1、畢業設計說明書綜合輪系實驗臺的設計學生姓名： 學號： 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 2011 年 06月 目 錄 1 緒論 12 本設計的意義 3 2.1 輪系的應用 2.2 輪系實驗臺的特點分析 2.3本設計的意義 3機械運動方案設計 3.1 機械現代設計方法簡介 3.2總功能分析 7 3.3 基本概念 3.4 定軸輪系傳動比及設計要點 3.4.1平面定軸輪系的傳動比 3.4.2 定軸輪系設計要點 3.5周轉輪系傳動比及設計要 3.5.1周轉輪系的分類 3.5.2 周轉輪系的傳動比 3.5.3行星輪系的設計要點 3.6復合輪系的傳動比 3.7確

2、定運動方案 3.8 齒輪的確定及計算 4 零件圖的確定 4.1 外嚙合齒輪零件圖的確定 4.2 內嚙合齒輪零件圖的確定 4.3 輸入軸零件圖的確定 4.3.1 輸入軸設計的主要問題 4.3.2輸入軸的設計 4.3.3軸承的選擇 4.3.4設備中的潤滑 4.4 支承架零件圖的確定5 部件圖的確定 5.1 定軸輪系部件圖的確定 5.2 差動輪系部件圖的確定 5.3 行星輪系部件圖的確定 5.4 復合輪系部件圖的確定 5.5 通用底座部件圖的確定 6 裝配圖的確定 6.1 定軸輪系裝配圖的確定 6.2 差動輪系裝配圖的確定 6.3 行星輪系裝配圖的確定 6.4 復合輪系裝配圖的確定 結論附錄 參考文

3、獻致謝 設計綜合輪系實驗臺摘要由于輪系在其結構和運動形式上的復雜性，使得同學們在理解和掌握該部分內容時非常困難。針對同學們的這一困惑設計了一種有利于同學們學習的輪系綜合實驗臺。本輪系綜合實驗臺結構簡單、操作方便，并且可以在保證基本結構不變的情況下，只進行簡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、差動輪系、復合輪系和空間輪系分別與支架構成一個齒輪系統。在該實驗臺上可以安裝他們自己設計的輪系，進行實驗。使同學們能更好的學習和了解各種輪系的結構特點和傳動特性。關鍵詞：輪系；實驗臺；設計design for the comprehensive gear trainslaborator

4、y 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 ha

5、s 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, com

6、pound 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緒論18世紀下半葉第一次工業革命促進了機械工程學科的迅速發展，促使機械原理在原

7、來的機械力學基礎上發展成為一門獨立的學科，它對傳統形式的機械的結構和性能的完善起了很大的推動作用。隨著科學技術的飛躍發展，當今世界又在經歷一場新的產業革命，現代機械的概念已大大不同于19世紀機械的概念，其特征是具有計算機信息處理和控制手段。因此，現代機械的工作原理、結構組成、設計思維方式已大大不同于傳統的機器，促進了機械原理學科發生廣泛、深刻和質的變化，這就要求機械原理課程的體系和內容作出與之適應的改革。21世紀機械產品的國際競爭將愈來愈劇烈，要求機械產品不斷創新，努力提高產品質量，完善改進機械性能，滿足市場需要。這是每一個機械設計人員的責任，也是機械學學科的研究內容。開發新產品，設計要先行。

8、不少專家認為，一個產品的好壞，關鍵在于設計。機械產品設計又可分為兩個階段：機械產品的概念設計（conceptual design）和機械產品的構形設計（configuration design）。概念設計是決定機械產品質量水平的高低、性能的優劣和經濟效益好壞的關鍵性一步。機械原理的重要任務應是進行機械運動方案的構思、各個執行機構的類型和尺度綜合等。這些內容是機械產品概念設計中不可缺少的部分。機械原理課程應緊密結合機械產品概念設計需要，充實機構創新設計內容，加強機構系統設計原理和方法的闡述，這不但是適應21世紀機械產品市場競爭的需要，也是機械原理課程體系、內容改革應該遵循的方向。在世界正面臨著新

9、技術革命的嚴重挑戰時，教育首當其沖，信息化時代的到來和新的人才觀念的轉變，教育改革勢在必行。其中使教育方法和教學手段更有效的有利于提高實用性教育成為教育改革的主要目標之一。國內的教育體制正在不斷的經受考驗，以前的應試教育和純理論的教育受到國外的應用型教育的影響也不斷的改革創新。綜合性的實驗臺就是在這種條件下產生的，國內外各種綜合性的實驗臺相繼產生。研究輪系的實驗裝置也在這種情況的促進下不斷的發展變化著，由最初的簡單的理論的講解到簡單的平面輪系的實驗板到有復雜機構的輪系綜合實裝置，這些實驗裝置使人們更好的將理論的知識直觀化了。本設計的目的是針對我校使用的是“面向21世紀課程教材 由鄒慧君 傅祥志

10、 張春林 李杞儀 主編的機械原理”，設計出一臺能夠彌補傳統的輪系實驗裝置不能直觀的看到各級傳動且結構復雜和不能很好的將其內部結構清楚地展示的缺點，而且結構簡單在保證基本結構不變的情況下，只進行簡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、差動輪系、復合輪系分別和支架構成一個齒輪傳動系統，學生在該實驗臺上可以組裝自己設計的輪系進行實驗能夠更加直觀的了解各種輪系在實際生產和生活中的應用，從而開發他們的視野，提高他們的設計思維能力、動手能力、創新能力為他們能夠更好的掌握書本知識奠定必不可少的基礎。本設計的意義.輪系的應用隨著科學技術的飛速發展，現代機械的工作原理、結構組成、設計

11、思維方式已大大不同于傳統的機器，各種傳動機構在機器中的應用也越來越多，在眾多的傳動機構中輪系的優越性變的越來越突出。輪系在工業、軍事、航空航天以及生活中都有廣泛的應用。近年來由于齒輪制造技術的迅速發展，加工精度的不斷提高，齒輪的應用范圍更加擴大。因此齒輪在機械制造業中的重要性就更為顯著。輪系在應用中主要實現的功能有以下幾點：（）實現分路傳動利用輪系，可以將主動軸上的運動傳遞給若干個從動軸，實現分路傳動。（）獲得較大的傳動比，而且結構緊湊。一對外嚙合圓柱齒輪傳動，其傳動比一般可為<=5-7。但是行星輪系傳動比可達=10000,而且結構緊湊。（）實現準確傳動。（）實現換向傳動。（）在尺寸和重

12、量較小時，實現大功率傳動。（）實現運動的合成和分解。廣泛應用于機床等機械調整和補償之中。.輪系實驗臺的特點分析與時俱進，是事物發展的一條必然現律。在輪系實驗裝置的發展過程中，從最早的理論行的實驗到簡單的平面的輪系實驗板，再到綜合型的輪系實驗裝置，設計者們都力求做到使實驗裝置達到功能合理、性能可靠、使用方便等現代設計基本要求。本實輪系綜合驗臺的設計就是在以前輪系實驗裝置所具有優點的基礎之上，設計出一臺能夠彌補傳統的輪系實驗裝置不能直觀的看到各級傳動、結構復雜和不能很好的將其內部結構清楚地展示的缺點，而且結構簡單在保證基本結構不變的情況下，只進行簡單的通用件的拆裝就可以組成我校所用教材中所出現的各

13、種輪系。從而把定軸輪系、行星輪系、差動輪系、復合輪系分別和支架構成一個齒輪傳動系統，學生在該實驗臺上可以組裝自己設計的輪系進行實驗能夠更加直觀的了解各種輪系在實際生產和生活中的應用，從而開發他們的視野，提高他們的設計思維能力、動手能力、創新能力，使他們通過實驗更好的理解和掌握所學的知識。.本設計的意義概念設計是決定機械產品質量水平的高低、性能的優劣和經濟效益好壞的關鍵性一步。機械原理的重要任務應是進行機械運動方案的構思、各個執行機構的類型和尺度綜合等。這些內容是機械產品概念設計中不可缺少的部分。機械原理課程應緊密結合機械產品概念設計需要，充實機構創新設計內容，加強機構系統設計原理和方法的學習，

14、這不但是適應21世紀機械產品市場競爭的需要，也是機械原理課程體系、內容改革應該遵循的方向。在加強基礎理論教學的同時注重實驗教學，以培養學生的機械設計能力與實踐能力，已成為人們的一種共識。如何使傳統的再現性、單一性、封閉性機械設計實驗向探究性、綜合性、開放性實驗轉變，越來越成為教育界關注的一大問題。不解決這一問題，達到提高課程教學質量，培養機械創新設計人才的目標是難以實現的。在實現這一轉變過程中，制約問題的因素主要有二：一是實驗教學觀念的陳舊，即將實驗教學當作知識傳承的輔助教學環節，而忽視或輕視它在培養創新精神與實踐能力方面的重要地位；其二，實驗設備的開發研制水平不能適應教學改革的需要，尤其缺乏

15、支持探究性、綜合性、開放性的新型實驗設備。正如上面所說的那樣，傳統的輪系實驗裝置已不能滿足現在教學的理論聯系實際，學以致用，注重發展學生的創新能力和動手能力的需要，本設計可以很好的填補這一空缺，不僅能實現傳統的實驗裝置的功能還能夠彌補傳統的輪系實驗裝置不能直觀的看到各級傳動、結構復雜和不能很好的將其內部結構清楚地展示的缺點，還能夠實現空間輪系的安裝實驗。這種實驗臺最大限度的實現了在實驗臺固定的結構中，只需按照所設計輪系的需要改變工作底板部分的結構，通過安裝或拆除支架就能輕松的得到所需類型的輪系。該實驗臺的結構簡單、加工容易、操作方便。適宜教學和實驗用途，具有較好的實用價值。機械運動方案設計3.

16、 機械現代設計方法簡介機械現代設計方法通常是相對傳統的設計方法而言的。由于現代設計方法正在不斷發展，人們對他的內涵看法不一，尚無明確的域界。但對它的特征和發展方向，可以從總體上概括為力求運用現代應用數學、應用力學、微電子學及信息科學等方面的最新成果與手段實現下述某些方面的轉化：1） 以動態的取代靜態的如以機器結構動力學計算取代靜力學計算；以實時在線測試數據作為評價依據等。2） 以定量的取代定性的如以有限元法或（和）邊界元法計算箱體的尺寸和剛度取代經驗類比法的設計。3） 以變量取代常量如可靠性設計中用隨機變量取代傳統設計方法中當作常量的粗略處理方法。4） 以優化設計取代可行性設計用相關的設計變量

17、恰當的建立設計目標的數學模型，從眾多的可行解（方案）中尋求其最優解。5） 以并行設計取代串行設計6） 以微觀的取代宏觀的如以斷裂力學理論處理零件材料本身微觀裂紋擴展引起的低應力脆斷現象，建立以損傷容限為設計判斷的設計方法；潤滑理論中的微-納米摩擦學等。7） 以系統工程法取代分部處理法將產品的整個設計工作作為一個單級或多級的系統。用系統工程的觀點分析劃分其設計階段及組成單元，通過仿真及自動控制等手段，綜合最優地處理它們的內在關系及系統與外界環境的關系。8） 以自動化設計取代人工設計總之，設計工作本質上是一種創造性的活動，是對知識和信息等進行創造性的運作和處理。發展機械現代設計方法，實質上就是不斷

18、追求最機智、最恰當而且最迅速地解決用戶要求、社會效益、經濟效益、機械內在要求等對機械構成的全部約束條件。機械現代設計方法發展很快，目前常見或較易見到的有：計算機輔助設計（cad：computer-aided design）、優化設計（od：optimization design）、可靠性設計（rd：reliability design）、摩擦學設計（td:tribology design）、設計方法學設計（dmd：design-methodology design）、并行設計（cd）、虛擬產品設計（vpd：virtural-product design）、質量驅動設計（qdd：quality-

19、driven design）、參數化設計（pd：parametrization design）、智能設計（id：intelligent design）、分形設計（fd：fractal design）、基于實例設計（cbd：case-based design）、網上設計（ond：on-net design）等。.2總功能分析-明確設計性輪系綜合實驗臺的設計任務我的畢業設計題目是：設計綜合輪系綜合實驗臺。它要求該實驗臺具有一個通用底座，通過簡單的通用件的拆裝就可以把定軸輪系、行星輪系、差動輪系、復合輪系分別按一定原理和方法進行安裝實驗，如果給一個或兩個動力，就能夠使安裝的輪系能正常運轉，并且通過傳

20、感器進行測速來驗證各種輪系實際傳動比與理論傳動比的差異，本設計性輪系綜合實驗臺要求可以應用于教學環節中，適應同學們對輪系實驗的需要。隨著改革開放的不斷進行，社會對于人才的要求也在不斷增長，也對人才的質量要求越來越高，這就要求學校要加強對學生質量的管理，在掌握書本知識的同時，加強對學生動手能力的訓練，把他們培養成為社會所需要的合格的科學技術人才。我的設計主要針對的是學生，主要用于我校使用的“面向21世紀課程教材 由鄒慧君 傅祥志 張春林 李杞儀 主編的機械原理”，所以該設計主要是把定軸輪系、行星輪系、差動輪系、復合輪系分別和通用支架構成一個齒輪傳動系統，學生通過該實驗能夠更加直觀的了解各種輪系在

21、實際生產和生活中的應用，從而開闊他們的視野，為他們能夠更好的掌握書本知識奠定必不可少的基礎。設計性輪系綜合實驗臺設計要求加工容易、操作方便、結構緊湊，動作穩定可靠。.3基本概念在機器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳動系統，以實現變速、分路傳動、運動分解與合成等功用。這種由一系列齒輪組成的傳動系統稱為輪系。根據輪系運轉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輪系兩大類。.定軸輪系  輪系運轉時，其中各齒輪的回轉軸線位置固定不動，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，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，則

22、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.所示圖.周轉輪系輪系運轉時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉，稱該輪系為周轉輪系。如圖.所示。又可根據自由度數的不同，將周轉輪系分為差動輪系和行星輪系兩類。（）差動輪系 若周轉輪系的自由度為2，則稱其為差動輪系。此輪系需要有兩個獨立運動的主動件。如圖.a所示。（）行星輪系 若周轉輪系的自由度為1，則稱它為行星輪系。該輪系只需要有一個獨立運動的主動件。如圖.b所示。圖.周轉輪系還可根據基本構件的不同分類。其中繞著固定軸線回轉的這種齒輪稱為中心輪（或太陽輪）以k表示，支撐行星輪的構件稱為系桿以h表示，繞自身軸

23、線回轉又繞著其它齒輪的固定軸線回轉的齒輪稱為行星輪，在周轉輪系中，一般都以中心輪或系桿作為運動的輸入或輸出構件，常稱其為周轉輪系的基本構件，則圖.所示輪系可稱為2k-h型周轉輪系，圖.所示輪系則稱為3k型周轉輪系。圖.所示的輪系中有3個中心輪(圖中的齒輪1、3和4)故稱為3k型周轉輪系，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，因而不是基本構件。圖. 圖.由定軸輪系和周轉輪系或者由兩個以上的周轉輪系所組成的輪系，稱為復合輪系，如圖.所示，該機構左部由齒輪1、2、2 和3組成定軸輪系，而其右部則為周轉輪系。.定軸輪系傳動比及設計要點在機器中，常將一系列相互嚙合的齒輪組成傳動系統，以

24、實現變速、分路傳動、運動分解與合成等功用。這種由一系列齒輪組成的傳動系統稱為輪系。輪系運轉時，其中各齒輪的回轉軸線位置固定不動，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（或轉速）比稱為輪系的傳動比。當首輪用“”，末輪用“k”表示時，其傳動比的大小為： 在進行輪系的運動分析時，主要是確定其傳動比的大小及首末兩輪的轉向。 前述已知一對齒輪的傳動比 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成反比。當一對外嚙合齒輪傳動時，兩齒輪的轉向相反；一對內嚙合齒輪傳動時，兩齒輪轉向相同。圖.a、圖.b、圖.c所示分別為外嚙合齒輪、內嚙合齒輪及錐齒輪傳動各齒

25、輪轉向的標注法。abc圖.平面定軸輪系的傳動比1. 傳動比的大小設各輪的角速度和齒數分別用、和、表示，輪系中各對齒輪的傳動比為：將以上各式等號兩邊聯乘后的：故上式表示定軸輪系首、末兩輪的傳動比的值為所有從動輪齒數的乘積與所有主動輪齒數的乘積的反比。其值也等于組成該輪系中各對齒輪的傳動比的連乘積。對于齒輪系，設輸入軸的角速度為，輸出軸的角速度為 ,按定義有：當時為減速, 時為增速。因為輪系是由多對齒輪相互嚙合組成的，當輪系由k對嚙合齒輪組成時，有： （.）2. 首、末兩輪轉向的確定因為角速度是矢量，故傳動比計算還要確定首、末兩輪的轉向，由于平面定軸輪系各輪的軸線均平行，故首、末兩輪的轉向不是相同

26、，就是相反，因此在計算輪系的傳動比時，應計入傳動比的符號。當時，首、末兩輪轉向相同；當時，首、末兩輪轉向相反。對直齒輪表示方法有兩種。）用“”、“”表示適用于平面定軸輪系，由于所有齒輪軸線平行，故首、末兩輪轉向不是相同就是相反，相同取“”表示，相反取“”表示，一對齒輪外嚙合時兩輪轉向相反，用“”表示；一對齒輪內嚙合時兩輪轉向相同，用“”表示。可用此法逐一對各對嚙合的齒輪進行分析，直至確定首、末兩輪的轉向關系。假設輪系中有m對外嚙合齒輪，則末輪轉向為，此時有： （.）另外，從以上定軸輪系傳動比的公式可知，當一齒輪對輪系的傳動比大小無影響，但它卻影響了末輪的轉向。如果將這一齒輪去掉，該輪系的傳動比

27、保持不變，但此時末輪的轉向變了，這種齒輪通稱為惰輪。） 用箭頭標注法在已知首輪的轉向時（若首輪的轉向未給出，則假設給首輪一個轉向），可根據運動傳遞的順序，在運動簡圖的各齒輪上逐個畫出箭頭以確定末輪的轉向。外嚙合時：兩箭頭同時指向（或遠離）嚙合點。頭頭相對或尾尾相對。內嚙合時：兩箭頭同向。.定軸輪系設計要點.應根據工作要求和使用場合恰當的選擇定軸輪系的類型:當設計的定軸輪系用于高速、重載場合時，為了減小傳動的沖擊、振動和噪音，提高傳動性能，宜優先選用由平行軸斜齒輪組成的定軸輪系； 當設計的輪系在主、從動軸傳遞過程中，由于工作或結構空間的要求，需要轉換運動軸線方向或改變從動軸軸向時，可選擇含有圓錐

28、齒輪傳動的定軸輪系； 當設計的輪系用于功率較小、速度不高但需要滿足交錯角為任意值的空間交錯軸之間的傳動時，可選用含有交錯軸斜齒輪傳動的定軸輪系； 當設計的輪系要求傳動比大、結構緊湊或用于分度、微調及有自鎖要求的場合時，則應選擇含有蝸桿傳動的定軸輪系。.要確定定軸輪系中各輪的齒數，關鍵在于合理的分配輪系中各對齒輪的傳動比。為了把輪系的總傳動比合理的分配給各對齒輪，在具體分配時應注意下述幾點：）每一級齒輪的傳動比要在其常用范圍內選取。齒輪傳動時，傳動比為57；蝸桿傳動時，傳動比不大于80。）當輪系的傳動比過大時，為了減小外廓尺寸和改善傳動性能，通常采用多級傳動。當齒輪傳動的傳動比大于8時，一般應設

29、計成兩級傳動；當傳動比大于30時，常設計成兩級以上齒輪傳動。）當輪系為減速傳動時，按照"前大后小"的原則分配傳動比較有利。同時，為了使機構外廓尺寸協調和結構勻稱，相鄰兩級傳動比的差值不宜過大。運動鏈逐級減速，可使各級中間軸有較高的轉速和較小的扭矩，從而獲得較為緊湊的結構。）當設計閉式齒輪減速器時，為了潤滑方便，應使各級傳動中的大齒輪都能浸入油池，且浸入的深度應大致相等，以防止某個大齒輪浸油過深而增加攪油損耗。根據這一條件分配傳動比時，高速級的傳動比應大于低速級的傳動比，通常取高速級的傳動比為1.31.4低速級傳動比。由以上分析可見，當考慮問題的角度不同時，就有不同的傳動比方

30、案。因此，在具體分配定軸輪系各級傳動比時，應根據不同條件進行具體分析，不能簡單的生搬硬套某種原則。一旦根據具體條件合理的分配了各對齒輪傳動的傳動比，就可以根據各對齒輪的傳動比來確定每一個齒輪的齒數。. 周轉輪系的傳動比及設計要點.周轉輪系的分類輪系運轉時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉，稱該輪系為周轉輪系。周轉輪系的種類很多，常用的分類方法如下：. 按周轉輪系的自由度分類）差動輪系 若周轉輪系的自由度為2，則稱其為差動輪系。此輪系需要有兩個獨立運動的主動件。）行星輪系 若周轉輪系的自由度為1，則稱它為行星輪系。該輪系只需要有一個獨立運動的主動件。. 按基本構件的組成分類

31、）2k-h型周轉輪系 該輪系的特點是輪系中有2個中心輪。）3k型周轉輪系 該輪系中有三個中心輪，而其中的行星架h只是起支撐行星輪的作用。）k-h-v行星輪系該輪系中只有一個中心輪，其運動是通過等角速機構由v軸輸出。.周轉輪系的傳動比周轉輪系由回轉軸線固定的基本構件太陽輪（中心輪）、行星架（系桿或轉臂）和回轉軸線不固定的其它構件行星輪組成。由于有一個既有公轉又有自轉的行星輪，因此傳動比計算時不能直接套用定軸輪系的傳動比計算公式，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比計算公式，必須想辦法將行星輪的回轉軸線固定，同時不能讓基本構件的回轉軸線發生變化。我們發現在周轉輪系中，基本

32、構件的回轉軸線相同，而行星輪繞其自身軸線轉動，有隨系桿繞其回轉軸線轉動，因此，只要想辦法讓系桿固定，就可將行星輪的回轉軸線固定，即把周轉輪系變為定軸輪系，這種方法稱為反轉法或轉化機構法。反轉原理：給周轉輪系施以附加的公共轉動后，不改變輪系中各構件之間的相對運動， 但原輪系將轉化成為一新的定軸輪系，可按定軸輪系的公式計算該新輪系的傳動比。轉化后所得的定軸輪系稱為原周轉輪系輪系的“轉化輪系”。設、分別為中心輪1、3、行星輪和行星架的角速度（絕對角速度），如果給整個周轉輪系加上一個的公共角速度，此時行星架就相對固定不動，原周轉輪系就轉化為固定輪系，在轉化輪系中各構件的角速度如下：. 轉化輪系的傳動比

33、計算由于轉化輪系相當于定軸輪系，故其傳動比i可按定軸輪系的傳動比公式進行計算即：（.3）. 使用轉化輪系傳動比公式的注意事項）式（.）只適用于轉化輪系的首、末兩輪軸線平行的情況。）由于使用式（.）時，首、末兩輪軸線必須平行，故齒數比前要加“+”號或“”號。“+”號表示轉化輪系首、末兩輪轉向相同，“”號表示首末兩輪轉向相反。因為此處的“+”、“”號不僅表明轉化輪系首末兩輪的轉向，還直接影響各構件角速度之間的數值關系。）、均為代數值，應用式（.）時要帶相應的“+”、“”號，如轉向相同，用同號帶入，若轉向不同應分別用“+”、“”號代入。在已知周轉輪系中各輪齒數的條件下，已知、中的兩個分量（包括大小和

34、轉向），就可按式（.）確定第三個量并注意第三個構件的轉向應由計算結果的“+”、“”號來判斷。由于行星輪系中有一個中心輪的轉速為零，若令行星輪系的中心輪k固定，由于其轉速n=0,故由（3）式可推導出由以上分析可知，周轉輪系中各個構件的轉速的確定，輪系中兩構件的傳動比，一定要借助轉化輪系的傳動比求得。.行星輪系的設計要點從傳動原理出發設計行星輪系時，主要解決兩個問題：選擇傳動類型和確定各輪的齒數和行星輪的個數。1.選擇傳動類型。在選擇行星輪系的類型時，應考慮以下幾個因素：傳動比的要求、傳動的效率、外廓結構尺寸和制造及裝配工藝等。）傳動比選擇輪系的類型時，首先應考慮滿足傳動比的要求。圖.如圖.所示，

35、a)型的傳動比實用范圍為2.813；b)型的傳動比實用范圍為1.141.56；c)型的傳動比實用范圍為816；d)型的傳動比為2；e)型和f )型是正號機構，其速比變化范圍較大，但效率較低。）效率從機械效率的角度看，不管是增速傳動還是減速傳動，負號機構的效率一般總比正號機構的效率高。正號機構一般用在傳動比大、而對效率沒有較高要求的場合。2.確定各輪的齒數和行星輪的個數。設計行星輪系時，其各輪齒數和行星輪數目的選擇必須滿足下列四個條件才能裝配起來，正常運轉并實現預定的傳動比。）傳動比條件行星輪系必須滿足給定的傳動比，以圖. a)為例，有即（.） 同心條件即系桿的回轉軸線應與中心輪的軸線相重合。若

36、采用標準齒輪傳動或高度變位齒輪動，其同心條件為： 即（.）上式表明兩中心輪的齒數應同時為奇數或偶數。若采用角度變位齒輪傳動，則同心條件按節圓半徑計算：） 裝配條件為使各個行星輪都能均勻分布地裝入兩個中心輪之間，行星輪的數目k與各輪齒數之間必須滿足以下關系（.） 式中：n 為正整數即兩中心輪齒數之和應能被行星輪個數k整除。） 鄰接條件為保證相鄰兩行星輪不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應大于行星輪齒頂圓直徑： 即（.）.復合輪系的傳動比輪系中包含有定軸輪系和周轉輪系或者含有一個或多個周轉輪系的齒輪傳動系統稱為復合輪系。由一個行星架及行星架上的行星輪（可以是多個行星輪串聯）和與行星輪相嚙合的

37、中心輪組成一個基本周轉輪系。復合輪系中，由于包含有定軸輪系及多個周轉輪系，其傳動比不能應用式（.）、式（.）來計算。對此類輪系傳動比計算的一般步驟如下：.正確的劃分定軸輪系和基本周轉輪系。劃分輪系時應先將每個基本周轉輪系劃分出來。根據周轉輪系具有行星輪的特點，首先要找出行星輪，再找出行星架（注意行星架不一定是呈桿狀），以及與行星輪相嚙合的所有中心輪。分出一個基本的周轉輪系后，還要判斷是否有其它行星輪被另一個行星架支承，每一個行星架對應一個周轉輪系，在逐一找出所有基本周轉輪系后，剩下的便是定軸輪系了。.分別計算各輪系的傳動比。.將各傳動比關系式聯立求解。.確定運動方案.定軸輪系運動方案的確定定軸

38、輪系的運動方案簡圖如圖.所示。圖.差動輪系運動方案的確定差動輪系的運動方案簡圖如圖.所示。圖. 行星輪系運動方案的確定行星輪系的運動方案簡圖如圖.所示。圖. 復合輪系運動方案的確定復合輪系的運動方案簡圖如圖.所示。.齒輪的確定及計算.齒輪材料及模數的確定齒輪的材料選用鋼。由于主要用于實驗的目的，齒輪不受力，主要是克服自身的摩擦，且實驗時不加負載，所以選用齒輪的模數m。.齒輪齒數的確定初步確定選用以下四種直齒輪：內齒輪選用： . 根據d=mz 確定分度圓直徑. 根據dam（z）確定齒頂圓直徑這里取=1 =0.25，則. 根據確定齒根圓直徑. 齒輪寬度的確定齒輪寬度選用k. 齒頂高計算=. 齒根高

39、計算=2× (1+0.25)=2.5齒輪強度的校核選取齒數為25與35的齒輪嚙合進行強度校核.1 按齒面接觸強度校核2 由公式進行計算，即（1） 確定公式內的各計算數值） 試選載荷系數=1.3） 計算小齒輪傳遞的轉矩） 由表選取齒寬系數） 由表查的材料的彈性影響系數。） 由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。） 由圖取接觸疲勞壽命系數。） 計算接觸疲勞許應力。取失效概率為1%，安全系數s=1，由公式得（2） 計算） 試算小齒輪分度圓直徑，代入。2）計算圓周速度v3) 計算齒寬b=16.25mm4) 計算齒寬與高之比。模數 齒高 ） 計算載荷系數。根據v

40、=3.29m/s,7及精度，由圖查得動載荷系數直齒輪；由表查得使用系數；由表用插值法查得，由b/h=11.12,查圖得；故載荷系數） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由公式得） 計算模數m 3 按齒根彎曲強度設計由公式得彎曲強度的計算公式為：(1) 確定公式內的各計算數值） 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；） 由圖取彎曲疲勞壽命系數;） j計算彎曲疲勞許應力。取彎曲疲勞安全系數s=1.4，又公式得4 ) 計算載荷系數k。） 查取齒形系數。得 。6）查取應力校正系數。計算大小齒輪的并加以比較。大齒輪的數值大。（3） 設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數

41、m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度多決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承受能力，僅于齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數1.985并就近圓整為標準值m=2.0mm這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免了浪費。零件圖的確定.外嚙合齒輪零件圖的確定圖.內嚙合齒輪零件圖的確定圖.輸入軸零件圖的確定作回轉運動的零件都要裝在軸上來實現其回轉運動，大多數軸還起著傳遞轉距的作用。軸要用滑動軸承來支承。軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對應力集中敏感性較小，較常用。

42、最常用的45鋼，為保證其力學性能應進行調質或正火處理。.輸入軸設計的主要問題在一般情況下，軸的工作能力取決于它的強度和剛度。在設計軸時，除應按工作能力準則進行設計計算或校合計算在結構設計上還需滿足其它一系列的要求，例如：1）多數軸上零件不允許在軸上有軸線移動，要用軸向固定的方法使它們在軸上有確定的位置：2）為傳遞扭矩，軸上零件還要作軸上固定；3）對軸與其它零件間有相對滑動的表面應有耐磨性的要求；4）軸的加工、熱處理、裝配、檢驗、維修等多應有良好的工藝性。.輸入軸的設計軸的材料是45鋼，車制，由于本設計裝置中運轉低，是傳遞轉矩為主所以按許用切應力計算便可。已知輸入功率p=0.5kw，轉速n=30

43、0/min按扭矩作初步計算：軸受扭矩，在剖面中出現扭應力，其強度條件為故按扭矩計算的公式為（.）其中為扭矩（n/）；p為傳遞的功率（）；n為轉速（）； 為材料的許用扭應力；d為軸的直徑（mm）。查表.取由式（.）得取軸的最小直徑為27mm。表.軸常用幾種材料的及值軸的材料q235-a、20q275、35(1cr18ni9ti)45 40cr、35simn38simnmo、3cr13a152520352545355514912613511212610311297安彎扭合成應力校核軸的強度,由于輸出軸所受彎扭合成應力最大，故選取輸出軸進行強度校核。作出軸的彎曲圖及扭矩圖如下：進行校核時，通常只校核

44、軸上最大彎矩的截面（即危險截面）的強度。很據公式及軸單項旋轉，扭矩切應力為脈動循環應變力，取=0.6，軸的計算應力前面已選定軸的材料為45鋼，調制處理，查表得=60mpa。因此，故安全。輸入軸的設計圖如下：圖.軸承的選擇軸承是支承軸的部件。滑動軸承一般用在重載、有潤滑的條件下。本設備轉速底、用力不大、脂潤滑所以采用滾動軸承。滾動軸承的優點：1）在一般工作條件下，摩擦阻力矩大體和液體動力潤滑軸承相當，采用它機器啟動力矩小； 2）徑向游隙比較小； 3）對于同尺寸的軸頸，滾動軸承的寬度要比華東軸承的小，可使機器的軸向結構緊湊；4）大多數滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，軸承組合結構簡單。5）消耗潤滑劑

45、少，便于密封、易于維護；6）不需要用有色金屬；7）標準化程度高成批生產，成本低。滾動軸承的缺點：1）承受沖擊載荷能力差；2）高速重載下軸承壽命低；3）振動及噪聲較大；4）徑向尺寸比滑動軸承大。根據常用滾動大徑向載荷較小時軸承的特點、類型和性能以及選擇軸承時必須了解軸承的工作載荷、轉速及其它使用要求選擇的選用原則：a.轉速較高、載荷較小、要求旋轉精度高時應選用球軸承；載荷大或有沖擊載荷時選用滾子軸承。b. 軸承在受徑向和軸向載荷時一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷較大軸向載荷小可選用深溝球軸承；當軸向載荷較，可采用推力角接觸球軸承。本設計中選用的是較常用的深溝球軸承。它結構簡單， 主

46、承受徑向載荷也可承受一定的雙向的軸向載荷。.設備中的潤滑設備中潤滑劑的作用是：減少摩擦損失、減輕磨損、冷卻和吸振等，因此，應該盡可能的使潤滑劑充滿摩擦面間。常用的潤滑劑是液體的，稱為潤滑油，其次是半固體的，在常溫下呈油膏狀，稱為潤滑脂。根據設備的運動特點：由于齒輪實驗時要經常拆裝，所以實驗臺主要是軸的潤滑且低速轉動，所以選擇脂潤滑。.支承架零件圖的確定 圖4.4部件圖的確定.定軸輪系部件圖的確定選擇定軸輪系要使用齒輪的齒數為：=35，=25，=30 =30；則其傳動比為：0.857則定軸輪系的部件圖如圖.所示圖.差動輪系部件圖的確定選擇差動輪系要使用齒輪的齒數為：， ；則其傳動比為：1.714

47、則差動輪系的部件圖如圖.所示圖.行星輪系部件圖的確定選擇行星輪系要使用齒輪的齒數為：，；則其傳動比為：=2.2則行星輪系的部件圖如圖.所示圖.復合輪系部件圖的確定選擇復合輪系要使用齒輪的齒數為：，；則其傳動比為：=2.2圖.通用底座部件圖的確定圖.裝配圖的確定將各零件和部件組裝起來便是裝配圖了。電動機選用 用類比的方法來選用電動機：由我校機械原理實驗室中的機械系統傳動實驗臺選用300無級變速直流電動機，實驗時，帶負載也能很好的運轉，本設計性輪系實驗臺的電動機主要用來克服齒輪自身的摩擦力，由類比法本實驗臺選用300無級變速直流電動機，電動機的型號為gb3074-82 y132s-6。固定導軌選用

48、內六角螺釘m10 材料45鋼 型號為 gb/t838-1988選用圓頭普通平鍵614 材料45 型號為gb1096-79選用深溝球軸承60000型 gb/t276-94齒輪 材料鋼軸用彈性擋圈 65mn套筒 材料q235a.定軸輪系裝配圖的確定圖.差動輪系裝配圖的確定圖.行星輪系裝配圖的確定圖.復合輪系裝配圖的確定圖.結論本論文詳細的敘述了設計性輪系綜合試驗臺的設計步驟。在設計過程中，首先對產品進行市場分析：介紹設備的用途，定出所設產品的基本功能；接著對產品的功能進行分析，做出所設計設備的運動方案設計；然后進行設備的具體零件設計；最后對所設計的產品進行裝配設計。從而完成對綜合實驗臺整體設計。畢

49、業設計是與課程設計完全不同的，它只給出一個題目，即提出問題，怎樣解決這一問題，就是畢業設計的全過程，這一點比較接近實際工作，可以說是工作前的預演，對我們是一個大的考驗，它不但考察我們的專業知識能力，更是考察我們學習新知識的能力。經過這次畢業設計，對我們的思維方式，分析問題、解決問題的的方法進行了很好的鍛煉，讓我們學到了去解決問題的途徑，認識到先進工具如計算機的重要作用。這次畢業設計是以個人設計的形式來完成的，在設計過程中，讓我認識到了一個人的力量往往是遠遠不夠的，需要互相幫助，學會了在個人設計的基礎上尋求各種外界幫助。附錄pccad簡介：pccad是在autocad基礎上，根據中國機械工業實際情況和國家標準而開發的微機工程繪圖設計