雙速行星傳動地面打磨機(jī)的設(shè)計(jì)含9張CAD圖
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雙速行星傳動的地面打磨機(jī)設(shè)計(jì)
雙速行星傳動的地面打磨機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
當(dāng)前，在地面上鋪設(shè)瓷磚滿足了人們追求美感的目的，可是，在地面鋪設(shè)瓷磚卻價(jià)格貴，這時(shí)，花費(fèi)少且又不失美感的混凝土地面漸漸進(jìn)入人們的視野，混凝土地面的需求日漸上升，也更能滿足人們的需求，但是混凝土地面在鋪設(shè)時(shí)會出現(xiàn)地面不平的現(xiàn)象，這時(shí)需要打磨機(jī)來對地面進(jìn)行打磨，目前，人們使用的打磨機(jī)大多采用定軸或同步帶傳動，在此我想設(shè)計(jì)一款由行星傳動的地面打磨機(jī)，因?yàn)樾行驱X輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較、具有質(zhì)量小、體積小、傳動比小、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)。
首先針對地面打磨機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定地面打磨機(jī)的總體布局，其次設(shè)計(jì)打磨機(jī)的傳動過程，合理選擇傳動參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果合理分配各級行星傳動比，最后，得到合理的設(shè)計(jì)方案，此次設(shè)計(jì)提高了地面打磨機(jī)的工作效率。
關(guān)鍵詞:行星傳動 地面打磨機(jī) 軸 齒輪
ABSTRACT
At present, the laying of tiles on the ground to meet the purpose of the pursuit of beauty, but the laying of tiles on the ground but expensive, then, less costly and without losing the beauty of the concrete floor gradually into the people's vision, the demand for concrete floor , But also better meet people's needs, but the concrete floor in the laying of the ground will appear when the phenomenon of uneven, then need to grind the ground to polish the ground, people use grinding machines are mostly used fixed or synchronous belt drive I would like to design a planetary transmission of the ground grinding machine, because the planetary gear drive and ordinary fixed gear gear compared to a small, small size, small transmission ratio, carrying capacity and smooth transmission and transmission efficiency advantages.
First of all, the overall design of the ground grinding machine, and then determine the overall layout of the ground grinding machine, followed by the design of the grinding machine transmission process, a reasonable choice of transmission parameters, calculated, according to the calculation results reasonable allocation of planetary gear ratio at all levels, and finally, Of the design, the design to improve the efficiency of the ground grinding machine.
Keywords: Planetary drive； Ground grinding machine； axis； gear
目錄
1 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 課題研究的目的和意義 1
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.4 地面打磨機(jī)的特點(diǎn) 2
1.5 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3
2. 總體方案設(shè)計(jì) 4
2.1 傳動方案確定 4
2.2 傳動方案設(shè)計(jì) 5
2.3 主要參數(shù) 6
3 齒輪的設(shè)計(jì) 7
3.1 各級行星的傳動比計(jì)算 7
3.2 高速級齒輪設(shè)計(jì) 7
3.3 低速級 10
3.4 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 12
3.4.1 軸的基本要求 12
3.5 輸出軸的設(shè)計(jì) 12
3.6 軸承壽命校核 14
3.6.1 軸承的選擇 14
3.7 軸承的壽命校核 15
4 磨頭的設(shè)計(jì) 16
4.1 研磨機(jī)外形 16
4.2 旋轉(zhuǎn)方向設(shè)計(jì) 16
4.3磨具選擇與輸出軸扭矩 17
4.4輸出端及磨盤連接方式選擇 17
5 潤滑和密封的選擇 19
5.1 潤滑 19
5.2 密封 19
6結(jié)論 19
參考文獻(xiàn) 20
附錄1：外文翻譯 22
附錄2：外文原文 26
致 謝 32
[鍵入文字]
1 緒論
1.1 概述
我國工程建筑機(jī)械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面國家連續(xù)多年實(shí)施的積極的財(cái)政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。
受國家連續(xù)多年實(shí)施的積極財(cái)政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路）、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一大批依托工程項(xiàng)目的實(shí)施，這對于重大建設(shè)項(xiàng)目裝備行業(yè)的工程建筑機(jī)械行業(yè)來說可謂是難得的機(jī)遇，因此整個(gè)行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時(shí)受我國加入WTO和國家鼓勵(lì)出口政策的激勵(lì)，工程建筑機(jī)械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機(jī)械行業(yè)運(yùn)行的基本環(huán)境、建筑機(jī)械行業(yè)運(yùn)行的基本狀況、建筑機(jī)械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機(jī)械公司與國外建筑機(jī)械公司的競爭力比較以及我國建筑機(jī)械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進(jìn)行了深入透徹的分析。
1.2 課題研究的目的和意義
在發(fā)達(dá)國家己經(jīng)普遍采用工廠化生產(chǎn)建筑用地面打磨產(chǎn)品，如意大利OSCAM 公司、奧地利 EVG 公司、德國 PEDAX 公司和美國 KRB公司 等，為施工企業(yè)生產(chǎn)建筑用建筑加工產(chǎn)品，或者提供建筑加工企業(yè)的成套設(shè)備。具體的說，OSCAM 公司生產(chǎn)的機(jī)器，自動化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好。
國內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
我國建筑加工機(jī)械的技術(shù)水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的地面打磨機(jī)等產(chǎn)品，主要是電動機(jī)作為動力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動化程度差、制造精度較低、創(chuàng)新力不強(qiáng)，參與國際競爭能力弱。
近年來由中國建筑科學(xué)研究院機(jī)械化分院開發(fā)成功的建筑網(wǎng)地面打磨機(jī)在技術(shù)上占據(jù)很大優(yōu)勢，具備國際品質(zhì)，有很強(qiáng)的競爭力。要提高建筑機(jī)械技術(shù)水平、為建筑加工企業(yè)提供先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、滿足市場需求，需要不斷創(chuàng)新、不斷研發(fā)出新產(chǎn)品。 學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，加速研發(fā)數(shù)字化控制、功能集成化的建筑加工機(jī)械是今后發(fā)展的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)建筑加工機(jī)械的升級換代，為發(fā)展建筑加工產(chǎn)品商品化創(chuàng)造條件，為建筑施工企業(yè)生產(chǎn)各種建筑加工產(chǎn)品，推動建筑加工產(chǎn)品的商品化進(jìn)程，使我國建筑加工機(jī)械產(chǎn)品躋身于世界先進(jìn)行列。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
縱觀我國建筑用地面打磨機(jī)的總體水平，與國際上先進(jìn)產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，建筑材料的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用地面打磨機(jī)市場還沒有真正形成，還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過渡階段，尚未進(jìn)入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強(qiáng)大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，很難找到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級建筑材料的推廣使用為地面打磨機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭相開發(fā)、研制適合新!級建筑材料要求的高速、大直徑地面打磨機(jī)。
在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進(jìn)的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡單，更使我國建筑用地面打磨機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺階，極大地縮短了與國際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。
面對空前廣闊的地面打磨機(jī)市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運(yùn)輸長度等多種因素影響，目前已有個(gè)別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工中的可觀利潤，開始購入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn)，將勢必對現(xiàn)有的地面打磨機(jī)市場，特別是對地面打磨機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠(yuǎn)慮，必有近憂，這是一個(gè)應(yīng)該引起廣大地面打磨機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。
1.4 地面打磨機(jī)的特點(diǎn)
1、可靈活調(diào)節(jié)的變速（啟動時(shí)可保護(hù)變頻器，起到緩沖作用）
2、可靈活更換的磨盤，重量足(磨盤壓力夠)，適合地面、混凝土等不同施工工藝流程之需求。
3、前置可調(diào)節(jié)靈活操作扶拉手，適用腳邊與大面積磨拋，磨盤可零距離接觸腳邊磨拋。
4、功能卓越，適合各種環(huán)氧地面、水泥地面;環(huán)氧水磨石、環(huán)氧金剛砂地面的整平、磨拋，清渣，清洗等各種施工工藝需求。
5、磨盤適配靈活、普通，磨盤可適配各種粘貼式、卡入式圓形，馬蹄形磨塊、磨片，自動流水線整體磨盤(4寸\8寸10寸)，碗口金剛石磨輪等磨盤磨具多樣性。
6、安全性高：設(shè)備的啟動、停止和前端升降系統(tǒng)的升降都采用24V低壓電源。工作電機(jī)過載、漏電保護(hù)裝置。
7、穩(wěn)定變速裝置：機(jī)身前端裝有齒輪傳動變速箱，可掛高低兩檔，使電機(jī)功率100%發(fā)揮，低速時(shí)極大增強(qiáng)轉(zhuǎn)動軸的扭矩力，適用磨拋過程中不同地面及不同磨拋工藝流程的需要，從而提高磨削、磨拋功效。
8、重量足，磨盤承受壓力大：機(jī)重達(dá)250kg，磨盤相應(yīng)所受壓力達(dá)180kg以上。高硬度(如花崗巖、拋光磚、環(huán)氧石英砂水磨石、環(huán)氧地面、水泥地)和低硬度(云石、人造大理石)地面同時(shí)適合。
1.5 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)地面打磨機(jī)的傳動系統(tǒng)，齒輪，軸和軸承的選用設(shè)計(jì)，其次是打磨機(jī)磨頭的連接方式，轉(zhuǎn)動方向，材料的選擇，最后完成地面打磨機(jī)的裝配圖，一些零件的零件圖。
2. 總體方案設(shè)計(jì)
2.1 傳動方案確定
（1）方案比較
①同步帶傳動
地面打磨機(jī)使用同步帶傳動，其傳動方式在實(shí)際生活中是多種多樣的，一種是摩擦傳動，靠摩擦?xí)r產(chǎn)生動力來帶動的，第二種是嚙合傳動，依靠帶與帶輪在相互嚙合的情況下產(chǎn)生一定的力，除此之外，在一定程度上保證了一定的傳動比，由于帶與帶輪不會產(chǎn)生相對滑動的原因。同步帶的傳動帶由于制作材料的原因，帶輕而且薄，因此可用在需求較高速度的傳動設(shè)備上，傳動過程中發(fā)出的聲音相小，抗震能力強(qiáng)，耐磨性良好，不需要用油來進(jìn)行潤滑，使用時(shí)間長。其主要缺點(diǎn)是對精度的問題上要求比較高，中心距要求很嚴(yán)格，但同步帶在這方面不夠好。所以大多數(shù)用在裝置傳動比要求精準(zhǔn)的設(shè)備上。
②行星傳動
其特點(diǎn):齒輪產(chǎn)生的力可以幫裝置帶來功率分流的好處，能為裝置帶來更好的便利；行星齒輪重量輕和面積??；在傳動的過程中產(chǎn)生傳動比相對而言小，在運(yùn)動時(shí)有一定的承受能力，因此傳動時(shí)較為穩(wěn)定，還可以帶來較高的工作效率；在一些情況不好時(shí)，它良好的抗振能力可以讓它完美的完成工作。行星傳動可以用在一些需要高轉(zhuǎn)動速度，功率比較高的傳動設(shè)備上。它的缺點(diǎn)是:材料要求質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜、在制造過程中和安裝時(shí)相對比較困難。我認(rèn)為，在發(fā)展迅速的今天，隨著人們對行星傳動的了解不斷加深，這些都將不是問題。
（2）周轉(zhuǎn)輪系部分的選擇，其特點(diǎn)如下表所示
表2.1
NGW行星輪系在結(jié)構(gòu)上比較簡單，它的構(gòu)成是由由公用行星輪和內(nèi)外嚙合。其傳動效率比較高，由于具有良好的工藝性，提高了它的使用程度，其次，它在軸向的尺寸比較小。它最大的缺點(diǎn)在于傳動比小，大多不能滿足使用要求，為解決這種問題，發(fā)現(xiàn)當(dāng)它在使用時(shí)多級串聯(lián)成傳動比打的輪系，其傳動比較小的缺點(diǎn)便得到了解決。所以傳動設(shè)備中應(yīng)用最多的是NGW。
2.2 傳動方案設(shè)計(jì)
行星齒輪傳動特點(diǎn):齒輪產(chǎn)生的力可以幫裝置帶來功率分流的好處，能為裝置帶來更好的便利，行星齒輪重量輕和面積小，在傳動的過程中產(chǎn)生傳動比相對而言小，在運(yùn)動時(shí)有一定的承受能力，因此傳動時(shí)較為穩(wěn)定，還可以帶來較高的工作效率，在一些情況不好時(shí)，它良好的抗振能力可以讓它完美的完成工作。行星傳動可以用在一些需要高轉(zhuǎn)動速度，功率比較高的傳動設(shè)備上。它的缺點(diǎn)是:材料要求質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜、在制造過程中和安裝時(shí)相對比較困難，我認(rèn)為，在發(fā)展迅速的今天，隨著人們對行星傳動的了解不斷加深，這些都將不是問題。
普通的齒輪傳動的特點(diǎn): 1） 它之所以在工作時(shí)有著良好的穩(wěn)定性，主要是因?yàn)槠溆泻愣ǖ乃矔r(shí)傳動比，而且在必須使用非圓齒輪的情況下，瞬時(shí)傳動比可以根據(jù)變化規(guī)律來進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而滿足需求。2）比較適用于一些需要減少速度或增加速度傳動裝置上，因?yàn)檗D(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的傳動比變化大。3）普通的齒輪結(jié)構(gòu)相對簡單，便于生產(chǎn)制造，在轉(zhuǎn)動的過程中會相應(yīng)的產(chǎn)生一些噪音，噪音也不會很大，但是對轉(zhuǎn)動過程中受到的沖擊，振動有一定的抵抗能力。4）當(dāng)齒輪需要做一些精確的運(yùn)動時(shí)，需要保證齒輪非常精確，會給制造帶來很大的壓力，制作過程太過復(fù)雜，也不便于維修，在使用范圍上有限，只適用于一些簡單的傳動設(shè)備上。
為此我們選擇行星傳動，其傳動方案設(shè)計(jì)簡圖如2.1所示
原理如下:從圖上可以看出，電動機(jī)與軸相連，當(dāng)電動機(jī)開始工作時(shí)，會帶動與電動機(jī)相連的軸轉(zhuǎn)動，與此同時(shí)，與軸相連的太陽輪開始轉(zhuǎn)動，同時(shí)太陽輪的轉(zhuǎn)動會帶動行星輪的轉(zhuǎn)動，與行星輪相連的內(nèi)齒圈則會帶動與之相連的磨頭開始工作，另一方面，與軸相連的行星架在軸轉(zhuǎn)動時(shí)會帶動與內(nèi)齒圈相連的磨頭工作。
圖2-1
2.3 主要參數(shù)
一般電機(jī)功率超過11kw施工現(xiàn)場可能會無法提供電源，為此我選擇的電動機(jī)的型號lTL001-lCB23-3AA5-Z；功率為7.5kw；轉(zhuǎn)速1460r/min；工作時(shí)間：15年（每年按300天計(jì)算，每天工作為12小時(shí)）；工作效率 =83%
機(jī)械磨頭的運(yùn)行轉(zhuǎn)速越高，相對磨削力會提高，但是，過高的轉(zhuǎn)速會降低磨料與打磨地面的磨削力，在磨頭壓力相對較低的時(shí)候會降低機(jī)器的操作穩(wěn)定性，我選擇轉(zhuǎn)速為600r/min
3 齒輪的設(shè)計(jì)
3.1 各級行星的傳動比計(jì)算
已知電動機(jī)功率為7.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1460r/min,磨盤轉(zhuǎn)速為600r/min。中心距為270mm，設(shè)z1的齒數(shù)為48,z3的齒數(shù)144.
i13H= n1-nhn3-nh = - z3z1
600-1460n3-1460 = -14448
n3=1173r/min
i13H=3
假設(shè)z4的齒數(shù)為44，z6的齒數(shù)為86
i46= n4n6 = z6z4 =2.1
假設(shè)z7的齒數(shù)為298，z6的齒數(shù)為48
i17H= n1-nhn7-nh =- z7z1 = 6.2
同理可以得到i18H=3；i9 11=2；i1 12H=6.2 ，Z的齒數(shù)為144， z9的齒數(shù)為21，z12的齒數(shù)為298。
3.2 高速級齒輪設(shè)計(jì)
（1）選擇齒輪的材料、熱處理、精度及齒數(shù)
選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20，故選用8級精度（GB/T10095—2000）。
表3.1
選小齒輪齒數(shù)=21，則大齒輪齒數(shù)=，由于兩齒輪均為齒面硬度350HBW的軟齒面，故可按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
(2)
（3-6）
1) 確定公式中的各個(gè)參數(shù)：
----小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
×104 N·m；
----由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表8.6查得.
----由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表8.6查得，；
----由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表8.6查得，；
----由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表8.6查得，=2.5
----
，其中，MPa
根據(jù)，，由查得，K=0.90,K=0.95,取安全系數(shù).
所以：
MPa
MPa
所以：
MPa
代入公式：
=60.91mm
2) 計(jì)算圓周速度v；
m/s
3) 計(jì)算齒寬b：
b==160.91=60.91
4) 計(jì)算齒寬與齒高比：
模數(shù)=mm
齒高h(yuǎn)=2.25=2.25=6.525mm
5) K=1.13;
直齒輪
查[機(jī)械設(shè)計(jì)]表7-6得使用系數(shù)；
查表[機(jī)械設(shè)計(jì)]7-8
由，查[機(jī)械設(shè)計(jì)]圖7.16得；故載荷系數(shù)
K= K=
6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑得
d=d
7) 計(jì)算模數(shù)m：
m=,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3
8) 計(jì)算分度圓直徑、中心距、齒寬：
mm
mm
a=mm：
b=mm
取b=70mm，=63mm
(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式為
1) 齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù)為：
小齒輪
大齒輪
2)查[機(jī)械設(shè)計(jì)]圖7.24（b）小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限430MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa
去彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則
3) 小齒輪所受的圓周力：
4) 校核計(jì)算
3.3 低速級
（1）選定齒輪類型、精度等級、材料、齒數(shù)
電動機(jī)效率
電機(jī)與輸入軸間的效率為。
則輸入功率：=
T==
選擇直齒圓柱齒輪，選用七級精度（GB10095—88）。
表3.2
初選小齒輪Z1=48,則大齒輪齒數(shù)Z2=i2?Z1=48×3 = 144。初選Kt=1.3
(1) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1) 按[機(jī)械設(shè)計(jì)]公式(10-21)計(jì)算，即：
2) 。
3) 由[機(jī)械設(shè)計(jì)]圖10-21(d)查得，。
4) 計(jì)算解接觸許用應(yīng)力：
N=60njLh，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。得到：
查[機(jī)械設(shè)計(jì)]圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.02，KHN2=1.07。
5) 查[機(jī)械設(shè)計(jì)]表10-6得：
6) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入較小的許用應(yīng)力，由計(jì)算公式得：
7) 計(jì)算載荷系數(shù)K。
KA=1，，，，。
故載荷系數(shù)
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得
8) 計(jì)算模數(shù)m。
(2) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1) 計(jì)算載荷系數(shù)。
2) 計(jì)算疲勞許用應(yīng)力。
查得，，，，。
則有
。
，。
，。
3) 計(jì)算模數(shù)：
大齒輪齒數(shù)：
4) 幾何尺寸計(jì)算
分度圓直徑
中心距
計(jì)算齒輪寬度：，取B3=120mm，B4=125mm。
3.4 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
3.4.1 軸的基本要求
在地面打磨機(jī)中，輸出軸直接與磨頭相連，帶動磨頭打磨地面，軸的質(zhì)量直接影響到磨頭的工作效率，因此對軸的要求很高，在這里我選擇45鋼。
輸出軸的設(shè)計(jì)原則:設(shè)計(jì)輸出軸時(shí)，為了能與齒輪相連接，需要保證設(shè)計(jì)精度，同時(shí)還要便于工廠制作，還考慮以后的維修和養(yǎng)護(hù)，為軸選擇合適的定位原件。
3.5 輸出軸的設(shè)計(jì)
已知參數(shù)：
1） 求作用在齒輪上的力
因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為120mm，而
2） 初步確定軸的最小直徑
先按[機(jī)械設(shè)計(jì)]初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表15-3，取A0=110，于是得：
則dL1=20mm
3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 擬定軸的大致結(jié)構(gòu)及零件裝配。如下圖
圖3.1
（2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
a） 初步選擇深溝球軸承。因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，故查手冊得選取軸承型號為36206，其參數(shù)如下表所示：（mm）
b）
表3.3
d
D
T
B
C
Cr
Cor
許用轉(zhuǎn)速
e
Y
30
52
16
16
12
31.5kw
40.5
8500r/min
0.43
1.4
所以L3=34mm，L1=21mm
b）1-2段安裝齒輪，該處齒輪做成齒輪軸。根據(jù)高速軸齒輪厚度為B1=14mm，所以L2=B1=14mm。取軸承端的軸肩高度h=3mm，dL2=30mm;dL2 =25mm,
c)確定軸上圓角和倒角尺寸
由表[機(jī)械設(shè)計(jì)]15-2，取軸端倒角為。
4） 求軸上的載荷
首先在確定軸承的支點(diǎn)位置，對于3620型軸承，B=14mm，
因此，作為簡支梁的軸的支撐跨距L2+L3=51.5+138.5=190mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如下所示。
圖3.2
計(jì)算結(jié)果如下所示
表3.4
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎距M
總彎距
扭距T
5）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
根據(jù)選的材料，由［機(jī)械設(shè)計(jì)］查表15-1得。因此，故安全。
3.6 軸承壽命校核
3.6.1 軸承的選擇
幫地面找平是地面打磨機(jī)的工作，它的轉(zhuǎn)動速度很大，因此選擇什么樣的軸承很重要，它會影響到地面打磨機(jī)的工作時(shí)間和使用年限，軸承的種類很多，使用的條件往往不同，在選擇軸承時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇。
表3.5
通過比較上表，我選擇第二種，它結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，卻可以達(dá)到很高的精確度，使用的范圍非常廣泛，在一些具有很高轉(zhuǎn)速的傳動設(shè)備中，使用的時(shí)間比較久，除此之外，不需要頻繁的維修。另一方面為了提高它的使用年限，防止磨損，我們需要進(jìn)行一定的潤滑。
3.7 軸承的壽命校核
已知參數(shù)： ，
。
查深溝球軸承36206的基本額定動載荷C=31500N。
1）求兩軸承受到的徑向載荷和
， ，
2）求兩軸承的計(jì)算軸向力
，查得Y=1.6
按式（13-11）得
3）求軸承當(dāng)量載荷
查得e=0.43，比較按表13-5，得X1=X2=0.4，Y1=Y2=1.6。
。由于軸承有輕微沖擊，
取，則
4）校核軸承壽命
。因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小校核
合格
4 磨頭的設(shè)計(jì)
4.1 研磨機(jī)外形
早期的地面找平主要是靠有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行操作，這種原始的方法效果不明顯，找平達(dá)不到要求，有時(shí)還會影響到施工進(jìn)度，由于現(xiàn)在的勞動力成本提高，開始對人力推動的混凝土地面打磨機(jī)進(jìn)行了改變，初步實(shí)現(xiàn)了靠電來驅(qū)動，降低了工人的勞動強(qiáng)度，同時(shí)找到了一個(gè)市場機(jī)會，現(xiàn)在的地面打磨機(jī)就如下圖所示。
圖4.1
4.2 旋轉(zhuǎn)方向設(shè)計(jì)
圖4.2
方案一：大小轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)方向相反，如上圖所示
優(yōu)點(diǎn)：由于旋轉(zhuǎn)方向相反，旋轉(zhuǎn)平衡性好；缺點(diǎn)：在打磨時(shí)小盤速度可能會被降低。
方案二：大轉(zhuǎn)盤與小轉(zhuǎn)盤方向相同
優(yōu)點(diǎn)：相同的轉(zhuǎn)速，處于內(nèi)部的小盤速度相對大盤速度會更高；缺點(diǎn)：操作時(shí)設(shè)備向一側(cè)偏移，平衡性差。
故選擇方案一
4.3磨具選擇與輸出軸扭矩
剛玉類，主要成分是Al2O3。硬度與碳化硅類相比較低，但韌性好，主要用在抵抗拉力強(qiáng)度比較大的材料。sic類，比剛玉硬度高但脆性也大，崩碎后，晶面上會分裂出新的尖銳刃口，適用于磨堅(jiān)硬但是比較脆的材料，如鑄鐵。
金剛石類，硬度比較高，但價(jià)格也是里面最貴的，分為JT及為JR，由于入口尖銳，硬度可以說非常高，不容易受到磨損，磨削時(shí)發(fā)熱少，精度與表面光潔度較高，使用時(shí)間非常長。
不同工況，需要更換不同的磨具，常用的是金剛石樹脂磨片和金剛石金屬磨頭，金剛石磨頭磨削力強(qiáng)，主要是打磨坑包多的混凝土地面，同時(shí)對輸出扭矩要求也高，目前的設(shè)備輸出軸扭矩設(shè)計(jì)上，主要考慮的是使用金剛石金屬磨頭磨削的工況。目前所使用設(shè)備的扭矩能夠滿足要求，但是使用10000小時(shí)的設(shè)備輸出軸已經(jīng)有手感間隙，不知道是齒輪磨損還是軸承問題。
4.4輸出端及磨盤連接方式選擇
方案一：輸出軸連接一個(gè)三孔連接盤，用于固定安裝磨頭托的梅花狀三頭盤，俗稱梅花盤，梅花盤連接磨頭托盤，磨頭托盤用于連接金剛石樹脂磨片或固定金剛石金屬磨頭，底盤四個(gè)輸出軸之間的距離是270，梅花盤中心距磨頭連接盤孔變145，梅花盤工作寬度560，梅花盤直徑90，所連接磨墊盤直徑為100，長與梅花盤10，實(shí)際打磨寬度570，如下圖所示，此方案可以連接更多磨頭，但是結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。
圖4.3
圖4.4
方案二：輸出軸上連了一個(gè)齒輪，齒輪直接連接金剛石樹脂磨片或固定金剛石金屬磨頭，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，此方案結(jié)構(gòu)簡單易，便于操作。
圖4.5
5 潤滑和密封的選擇
5.1 潤滑
工件進(jìn)行運(yùn)動時(shí)多多少少是會產(chǎn)生一些磨損，而這些磨損通常是可以避免的，只需要在摩擦的地方加入潤滑劑，隨著使用時(shí)間的增長，零件會產(chǎn)生不同程度的銹蝕，而潤滑劑則可以解決這個(gè)問題。
表5.1
作用
一、箱體的潤滑
在地面打磨機(jī)的箱體內(nèi)部注入適量的潤滑油，因?yàn)榇蚰C(jī)的轉(zhuǎn)動速度非常快，所以齒輪在高速轉(zhuǎn)動時(shí)，沾在齒輪上的油會被帶到嚙合區(qū)對齒輪進(jìn)行潤滑，與此同時(shí)，油液會被不斷的甩到機(jī)箱壁上，從而起到散去熱量的作用，為保證零件得到充分的潤滑同時(shí)避免油液的損失，應(yīng)該有適宜的浸油深度，根據(jù)規(guī)定油液超過打磨機(jī)箱體內(nèi)齒輪的三分之一就可以了，
二、軸承的潤滑
地面打磨機(jī)的轉(zhuǎn)動速度快，齒輪完全會把油賤到箱體上，因此軸承可以選擇油潤滑不用選擇脂潤滑，由于軸承受到的壓力小，在采用油潤滑時(shí)可以采用粘度較低的油，同時(shí)為避免浸油潤滑中消耗的功率太大和保證充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺。
5.2 密封
地面打磨機(jī)需要潤滑是常識，但有時(shí)潤滑劑是會發(fā)生泄漏的，這時(shí)我們需要進(jìn)行密封，防止?jié)櫥瑒┬孤?，除此之外，地面打磨機(jī)的工作環(huán)境下有大量的灰塵，水分和其它雜質(zhì)，對于打磨機(jī)來說，進(jìn)行密封很重要，因?yàn)樗梢蕴岣叽蚰C(jī)的工作時(shí)間以及使用年限，而每個(gè)零件的密封方式是不一樣的。
對打磨機(jī)里的密封我選用了橡膠油封和橡膠密封圈，因?yàn)橛头庵饕菍鲃釉O(shè)備里有油但是又和傳動件相連接的地方進(jìn)行密封，它可以對形成的潤滑油腔進(jìn)行密封，防止漏油，除此之外，在軸承和齒輪處安裝了橡膠油封，油封的材料多種多樣，選擇時(shí)需要考慮其是否能承受打磨機(jī)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的高溫，主要材料有NBR,ACM,FPM 。
6結(jié)論
此次設(shè)計(jì)的地面打磨機(jī)主要是靠電力驅(qū)動，拋棄了以前靠工人憑經(jīng)驗(yàn)為地面找平的工作方式，這樣的地面打磨機(jī)不僅解放了勞動力，減少了工人工作難度和工作時(shí)，還提高了工作效率，一定程度上加快了施工進(jìn)度，現(xiàn)在市面上的地面打磨機(jī)多是采用同步帶傳動，我覺得它還不夠好，我采用了雙速行星傳動，相比同步帶，它傳動更加穩(wěn)定，在運(yùn)動時(shí)有一定的承受能力，因此傳動時(shí)較為穩(wěn)定，還可以帶來較高的工作效率；在一些情況不好時(shí)，它良好的抗振能力可以讓它完美的完成工作，以下是我此次設(shè)計(jì)地面打磨機(jī)的一些步驟。
（1）通過查閱資料，找到市面上打磨機(jī)的圖片，從中總結(jié)出自己的打磨機(jī)的外形是什么樣的，它主要的作用是什么，它主要的工作環(huán)境是什么樣的，我認(rèn)為在設(shè)計(jì)前了解關(guān)于它的信息很重要。
（2）通過了解行星輪系，開始設(shè)計(jì)地面打磨機(jī)的傳動系統(tǒng)。
（3）首先開始設(shè)計(jì)傳動設(shè)備里的齒輪，計(jì)算齒輪各級的傳動比，確定齒輪的模數(shù)、齒數(shù)，為齒輪選擇合適的材料，其次，設(shè)計(jì)與齒輪相連的軸，設(shè)計(jì)軸的大小，選擇軸的材料，對軸進(jìn)行校核，最后設(shè)計(jì)軸承，選擇軸承型號，大小，完成傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（4）開始為打磨機(jī)選擇磨頭，確定磨頭的轉(zhuǎn)動方向，制作磨頭所需的材料。
（5）我們還需考慮打磨機(jī)的工作效率，需要對其進(jìn)行潤滑和密封，保證其受到更少的磨損，便于以后的維修和護(hù)理。
此次的設(shè)計(jì)得到了老師的很多幫助，我的設(shè)計(jì)還存在一些缺陷，此次的齒輪為直齒圓柱齒輪，可以嘗試選擇用WN齒輪，國外已經(jīng)開始有人使用了，打磨的面積還可以更大，轉(zhuǎn)速以后也可以提高，我認(rèn)為以后的地面打磨機(jī)會朝著智能化的方向發(fā)展，可能會出現(xiàn)機(jī)器人控制地面打磨機(jī)，解放更多的勞動力。
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43
附錄1：外文翻譯
行星齒輪
介紹
Tamiya行星輪變速箱由一個(gè)約 10500 r/min,3.0V，1.0A的直流電機(jī)運(yùn)行。最大傳動比 1:400，輸出速度為26r/min。 四級行星輪變速箱由兩個(gè) 1: 4 和兩個(gè) 1: 5的傳動級組成，并可以任意選擇組合。 對于小的機(jī)械應(yīng)用程序這不僅是一個(gè)良好的驅(qū)動器，而且還提供了一個(gè)出色檢驗(yàn)的行星齒輪系。 這種齒輪變速箱是一種設(shè)計(jì)非常精心的塑料套件，可在約一個(gè)小時(shí)用很少的工具裝配完成。 參考文獻(xiàn)中給出了裝備資料。
下面讓我們來開始檢驗(yàn)齒輪傳動裝置的基本原理和分析行星輪系的技巧。
行星輪系
一對直齒圓柱齒輪的由節(jié)圓表示在圖表中，它們相切與節(jié)點(diǎn)P點(diǎn)，嚙合齒輪的輪齒齒頂超出了節(jié)圓半徑，在節(jié)圓與齒齒頂之間有一齒頂間隙，。 若節(jié)圓半徑分別為a和b，齒輪軸之間的距離就是 a + b。 為了確保齒輪傳動中，一個(gè)節(jié)圓在另一個(gè)節(jié)圓上沒有滑動，必須得有適當(dāng)?shù)男螤畲_保從動輪與主動輪的運(yùn)動一致。 這就意味著接觸線以正常接觸齒廓的形式通過節(jié)點(diǎn)。這時(shí)，動力傳遞脫離高速震動達(dá)到可能。 在這里我們不會進(jìn)一步談?wù)擙X輪輪齒，以及上述有提到的傳動裝置的基本原理。
如果一個(gè)齒輪節(jié)圓半徑上有 N 個(gè)齒，這時(shí)在兩個(gè)連續(xù)的齒間的距離，我們稱的齒間距將會是 2πa/N。如果兩個(gè)齒輪相嚙合，他們之間的齒距必須是相同的。他們之間的節(jié)距通常以2a/N來表示，我們稱為模數(shù)。 如果你計(jì)算一個(gè)齒輪的齒數(shù)，這時(shí)節(jié)圓直徑的大小是模數(shù)的倍數(shù)，而倍數(shù)則是齒數(shù)。如果你知道兩個(gè)齒輪的節(jié)圓直徑，那么你就能夠得出兩齒輪軸之間的距離。
一對齒輪的傳動比r 驅(qū)動輪與從動輪之間的角速度之比。 因?yàn)榉侄葓A之間旋轉(zhuǎn)方向的限制條件，r =-a / b =-N 1 /N 2,，因此它們之間的節(jié)圓半徑比與齒數(shù)成正比。齒輪角速度n可以用轉(zhuǎn)/秒，轉(zhuǎn)/分，或者任何類似的單位表示。如果以一齒輪的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?，此時(shí)另外一個(gè)的方向則為負(fù)。這就是上面的表達(dá)式中的 (-) 標(biāo)志的由于原因。如果其中一個(gè)是內(nèi)齒（齒在齒圈內(nèi)部），這時(shí)傳動比為正，因此它們的傳動方向一致。
常用漸開線齒輪的牙形能夠允許軸線之間一定的變位 ，所以即使它們之間的距離不是很精確也能夠順利的運(yùn)行。齒輪的傳動比并不依賴于該軸的精確的間距，而是輪齒或者節(jié)圓諸如此類之間的安裝。稍微增加高于其理論值的距離，能夠使運(yùn)行更容易。因?yàn)槠溆蜗遁^大的齒輪， 在另一方面 齒隙 也增加，它可能不是我們在某些應(yīng)用上所希望的。
一個(gè)行星輪系包含了固定在齒輪軸上的轉(zhuǎn)臂和行星架以及齒輪和旋轉(zhuǎn)的齒輪軸。一個(gè)移動的 手臂 或 承運(yùn)人 的有關(guān)該的軸以及齒輪自己可以旋轉(zhuǎn)的齒輪軸。轉(zhuǎn)臂可以是一個(gè)輸入或輸出構(gòu)件而且可被固定固定或可旋轉(zhuǎn)。 最外面的齒輪為內(nèi)齒輪。 一個(gè)簡單常見的行星輪是如左圖所示的太陽-行星輪系。這是三個(gè)行星齒輪輪系用于機(jī)械領(lǐng)域的原因 ； 他們可能被認(rèn)為是在描述該傳動裝置的操作之一。 太陽輪、 轉(zhuǎn)臂或內(nèi)齒輪可能成為輸入或輸出的鏈接。
如果轉(zhuǎn)臂被固定，就不能旋轉(zhuǎn)，一個(gè)簡單的三行星輪輪系嗎有n 2 /n 1 =-N 1 /N 2，n 3 /n 2 = + N 2 /N 3，和 n 3 /n 1 =-N 1 /N 3。 這是非常簡單，不應(yīng)令人困惑。 如果轉(zhuǎn)臂允許移動，算出速度比彰顯出了人類的智慧。 嘗試這將顯示該陳述的真實(shí)性 ； 如果你能做到，你應(yīng)得到贊揚(yáng)和聲譽(yù)。 這并不意味這將不可能，只是比較復(fù)雜罷了。 不過，有一個(gè)非常簡單的方法獲得所需的結(jié)果。 首先，把這輪系假定認(rèn)為是鎖定的，因此把轉(zhuǎn)臂和所有的作為剛體、。 所有的三個(gè)齒輪和手臂然后有一個(gè)統(tǒng)一的速度比。
行星齒輪任何運(yùn)動的特點(diǎn)是可以被第一個(gè)固定支撐轉(zhuǎn)臂和相對于另外一個(gè)旋轉(zhuǎn)的齒輪實(shí)現(xiàn)，然后鎖定輪系并關(guān)于固定的軸旋轉(zhuǎn)。凈運(yùn)動總和或兩個(gè)不同的獨(dú)立的分離運(yùn)動來滿足這問題的條件（通常一個(gè)構(gòu)件被固定）。若要進(jìn)行此程序，構(gòu)造的齒輪和轉(zhuǎn)臂臂的角速度列出兩例的每個(gè)表。 鎖定的輪系給定的N1, N2, N3 為齒輪 1、 齒輪 2 和齒輪3。 固定轉(zhuǎn)臂為 0，1，-N 1 /N 2，-N 1 /N 3。 假定我們想知道齒輪1與轉(zhuǎn)臂之間的傳動比,當(dāng)齒輪3固定時(shí)， 輪 1 時(shí)齒輪 3 固定的。 第一行乘以常量中，以便在添加第二行時(shí)，齒輪 3 的速度將為零。 此常量為 N 1 /N 3。 現(xiàn)在，做一個(gè)位移，然后另對應(yīng)于添加這兩行。 我們發(fā)現(xiàn) N 1 /N 3，1 + N 1 /N 3，N 1 /N 3-N 1 /N 2。
第一個(gè)數(shù)字是揮臂速度，第二個(gè)數(shù)字是齒輪1的速度，因此，它們之間的速度比是 N 1 /(N1 + N3) ，再用這個(gè)結(jié)果乘以 N 3。 這就是我們需要的田宮變速器的速度比，在變速器里面，環(huán)齒輪不會旋轉(zhuǎn)，太陽齒輪是輸入端，揮臂速度則是輸出值。這是個(gè)通用過程，但可以為任何行星齒輪系服務(wù)。
田行星齒輪組件之一有 N 1 = N 2 = 16，N 3 = 48，而另有 N 1 = 12，N 2 = 18，N 3 = 48。 因?yàn)樾行驱X輪必須剛好位于太陽和環(huán)齒輪之間，N 3 = 2N 1 + N2 這個(gè)條件必須得到滿足。事實(shí)上，這個(gè)條件得滿足給定齒輪的數(shù)目。 第一個(gè)組件的速度比將是16 /(48 + 16) = 1/4。 第二個(gè)組件的速度比將是12 /(48 + 12) = 1/5。 這兩個(gè)比率如同廣告中介紹的那樣。請注意，太陽齒輪和揮臂將向同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
通用的求解行星輪系最佳方法是列表法，因?yàn)檫@種方法不包含像公式一樣的隱藏假設(shè)，也不要求應(yīng)用矢量法進(jìn)行計(jì)算。第一步是隔離行星輪系，從行星輪系中分離出齒輪輪系的輸入端和輸出值。 找到輸入速度或轉(zhuǎn)速，使用輸入的行星齒輪輪系。一般情況下，這里有兩個(gè)輸入端，其中之一在簡單情況下可能為零?，F(xiàn)在準(zhǔn)備兩行關(guān)于轉(zhuǎn)速或者角速度的圖表。 第一行對應(yīng)于圍繞行星軸旋轉(zhuǎn)一次產(chǎn)生的參數(shù)，并由所有1組成。記下第二行，其中假定臂速度為零，使用已知的齒輪比。 你需要的一行是上述兩行組成的一個(gè)線性組合，再加上未知乘數(shù)x和y。把輸入的齒輪值相加, 根據(jù)已知的輸入速度，同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)關(guān)于x和y的兩種線性方程組。現(xiàn)在，把這兩行數(shù)值相加的和乘以其各自的乘數(shù)，就產(chǎn)生了相關(guān)的所有齒輪的速度。最后，借助輸出齒輪傳動計(jì)算出輸出速度。參考已經(jīng)采取的正方向，務(wù)必使其旋轉(zhuǎn)方向正確。
田宮齒輪箱工具包
各個(gè)組件從澆口處很好地被切割成單體，就像是用在電子產(chǎn)品中使用的齊平刀加工過一樣。然后，就可以用一把鋒利的X阿克托刻刀將余下的細(xì)小塑料部件移除。要按照說明書所說，小心地除掉所有多余的塑料。
仔細(xì)閱讀說明，確保所有事情都按正確的方式運(yùn)行，并位于正確的相對位置。變速箱組件在輕壓下整體運(yùn)行自如。要注意，棕色部件必須同時(shí)朝正確的相對方向運(yùn)行。 4 毫米的墊圈由兩個(gè)組件提供，說明書中也有一個(gè)墊圈的全尺寸繪圖。 不過，較小的墊圈在軸上會顯得不適合。輸出軸是金屬材質(zhì)。使用較大的長嘴鉗壓迫E環(huán)使其進(jìn)入墊圈前部的槽。說明書中有一張圖片講述如何執(zhí)行此操作。工具包中有一個(gè)額外的E環(huán)。三個(gè)插針進(jìn)入行星齒輪的傳動器，并受到它們的驅(qū)動。
現(xiàn)在按照設(shè)計(jì)把變速箱組件堆疊起來。我使用整個(gè)四個(gè)組件，但要確保把一個(gè)1： 5的部件放在電機(jī)末端的旁邊。因此，我需要長螺絲刀。橙色的太陽齒輪作為最后一個(gè)1:5的部件，務(wù)必把這個(gè)齒輪緊緊地壓進(jìn)電機(jī)軸，壓到它不能滑動為止。如果這個(gè)齒輪沒有放好，電機(jī)加緊鉗將不會關(guān)閉。通過該部件自身帶的管子向齒輪注入潤滑油，這樣做效果比較好。如果您使用不同的潤滑劑，首先從部件上取一塊塑料然后滴上潤滑劑進(jìn)行測試，以確保它和部件能兼容。干石墨潤滑油效果也十分不錯(cuò)。在最后一個(gè)組件的所有組成部分上都要涂滿潤滑油，因?yàn)檫@個(gè)組件在運(yùn)行時(shí)能達(dá)到最高速度。把電動機(jī)放在合適的放置，動作要輕但要牢固，晃動電動機(jī)以便使太陽齒輪嚙合。如果太陽齒輪沒有達(dá)到嚙合，電動機(jī)的加緊鉗將不會關(guān)閉?，F(xiàn)在，把電機(jī)終端都布置成一個(gè)垂直的列陣，并按住電動鉗。
說明的背面顯示如何裝上驅(qū)動臂，并對齒輪箱的使用給出一些提示。齒輪箱上有一個(gè)額外的彈性圓柱銷和兩個(gè)額外的3毫米墊圈。如果有一些小的墊圈，它們可用在機(jī)械螺釘上，以把齒輪箱連接在一起。在輸出端產(chǎn)生的扭矩足夠損壞機(jī)器（最多6千克-厘米），因此，要確保輸出臂可以自由旋轉(zhuǎn)。機(jī)器使用的是擁有變電壓和電流限制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室直流電源，但也可以使用干電池。對于D電池來說，1安培的電流都是高負(fù)荷的，因此要提供充足有效的電源供應(yīng)。說明書明確告知不能超過 4.5V，這是個(gè)好建議。擁有400:1的減量后，無論輸出負(fù)載怎么樣，電機(jī)都能夠自由運(yùn)行。
齒輪箱在第一次測試的時(shí)候運(yùn)行良好。經(jīng)秒表檢測，齒輪箱的輸出轉(zhuǎn)數(shù)維持在47秒20圈，或每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為25.5。這個(gè)數(shù)值符合電動機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)10,200，十分接近設(shè)定規(guī)格。把在序列中的另一個(gè)齒輪箱跟測試這個(gè)連接起來也很容易 (各部件都包含進(jìn)去以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn))，并且能達(dá)到大約每小時(shí)4個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)。此外，另一個(gè)齒輪箱在四天內(nèi)會產(chǎn)生一次轉(zhuǎn)數(shù)。這是一個(gè)十分完美的工具，強(qiáng)烈推薦。
其他行星輪系
一個(gè)很著名的行星鏈?zhǔn)峭咛靥?行星齒輪，在1781年申請專利，作為曲柄的替代品，使蒸汽引擎的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。它由威廉-默多克發(fā)明。在當(dāng)時(shí)，曲柄裝置已獲專利，但是瓦特又不想支付版權(quán)稅。一個(gè)附帶的優(yōu)勢是輸出的旋轉(zhuǎn)速度增加了1/2。但是，它比曲柄貴得多，并且在曲柄專利過期后已很少使用。這個(gè)可以觀看維基百科上的動畫。
輸入的是驅(qū)動臂，上面裝有具有相同尺寸行星傳動齒輪和與其搭配的太陽齒輪。為防止行星輪轉(zhuǎn)動，行星輪被固定在活塞桿上。雖然出現(xiàn)細(xì)微振蕩，但在每次旋轉(zhuǎn)后都能返回到相同的位置。應(yīng)用表格法來解釋上述的理論，第一行是1，1，1，其中第一個(gè)數(shù)字指驅(qū)動臂，第二個(gè)對應(yīng)行星齒輪，第三個(gè)對應(yīng)太陽齒輪。 第二行是0、-1，1，在這里面，已經(jīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)行星齒輪一周。兩行相加得到1，0，2，這意味著驅(qū)動臂的一次轉(zhuǎn)動 (引擎的一次連擊）傳給太陽齒輪兩次轉(zhuǎn)動。
我們可以通過太陽和行星齒輪來闡明另一種分析行星輪系的方法，在這個(gè)方法中我們需要使用速度這個(gè)概念。該方法可能會比表格方法更令人滿意，并更加清晰地說明輪系的工作原理。如上圖所示，A 和O分別是行星齒輪與太陽齒輪的中心。A圍繞O的旋轉(zhuǎn)角速度是ω 1，在這里假定是順時(shí)針方向。如圖位置顯示，A處獲得了一個(gè)向上的速度2ω 1?，F(xiàn)在，行星齒輪停止旋轉(zhuǎn)，所以在齒輪上的所有點(diǎn)具有和A相同的速度。這其中包括嚙合節(jié)點(diǎn)P，P也是太陽齒輪上的一點(diǎn)，圍繞固定軸O的旋轉(zhuǎn)角速度為ω 2。因此，ω 2=2ω 1，所得結(jié)果跟表格方法計(jì)算出來的一樣。
左側(cè)圖說明了速度法是如何應(yīng)用于上述行星齒輪集的。假定太陽齒輪和行星齒輪為相同的直徑（2個(gè)單位）。接下來，環(huán)形齒輪直徑6。我們先假定太陽齒輪是固定的，因此嚙合節(jié)點(diǎn)P也是固定的。A點(diǎn)的速度是驅(qū)動臂角速度的兩倍。 由于P點(diǎn)是固定的，所以P '點(diǎn)必須以兩倍于A的速度移動，或者四倍于驅(qū)動臂的速度移動。但是，P'的速度是環(huán)形齒輪角速度的三倍，這樣得出3ωr = 4ωa。如果驅(qū)動臂是輸入端，那么速度比就是3: 4，而環(huán)形齒輪是輸入端時(shí)，速度比則是4: 3。
三速自行車輪轂可能包含兩個(gè)這樣的行星輪系，它們由兩個(gè)環(huán)形齒輪連接（其實(shí)，就跟普通的輪系一樣)。輸入端是從后鏈輪齒到一個(gè)輪系的輪臂，而輸出端則是從第二個(gè)輪系的輪臂到輪轂?？梢栽谳嗇S上鎖定一個(gè)或兩個(gè)太陽齒輪，要不然就把太陽齒輪鎖定在輪臂上而不固定在輪軸上，以使輪系的比例達(dá)到1: 1。三個(gè)齒輪分別是： 高，3: 4，輸出端輪系鎖定；中間，1: 1，兩個(gè)輪系均鎖定；低，4: 3，輸入端輪系鎖定。當(dāng)然，這只是一種可能性，已經(jīng)生產(chǎn)了許多不同的可變輪轂。駛德美愛馳在1903年推出行星可變輪轂。很受歡迎的AW輪轂擁有上述提及的比率。
鏈?zhǔn)缴禉C(jī)可能會使用行星輪系。環(huán)形齒輪是固定的，為主要?dú)んw的組成部分。輸入端為太陽齒輪，輸出端是從行星搬運(yùn)裝置。太陽齒輪和行星齒輪擁有非常不同的直徑以獲得一個(gè)大的減速比。
福特T型車 (1908年-1927) 使用的是反向行星變速器，在這個(gè)裝置中，制動帶被應(yīng)用于轉(zhuǎn)載太陽齒輪的軸，而制動帶選擇的就是傳動比。低傳動比向前時(shí)為11: 4，而其反向傳動比是-4:1，高傳動比為1: 1。反向的意思是指，位于行星傳動軸上的齒輪驅(qū)動軸上的其他齒輪，這些齒輪都跟主軸同心，而主軸上則安裝了制動帶。作業(yè)控制裝置其實(shí)就是三個(gè)踏板：低-中性-高，反向，變速器制動。應(yīng)用的手動閘能夠中和動力，以停止左手踏板。前面的火花塞和風(fēng)門都位于轉(zhuǎn)向柱上。
如上圖所示，汽車試驗(yàn)臺是一個(gè)錐齒輪行星輪系。在小齒輪的驅(qū)動下，內(nèi)齒輪 (冠狀輪)旋轉(zhuǎn)自如，并帶動從動齒輪。事實(shí)上只奧一個(gè)從動齒輪就可以了，但多個(gè)便能提供更好的對稱性。環(huán)齒輪對應(yīng)的似乎行星傳動裝置，而從動齒輪對應(yīng)的是普通行星鏈上的行星齒輪。從動齒輪驅(qū)動位于半軸上的側(cè)齒輪，這些側(cè)齒輪對應(yīng)的是太陽齒輪和環(huán)齒輪，也是輸出端的齒輪。當(dāng)在兩個(gè)半軸以相同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動齒輪不會旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這兩個(gè)半軸旋轉(zhuǎn)速度不同時(shí)，從動輪就會旋轉(zhuǎn)。該試驗(yàn)臺賦予側(cè)齒輪平等的扭矩（也就是它們是在同等的距離下被從動齒輪驅(qū)動的），同時(shí)允許他們以不同的速度旋轉(zhuǎn)。如果一個(gè)車輪滑動，它就以雙倍速度旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)車輪不旋轉(zhuǎn)。不過，同樣的（?。┡ぞ貞?yīng)用于兩個(gè)輪子。
使用表格法可以輕松分析角速度。旋轉(zhuǎn)整個(gè)鏈裝置時(shí)，為環(huán)齒輪、從動輪、左側(cè)齒輪、右側(cè)齒輪產(chǎn)生的角速度數(shù)值分別是1、0、1、1。把環(huán)齒輪固定時(shí)，分別產(chǎn)生的數(shù)值是0，1，1，-1。如果右側(cè)齒輪是固定的，而環(huán)齒輪旋轉(zhuǎn)一周，我哦們簡單相加就得到1、1、2、0，這說明左側(cè)齒輪已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了兩次。速度法當(dāng)然也可以使用?？紤] (equal)從動齒輪給側(cè)齒輪施加的力是相同的，這也說明扭矩也會相等。
附錄2：外文原文
Planetary Gears
Introduction
The Tamiya planetary gearbox is driven by a small DC motor that runs at about 10,500 rpm on 3.0V DC and draws about 1.0A. The maximum speed ratio is 1:400, giving an output speed of about 26 rpm. Four planetary stages are supplied with the gearbox, two 1:4 and two 1:5, and any combination can be selected. Not only is this a good drive for small mechanical applications, it provides an excellent review of epicycle gear trains. The gearbox is a very well-designed plastic kit that can be assembled in about an hour with very few tools. The source for the kit is given in the References.
Let's begin by reviewing the fundamentals of gearing, and the trick of analyzing epicyclic gear trains.
Epicyclic Gear Trains
A pair of spur gears is represented in the diagram by their pitch circles, which are tangent at the pitch point P. The meshing gear teeth extend beyond the pitch circle by the addendum, and the spaces between them have a depth beneath the pitch circle by the dedendum. If the radii of the pitch circles are a and b, the distan
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