簡要描述:手動復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)實訓(xùn)設(shè)備用內(nèi)外齒圈齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星排齒輪等簡化結(jié)構(gòu),便于用銷釘將其制動,并巧妙地將3個輸入(輸出)端引出
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一、手動復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)實訓(xùn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域:
為了提高大家對機械原理課程的理解,增強齒輪傳動機構(gòu)尤其是行星輪系運動規(guī)律和運動特點,設(shè)計了一套復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu),該機構(gòu)將行星輪系和差動輪系巧妙地組合在一起,采用內(nèi)外齒圈齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星排齒輪等簡化結(jié)構(gòu),便于用銷釘將其制動,并巧妙地將3個輸入(輸出)端引出,并由3個軸承支座支撐,便于用人手進(jìn)行輸入扭矩和用傳感器進(jìn)行檢測其轉(zhuǎn)速,該機構(gòu)可以展現(xiàn)行星輪系、差動輪系等機構(gòu)傳動原理及其特點,以及12種大范圍輸入輸出傳動比關(guān)系(傳動比zui大可達(dá)361/1),整套機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,直觀透明,控制容易,傳動平穩(wěn)。
二、手動復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)實訓(xùn)設(shè)備研究背景及意義:
機械原理課程是大學(xué)機械類專業(yè)的一門核心技術(shù)基礎(chǔ)課,對培養(yǎng)學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計意識和提出問題、分析問題及解決問題的能力具有重要的作用。然而課程內(nèi)容晦澀抽象,尤其涉及到差動輪系、行星輪系傳動的內(nèi)容,學(xué)生更是覺得抽象,難以理解。 該復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)的目的是為了幫助機械專業(yè)學(xué)生直觀,深刻的理解差動輪系、行星輪系的運動規(guī)律,填補機械原理課程輪系教學(xué)方面教具的空白。此項設(shè)計可以廣泛應(yīng)用于各類機械類課程,以提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣,對齒輪系傳動原理的理解和提高教學(xué)質(zhì)量。
三、復(fù)合輪系功能:
該傳動演示系統(tǒng)將行星輪系、差動輪系復(fù)合在一起,經(jīng)過合理的控制設(shè)計以及組合設(shè)計,全面展現(xiàn)周轉(zhuǎn)輪系輸入和輸出之間的傳動關(guān)系。輸入輸出齒輪(行星架)的傳動參數(shù)通過計數(shù)器顯示,可以直觀觀察不同輪系結(jié)構(gòu)以及輸入輸出的傳動原理,傳動比,旋轉(zhuǎn)方向。演示系統(tǒng)的輸入端由人手提供輸入扭矩。針對行星輪系,該演示系統(tǒng)通過對太陽輪、行星架H的不同約束(由銷軸定位),實現(xiàn)演示行星系統(tǒng)的8種輸入輸出關(guān)系。變齒機構(gòu)借用行星輪系的部分齒輪和行星架H,與雙聯(lián)齒輪嚙合傳動,雙聯(lián)齒輪可做軸向移動,擁有兩種輸出關(guān)系,通過控制不同的自由度,行星輪系(帶變齒機構(gòu))共可展現(xiàn)12種傳動比關(guān)系。針對變齒機構(gòu)的特點,設(shè)計合理的傳動參數(shù),通過對輸入和輸出的控制,以直觀理解該機構(gòu)大傳動比的特點。
四、系統(tǒng)方案設(shè)計:
該復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)所采用的方案是以復(fù)合輪系的結(jié)構(gòu)為主體,囊括行星輪系和差動輪系,包括驅(qū)動手柄,太陽輪支座,齒圈驅(qū)動齒輪支座,行星架支座,太陽輪,行星輪,齒圈驅(qū)動齒輪,內(nèi)外齒圈,行星架,行星架輪,雙聯(lián)齒輪,定位銷,傳感器,計數(shù)器等組成部件。支座采用半凸臺形式,下端固定在底板上,上端中間部位打通孔,安裝軸承用于支承不同的齒輪,原始驅(qū)動力矩由手柄提供,通過定位銷限制太陽輪、內(nèi)外齒圈或行星架的轉(zhuǎn)動,即可實現(xiàn)不同運動方式,輸出不同的傳動比。
五、復(fù)合輪系的整體結(jié)構(gòu):
以周轉(zhuǎn)輪系為核心,固定不同的部件(太陽輪、內(nèi)外齒圈、行星架、雙聯(lián)齒輪),確定不同的自由度(自由度為1或2),即可展現(xiàn)不同輪系的傳輸特性及其運動規(guī)律。當(dāng)自由度為1時,任選一個輸入端,則另一個為輸出端,此時可展現(xiàn)行星輪系的輸入輸出特性,共可展現(xiàn)12種傳輸特性。當(dāng)自由度為2時,任意選其中兩個部件為輸入端,則另一個為輸出端,此時可展現(xiàn)差動輪系的輸入輸出傳動特性,共可展現(xiàn)3種(兩輸入端同向和反向算作1種)傳輸特性。使用少量的零件即可實現(xiàn)多種形式的輪系運動。周轉(zhuǎn)輪系部分包括與太陽輪軸嵌套的驅(qū)動手柄,內(nèi)外齒圈3,太陽輪1,行星輪2,行星架驅(qū)動軸,行星架H。太陽輪1與行星輪2外嚙合,行星輪2與內(nèi)外齒圈3內(nèi)嚙合,內(nèi)外齒圈驅(qū)動齒輪4與內(nèi)外齒圈3外嚙合,用于驅(qū)動內(nèi)外齒圈3轉(zhuǎn)動。行星架H的端部均勻連接有三個行星齒輪2,齒圈3通過軸承支撐可繞太陽輪軸自由轉(zhuǎn)動,行星架H的外端固連一個行星架齒輪2',與雙聯(lián)齒輪5-5'嚙合。變齒機構(gòu)核心部件為雙聯(lián)齒輪,其齒數(shù)相差為1,與行星架驅(qū)動軸空套在一起,可做軸向移動。 太陽輪軸為光軸,與內(nèi)外齒圈中心軸套空套在一起,齒圈中心軸套與軸承相配合,太陽輪支撐軸末端通過平鍵連接有太陽輪1,內(nèi)外齒圈3通過齒圈軸承定位在太陽輪軸上,太陽輪軸由太陽輪支座支撐。 齒圈驅(qū)動齒輪軸與行星架驅(qū)動軸的定位方式和太陽輪軸的定位方式相同。行星架驅(qū)動軸的前端與雙聯(lián)齒輪5-5′空套在一起,且小間隙配合。 采用內(nèi)外齒圈形式將太陽輪1和內(nèi)外齒圈3的輸入端口分別以2根軸輸入的形式引出,能夠為該復(fù)合輪系提供2個動力輸入端,底板上銑有槽,支座的位置可以沿著槽移動,以調(diào)節(jié)齒輪安裝的中心距和安裝位置。 該復(fù)合輪系主要用于演示輪系的運動規(guī)律,觀察齒輪的運動方向和傳動比,為便于直觀觀察輪系的輸入輸出傳動比,在太陽輪1、行星架H、齒圈3的特定位置裝有傳感器,通過計數(shù)器將輪系的輸入輸出轉(zhuǎn)過的圈數(shù)顯示出來。
六、創(chuàng)新點:
1、將行星輪系、差動輪系復(fù)合,使用少量齒輪可實現(xiàn)多種傳動形式和傳動比。
2、采用內(nèi)外齒形式將周轉(zhuǎn)輪系的太陽輪、齒圈輸入端分開,采用銷軸制動相關(guān)的齒輪,整體結(jié)構(gòu)緊湊,控制簡單,便于操作。
3、輪系的輸入輸出關(guān)系由電子顯示裝置精確顯示,使同學(xué)們可以直觀的觀察齒輪機構(gòu)的傳動特點。
七、推廣價值高:
1.復(fù)合輪系傳動演示機構(gòu)是針對行星輪系結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜的特點,開發(fā)的一套適合課堂教學(xué)的演示系統(tǒng),有助于加深學(xué)生的直觀印象和宏觀理解。
2.該演示機構(gòu)能夠直觀顯示行星輪系的運動規(guī)律和特征,能提高教學(xué)質(zhì)量。
3.本機構(gòu)易于組裝和加工,在實現(xiàn)不同的運動形式時控制簡單,定位可靠,操作方便。作為教具,其加工成本低廉,空間尺寸合理,能夠?qū)崿F(xiàn)多種輪系的運動,教學(xué)效果良好,適合大范圍推廣。
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