JLLX轮系创新组合及虚拟演示实验台

一、功能简介

本实验台是在结合高校机械教材轮系相关理论知识，并吸收了国内教仪市场同类装置优点的基础上精心设计的，它集搭建灵活，组装方便，展示美观于一体。是一款实用性强，供高校机械专业师生进行轮系创新设计拼装方案的平台。

由于轮系本身具有的运动特点,尤其是周转轮系和复合轮系结构的特殊性,如果仅就平面图形的观察,学生很难从实质上理解其运动形式,容易在轮系传动比计算或其运动分析过程中产生困惑.正由于轮系类型的多样性,如:定轴轮系、差动轮系、行星轮系及复合轮系,如果对每种轮系都设计一种模型的话,必将显得凌乱,而且在大部分结构上重复,尤其是作为实验来讲,每种轮系都需要一到两个电动机来带动,必将造成所需电机数目及其它基本结构的增多.为了避免上述问题,本设计按照现代机械原理和结构理论,以提高学生设计思维能力、动手能力、创新能力为出发点,设计了一种多功能模块化轮系实验台.通过定轴轮系、差动轮系、复合轮系、周转轮系、运动分解、合成结构互换来实现的.因各轮系由若干个独立零件组成,学生可以自行组装在一起并通过实验来掌握各轮系的特点.

二、实验目的

1. 掌握轮系创新模型的使用方法及实验原理

2. 训练学生的工程实践动手能力，培养学生创新意识及综合设计的能力

3. 加深对轮系机构的组成原理及其运动特性的理解和感性认识。

4. 了解周转轮系和复合轮系机构的特殊性。

三、性能特点

1、可组成性能各异的轮系机构系统，有利于培养机构方案的设计能力；

2、本实验装置各传动系统层次分明，联接可靠，不会产生构件之间的运动干涉或脱离；

3、该实验装置和联接方式具有设计巧妙，拆装轻松方便，结构紧凑，元件之间的通用性好.

4、实验台搭接调整灵活方便，各件尺寸准确；

5、实验台能根据学生设计能力能搭接多种类型的轮系并能灵活运动、无卡滞干涉现象。

四、实验项目及内容

1.2K-H型 行星轮系         16种

2.2K-H型 差动轮系         24种

3.3K周转轮系               1种

4.定轴轮系                 1种

5.复合轮系                 2种

6.运动分解、合成           2种

周转轮系分类:

1.定轴轮系

2.周转轮系

平面定轴轮系:

空间定轴轮系:

定轴轮系的传动比计算:

       当定轴轮系运转时，轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速度(或转速)之比，称为轮系的传动比(Train ratio)，常用i表示。在一个轮系中，若设1为轮系的输入轴，k为输出轴，则该轮系的传动比为i1k=ω1/ωk=n1/nk，ω和n分别表示轴的角速度和轴的转速。

      轮系传动比的计算，除了需要确定i1k的大小之外，还需要确定输入轴与输出轴的转向关系。

周转轮系:

1.行星轮系

2.差动轮系

3. 2K-H型行星轮系

4. 3K型周转轮系

       周转轮系由行星轮(Planet gears)、太阳轮(Sun gears)和系杆组成，太阳轮又称为中心轮，常用字母K表示；系杆又称为转臂或行星架(Planet carrier)，常用字母H表示。

       周转轮系的太阳轮和系杆的回转轴线必须共线，否则轮系不能运转。周转轮系一般都以太阳轮和系杆作为运动和动力的输入或输出构件，因此它们又被称为周转轮系的基本构件(Fundamental members) 。

       根据自由度的不同，周转轮系可以分为自由度为1的行星轮系(Planetary gear train)和自由度为2的差动轮系(Differential gear train)。

       按基本构件的特点，周转轮系还可分为2K-H型周转轮系，3K型周转轮系等。在工程实际中应用最多的是2K-H型的行星轮系

周转轮系的传动比计算

     由于周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，无论行星轮的轴线方向如何，总可以根据周转轮系的转化轮系写出三个基本构件的角速度与其齿数之间的比值关系式。当已知两个基本构件的角速度矢量的大小和方向时，就可以利用该关系式计算出第三个基本构件角速度的大小和方向。

上式中，齿数比前的“＋”、“－”号对计算的正确性非常重要，必须根据周转轮系的转化轮系(定轴轮系)中齿轮m、n的传动关系来确定。其方法是：先假定齿轮m的转向，按定轴轮系的传动关系确定出齿轮n的转向。两者转向相同取“＋”号，否则取“－”号。

    “＋”、“－”号与周转轮系中两太阳轮的真实转向无直接关系，即“＋”号并不表示两太阳轮的真实转向一定相同， “－”号并不表示两太阳轮的真实转向一定相反。

轮系的功能与用途:

1.实现大传动比传动

若仅用一对齿轮实现较大的传动比，必将使两轮的尺寸相差悬殊，外廓尺寸庞大，故一对齿轮的传动比一般不大于8。实现大传动比应采用轮系。

 4.  实现分路传动

此为某航空发动机附件传动系统。它可把发动机主轴的运动分解成六路传出，带动各附件同时工作。

少齿差传动

(一) 渐开线少齿差行星齿轮传动

     在图示行星轮系中，如果取消太阳轮，而把行星轮的齿数做成与内齿轮只差几个齿(通常为1~4齿)，并安装成图示结构形式，就构成了少齿差行星齿轮传动。这种轮系用于减速传动时，应以系杆H为主动件，系杆通常做成偏心轴。输出运动为行星轮的转动。由于行星轮作一般平面运动，需要采用能传递两平行轴回转运动的联轴器作为运动的输出机构，输出机构常用V表示。

     由于机构中只有一个太阳轮，故这种轮系又称为K-H-V行星轮系，其传动比可根据这种轮系传动比公式计算。

 当z2－z1=1时，机构为一齿差行星轮系，这时，iH1=-z1。

(二) 摆线针轮传动

    摆线针轮行星传动的工作原理和结构与渐开线少齿差行星传动基本相同。如图所示，由系杆H、行星轮2(摆线齿轮)和中心轮1(内齿轮)组成。

    摆线针轮行星传动与渐开线少齿差传动的不同之处在于齿廓曲线。其中心轮上的内齿是带套筒的圆柱销形针齿，而摆线齿行星轮的齿廓曲线则是短幅外摆线的等距曲线。

 (三) 谐波齿轮传动

       谐波齿轮传动的主要组成部分如图示，H为波发生器，它相当与行星轮系中的系杆；齿轮1为刚轮，其齿数为z1，它相当于中心轮；齿轮2为柔轮，其齿数为z2，可产生较大的弹性变形，它相当于行星轮。系杆H的外缘尺寸大于柔轮内孔直径，所以将它装入柔轮内孔后，柔轮变成椭圆形，椭圆长轴处的轮齿与刚轮相啮合而短轴处的轮齿脱开，其他各点则处于啮合和脱开的过渡状态。

六、主要技术参数

1、供电电源：220V/50HZ；（带短路、过载、接地保护，电器元件全部采用国际电气标准器件）

2、直流带减速器电机功率：90W；

3、电机转速可调：0-250rpm；

4、主实验台外形尺寸（mm）：1200×350×650；

5、主实验台重量（mm）：约100Kg;

6、零件陈列柜：1600×450×1000㎜；

七、零件配置单 （ 单位：MM）

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