(shí) ， 首 、1ki10ki?末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同 ； 當(dāng) 時(shí) ， 首 、 末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 反 。 對(duì) 直 齒 輪 表 示 方 法10ki?有 兩 種 。１ ） 用 “＋ ”、 “－ ”表 示適 用 于 平 面 定 軸 輪 系 ， 由 于 所 有 齒 輪 軸 線 平 行 ， 故 首 、 末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 不 是相 同 就 是 相 反 ， 相 同 取 “＋ ”表 示 ， 相 反 取 “－ ”表 示 ， 一 對(duì) 齒 輪 外 嚙 合 時(shí)兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 反 ， 用 “－ ”表 示 ； 一 對(duì) 齒 輪 內(nèi) 嚙 合 時(shí) 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同 ， 用“＋ ”表 示 。 可 用 此 法 逐 一 對(duì) 各 對(duì) 嚙 合 的 齒 輪 進(jìn) 行 分 析 ， 直 至 確 定 首 、 末 兩輪 的 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 。 假 設(shè) 輪 系 中 有 m 對(duì) 外 嚙 合 齒 輪 ， 則 末 輪 轉(zhuǎn) 向 為 ，，(1)m?此 時(shí) 有 ：123411()mkkwzi ????()所 有 從 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 連 乘 積所 有 主 動(dòng) 輪 齒 數(shù) 連 乘 積（３.２）另 外 ， 從 以 上 定 軸 輪 系 傳 動(dòng) 比 的 公 式 可 知 ， 當(dāng) 一 齒 輪 對(duì) 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 大大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 18 頁(yè) 共 51 頁(yè)小 無(wú) 影 響 ， 但 它 卻 影 響 了 末 輪 的 轉(zhuǎn) 向 。 如 果 將 這 一 齒 輪 去 掉 ， 該 輪 系 的 傳動(dòng) 比 保 持 不 變 ， 但 此 時(shí) 末 輪 的 轉(zhuǎn) 向 變 了 ， 這 種 齒 輪 通 稱 為 惰 輪 。２ ） 用 箭 頭 標(biāo) 注 法在 已 知 首 輪 的 轉(zhuǎn) 向 時(shí) （ 若 首 輪 的 轉(zhuǎn) 向 未 給 出 ， 則 假 設(shè) 給 首 輪 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 向 ） ，可 根 據(jù) 運(yùn) 動(dòng) 傳 遞 的 順 序 ， 在 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 的 各 齒 輪 上 逐 個(gè) 畫 出 箭 頭 以 確 定 末 輪的 轉(zhuǎn) 向 。 外 嚙 合 時(shí) ： 兩 箭 頭 同 時(shí) 指 向 （ 或 遠(yuǎn) 離 ） 嚙 合 點(diǎn) 。 頭 頭 相 對(duì) 或 尾 尾相 對(duì) 。 內(nèi) 嚙 合 時(shí) ： 兩 箭 頭 同 向 。３ .４ .２２ 定 軸 輪 系 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)１ . 應(yīng) 根 據(jù) 工 作 要 求 和 使 用 場(chǎng) 合 恰 當(dāng) 的 選 擇 定 軸 輪 系 的 類 型 :當(dāng) 設(shè) 計(jì) 的 定 軸 輪 系 用 于 高 速 、 重 載 場(chǎng) 合 時(shí) ， 為 了 減 小 傳 動(dòng) 的 沖 擊 、 振 動(dòng)和 噪 音 ， 提 高 傳 動(dòng) 性 能 ， 宜 優(yōu) 先 選 用 由 平 行 軸 斜 齒 輪 組 成 的 定 軸 輪 系 ； 當(dāng) 設(shè) 計(jì) 的 輪 系 在 主 、 從 動(dòng) 軸 傳 遞 過(guò) 程 中 ， 由 于 工 作 或 結(jié) 構(gòu) 空 間 的 要 求 ，需 要 轉(zhuǎn) 換 運(yùn) 動(dòng) 軸 線 方 向 或 改 變 從 動(dòng) 軸 軸 向 時(shí) ， 可 選 擇 含 有 圓 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 的定 軸 輪 系 ； 當(dāng) 設(shè) 計(jì) 的 輪 系 用 于 功 率 較 小 、 速 度 不 高 但 需 要 滿 足 交 錯(cuò) 角 為 任 意 值 的 空間 交 錯(cuò) 軸 之 間 的 傳 動(dòng) 時(shí) ， 可 選 用 含 有 交 錯(cuò) 軸 斜 齒 輪 傳 動(dòng) 的 定 軸 輪 系 ； 當(dāng) 設(shè) 計(jì) 的 輪 系 要 求 傳 動(dòng) 比 大 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 或 用 于 分 度 、 微 調(diào) 及 有 自 鎖 要 求的 場(chǎng) 合 時(shí) ， 則 應(yīng) 選 擇 含 有 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 定 軸 輪 系 。２ . 要 確 定 定 軸 輪 系 中 各 輪 的 齒 數(shù) ， 關(guān) 鍵 在 于 合 理 的 分 配 輪 系 中 各 對(duì)齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 。 為 了 把 輪 系 的 總 傳 動(dòng) 比 合 理 的 分 配 給 各 對(duì) 齒 輪 ， 在 具 體 分配 時(shí) 應(yīng) 注 意 下 述 幾 點(diǎn) ：１ ） 每 一 級(jí) 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 要 在 其 常 用 范 圍 內(nèi) 選 取 。 齒 輪 傳 動(dòng) 時(shí) ， 傳動(dòng) 比 為 5～ 7； 蝸 桿 傳 動(dòng) 時(shí) ， 傳 動(dòng) 比 不 大 于 80。２ ） 當(dāng) 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 過(guò) 大 時(shí) ， 為 了 減 小 外 廓 尺 寸 和 改 善 傳 動(dòng) 性 能 ，通 常 采 用 多 級(jí) 傳 動(dòng) 。 當(dāng) 齒 輪 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比 大 于 8 時(shí) ， 一 般 應(yīng) 設(shè) 計(jì) 成 兩 級(jí)傳 動(dòng) ； 當(dāng) 傳 動(dòng) 比 大 于 30 時(shí) ， 常 設(shè) 計(jì) 成 兩 級(jí) 以 上 齒 輪 傳 動(dòng) 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 19 頁(yè) 共 51 頁(yè)３ ） 當(dāng) 輪 系 為 減 速 傳 動(dòng) 時(shí) ， 按 照 “前 大 后 小 “的 原 則 分 配 傳 動(dòng) 比 較有 利 。 同 時(shí) ， 為 了 使 機(jī) 構(gòu) 外 廓 尺 寸 協(xié) 調(diào) 和 結(jié) 構(gòu) 勻 稱 ， 相 鄰 兩 級(jí) 傳 動(dòng) 比 的 差值 不 宜 過(guò) 大 。 運(yùn) 動(dòng) 鏈 逐 級(jí) 減 速 ， 可 使 各 級(jí) 中 間 軸 有 較 高 的 轉(zhuǎn) 速 和 較 小 的 扭矩 ， 從 而 獲 得 較 為 緊 湊 的 結(jié) 構(gòu) 。４ ） 當(dāng) 設(shè) 計(jì) 閉 式 齒 輪 減 速 器 時(shí) ， 為 了 潤(rùn) 滑 方 便 ， 應(yīng) 使 各 級(jí) 傳 動(dòng) 中 的大 齒 輪 都 能 浸 入 油 池 ， 且 浸 入 的 深 度 應(yīng) 大 致 相 等 ， 以 防 止 某 個(gè) 大 齒 輪 浸 油過(guò) 深 而 增 加 攪 油 損 耗 。 根 據(jù) 這 一 條 件 分 配 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 高 速 級(jí) 的 傳 動(dòng) 比 應(yīng) 大于 低 速 級(jí) 的 傳 動(dòng) 比 ， 通 常 取 高 速 級(jí) 的 傳 動(dòng) 比 為 1.3～ 1.4 低 速 級(jí) 傳 動(dòng) 比 。由 以 上 分 析 可 見(jiàn) ， 當(dāng) 考 慮 問(wèn) 題 的 角 度 不 同 時(shí) ， 就 有 不 同 的 傳 動(dòng) 比 方 案 。因 此 ， 在 具 體 分 配 定 軸 輪 系 各 級(jí) 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 應(yīng) 根 據(jù) 不 同 條 件 進(jìn) 行 具 體 分 析 ，不 能 簡(jiǎn) 單 的 生 搬 硬 套 某 種 原 則 。 一 旦 根 據(jù) 具 體 條 件 合 理 的 分 配 了 各 對(duì) 齒 輪傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比 ， 就 可 以 根 據(jù) 各 對(duì) 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 來(lái) 確 定 每 一 個(gè) 齒 輪 的 齒 數(shù) 。３.５ 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 及 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)３.５.１周轉(zhuǎn)輪系的分類輪 系 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 至 少 有 一 個(gè) 齒 輪 軸 線 的 位 置 不 固 定 ， 而 是 繞 某 一 固 定 軸 線回 轉(zhuǎn) ， 稱 該 輪 系 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 種 類 很 多 ， 常 用 的 分 類 方 法 如 下 ：１ . 按 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 自 由 度 分 類１ ） 差 動(dòng) 輪 系 若 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 自 由 度 為 2， 則 稱 其 為 差 動(dòng) 輪 系 。此 輪 系 需 要 有 兩 個(gè) 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 的 主 動(dòng) 件 。２ ） 行 星 輪 系 若 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 自 由 度 為 1， 則 稱 它 為 行 星 輪 系 。該 輪 系 只 需 要 有 一 個(gè) 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 的 主 動(dòng) 件 。２ . 按 基 本 構(gòu) 件 的 組 成 分 類１ ） 2K-H 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 該 輪 系 的 特 點(diǎn) 是 輪 系 中 有 2 個(gè) 中 心 輪 。２ ） 3K 型 周 轉(zhuǎn) 輪 系 該 輪 系 中 有 三 個(gè) 中 心 輪 ， 而 其 中 的 行 星 架H 只 是 起 支 撐 行 星 輪 的 作 用 。３ ） K-H-V 行 星 輪 系 該 輪 系 中 只 有 一 個(gè) 中 心 輪 ， 其 運(yùn) 動(dòng) 是 通 過(guò) 等角 速 機(jī) 構(gòu) 由 V 軸 輸 出 。大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 20 頁(yè) 共 51 頁(yè)３ .５ .２ 周 轉(zhuǎn) 輪 系 的 傳 動(dòng) 比周 轉(zhuǎn) 輪 系 由 回 轉(zhuǎn) 軸 線 固 定 的 基 本 構(gòu) 件 太 陽(yáng) 輪 （ 中 心 輪 ） 、 行 星 架（ 系 桿 或 轉(zhuǎn) 臂 ） 和 回 轉(zhuǎn) 軸 線 不 固 定 的 其 它 構(gòu) 件 行 星 輪 組 成 。 由 于 有 一 個(gè) 既有 公 轉(zhuǎn) 又 有 自 轉(zhuǎn) 的 行 星 輪 ， 因 此 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 時(shí) 不 能 直 接 套 用 定 軸 輪 系 的 傳動(dòng) 比 計(jì) 算 公 式 ， 因 為 定 軸 輪 系 中 所 有 的 齒 輪 軸 線 都 是 固 定 的 。 為 了 套 用 定軸 輪 系 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算 公 式 ， 必 須 想 辦 法 將 行 星 輪 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 固 定 ， 同 時(shí) 不 能讓 基 本 構(gòu) 件 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 發(fā) 生 變 化 。 我 們 發(fā) 現(xiàn) 在 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 ， 基 本 構(gòu) 件 的 回轉(zhuǎn) 軸 線 相 同 ， 而 行 星 輪 繞 其 自 身 軸 線 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 有 隨 系 桿 繞 其 回 轉(zhuǎn) 軸 線 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，因 此 ， 只 要 想 辦 法 讓 系 桿 固 定 ， 就 可 將 行 星 輪 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 固 定 ， 即 把 周 轉(zhuǎn)輪 系 變 為 定 軸 輪 系 ， 這 種 方 法 稱 為 反 轉(zhuǎn) 法 或 轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 法 。反 轉(zhuǎn) 原 理 ： 給 周 轉(zhuǎn) 輪 系 施 以 附 加 的 公 共 轉(zhuǎn) 動(dòng) 后 ， 不 改 變 輪 系 中Hw?各 構(gòu) 件 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ， 但 原 輪 系 將 轉(zhuǎn) 化 成 為 一 新 的 定 軸 輪 系 ， 可 按 定軸 輪 系 的 公 式 計(jì) 算 該 新 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 。 轉(zhuǎn) 化 后 所 得 的 定 軸 輪 系 稱 為 原 周 轉(zhuǎn)輪 系 輪 系 的 “轉(zhuǎn) 化 輪 系 ”。設(shè) 、 、 、 分 別 為 中 心 輪 1、 3、 行 星 輪 和 行 星 架 的 角 速 度1w32Hw（ 絕 對(duì) 角 速 度 ） ， 如 果 給 整 個(gè) 周 轉(zhuǎn) 輪 系 加 上 一 個(gè) 的 公 共 角 速 度 ， 此Hw?時(shí) 行 星 架 就 相 對(duì) 固 定 不 動(dòng) ， 原 周 轉(zhuǎn) 輪 系 就 轉(zhuǎn) 化 為 固 定 輪 系 ， 在 轉(zhuǎn) 化 輪 系 中各 構(gòu) 件 的 角 速 度 如 下 ：１ . 轉(zhuǎn) 化 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 計(jì) 算由 于 轉(zhuǎn) 化 輪 系 相 當(dāng) 于 定 軸 輪 系 ， 故 其 傳 動(dòng) 比 i 可 按 定 軸 輪 系 的 傳 動(dòng)Hk1比 公 式 進(jìn) 行 計(jì) 算 即 ：（ ３ .3）1121()HHkkKwnzi ??????大 學(xué) 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書第 21 頁(yè) 共 51 頁(yè)２ . 使 用 轉(zhuǎn) 化 輪 系 傳 動(dòng) 比 公 式 的 注 意 事 項(xiàng)１ ） 式 （ ３ .３ ） 只 適 用 于 轉(zhuǎn) 化 輪 系 的 首 、 末 兩 輪 軸 線 平 行 的 情 況 。２ ） 由 于 使 用 式 （ ３ .３ ） 時(shí) ， 首 、 末 兩 輪 軸 線 必 須 平 行 ， 故 齒 數(shù) 比前 要 加 “+”號(hào) 或 “－ ”號(hào) 。 “+”號(hào) 表 示 轉(zhuǎn) 化 輪 系 首 、 末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 同 ，“－ ”號(hào) 表 示 首 末 兩 輪 轉(zhuǎn) 向 相 反 。 因 為 此 處 的 “+”、 “－ ”號(hào) 不 僅 表 明轉(zhuǎn) 化 輪 系 首 末 兩 輪 的 轉(zhuǎn) 向 ， 還 直 接 影 響 各 構(gòu) 件 角 速 度 之 間 的 數(shù) 值 關(guān) 系 。３ ） 、 、 均 為 代 數(shù) 值 ， 應(yīng) 用 式 （ ３ .３ ） 時(shí) 要 帶 相 應(yīng) 的1wkH“+”、 “－ ”號(hào) ， 如 轉(zhuǎn) 向 相 同 ， 用 同 號(hào) 帶 入 ， 若 轉(zhuǎn) 向 不 同 應(yīng) 分 別 用 “+”、“－ ”號(hào) 代 入 。在 已 知 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 各 輪 齒 數(shù) 的 條 件 下 ， 已 知 、 、 中 的 兩 個(gè)1wkH分 量 （ 包 括 大 小 和 轉(zhuǎn) 向 ） ， 就 可 按 式 （ ３ .３ ） 確 定 第 三 個(gè) 量 并 注 意 第 三個(gè) 構(gòu) 件 的 轉(zhuǎn) 向 應(yīng) 由 計(jì) 算 結(jié) 果 的 “+”、 “－ ”號(hào) 來(lái) 判 斷 。由 于 行 星 輪 系 中 有 一 個(gè) 中 心 輪 的 轉(zhuǎn) 速 為 零 ， 若 令 行 星 輪 系 的 中 心 輪 k 固定 ， 由 于 其 轉(zhuǎn) 速 n =0,故 由 （ 3） 式 可 推 導(dǎo) 出k11HHkii??由 以 上 分 析 可 知 ， 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 各 個(gè) 構(gòu) 件 的 轉(zhuǎn) 速 的 確 定 ， 輪 系 中 兩 構(gòu) 件 的傳 動(dòng) 比 ， 一 定 要 借 助 轉(zhuǎn) 化 輪 系 的 傳 動(dòng) 比 求 得 。３ .５ .３ 行 星 輪 系 的 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)從 傳 動(dòng) 原 理 出 發(fā) 設(shè) 計(jì) 行 星 輪 系 時(shí) ， 主 要 解 決 兩 個(gè) 問(wèn) 題 ： 選 擇 傳 動(dòng) 類 型 和確 定 各 輪 的 齒 數(shù) 和 行 星 輪 的 個(gè) 數(shù) 。1. 選 擇 傳 動(dòng) 類 型 。在 選 擇 行 星 輪 系 的 類 型 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 以 下 幾 個(gè) 因 素 ： 傳 動(dòng) 比 的 要 求 、 傳 動(dòng)的 效 率 、 外 廓 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 制 造 及 裝 配 工 藝 等 。１ ） 傳 動(dòng) 比選 擇 輪 系 的