投影幕减速定位机构设计含11张CAD图
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附件四:任务书学院:论文(设计)题目:投影幕减速定位机构的设计指导教师:职称:类别:毕业设计学生:学号:论文(设计)类型:应用型专业:班级:是否隶属科研项目:否1、 论文(设计)的主要任务及目标:主要任务: 1)设计一种投影幕减速定 位机构(传动简图如图) 2)编写毕业论文目 标:1)通过设计,熟悉并巩固机械设计的基本知识2)通过设计,熟悉并掌握AUTOCAD,UG等相关软件的使用2、 论文(设计)的主要内容: 主要内容: 1)投影幕减速定位机构的调查与分析; 2)分析投影幕减速定位机构的结构和工作原理; 3) 用Pro/E或UG绘制零件三维图、装配并运动仿真; 4) 绘制二维图形; 5)编写毕业论文。 论文的装订内容:1)封面2)论文 A、目录 B、中英文摘要、关键词(从本页开始编页码) C、前言 D、论文正文 E、结论 F、参考文献 G、致谢 H、附录(符号说明、原始材料等)3)任务书(附件一)4)中期检查表(附件二)5)文献综述或读书报告6)外文文献资料复印件、中文翻译稿7)答辩记录表(附件三)8)成绩评定表(附件四)3、 论文(设计)的基本要求:设计要求: 1、投影幕减速定位机构应完全装在直径40mm的管状箱体内; 2、投影幕减速定位机构应保证投影幕能在任意位置定位; 3、投影幕减速定位机构应保证投影幕回卷时速度基本均匀; 4、投影幕减速定位机构应保证投影幕能完全回卷至转管上;5、利用AUTOCAD,UG等软件画出相应的二维或三维图形。 论文基本要求: 1论文图规范、正确;2论文内容正确、文字通顺、条理清晰4、主要参考文献: 1 濮良贵编,机械设计(第七版),高等教学出版社,2001年 2 华大年编,机械原理(第二版),高等教学出版社,1994年12月第二版 3 孙 桓编,机械原理(第六版),高等教学出版社,2000年 4 其他关于机械手方面的参考书5、进度安排:论文(设计)各阶段任务起止日期1开题1.111.132工作原理及结构方案设计1.143.13绘制装配图3.23.224绘制零件的CAD工作图3.234.105编写论文4.115.46准备答辩5.5注:1、此表一式三份,学院、指导教师、学生各一份 2、类别是指毕业论文或毕业设计,类型指应用型、理论研究型和其他。1, 选题背景及意义现在使用的投影幕是由拉管,幕布,扭力弹簧总成,转管和外壳组成,拉管连接在幕布的一端,幕布的另一端连接在转管上,在扭力弹簧总成的作用下,通过转管的转动将幕布回卷绕在转管上,由于幕布回卷弹力较大,幕布回卷的速度快,拉管会产生碰撞在外壳上,造成拉管或外壳损坏,造成幕布受力会影响幕布的平整,为了减缓幕布回卷的速度,使用投影幕减速机构,在投影幕布回卷和下拉使用过程中,需要定位固定投影幕布,在转管内设置有投影幕定位器,在转管内安装减速机构和定位器,在同一个转管上安装减速机构和定位器两个装置,相对结构复杂,安装位置不方便,成本也上升,使得卷筒结构变得复杂。本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种可以简化卷筒结构,减速机构和定位机构一体,安装方便,成本降低,使用操作方便的投影幕减速定位机。2, 文献综述: 现在的投影幕在幕布回卷的过程中会使拉管碰撞。本实用新型的是通过以下措施来达到的。在转管内设置有投影幕减速定位机构。投影幕减速定位机构:1:减速机构:由传动机构和制动机构组成,在减速箱体内设置传动机构和制动机构,减速箱盖盖在减速箱体上,密封圈压套安装在轴芯上,在轴芯上安装有自锁弹簧轴芯,在自锁弹簧轴芯上套有自锁弹簧,行星齿轮固定架安装在自锁弹簧外层,自锁弹簧一端与行星齿轮固定架固定,在行星齿轮固定架上有行星齿轮,行星齿轮与减速箱体上的内齿轮配合。2:传动机构:由一组以上的行星齿轮组成,行星齿轮与行星齿轮固定架配合,行星齿轮带动行星齿轮固定架转动,通过行星齿轮组的变速传动,将转动传递到制动机构。3:制动机构:由行星齿轮制动固定架和离心制动蹄组成,行星齿轮制动固定架的一端与行星齿轮配合,带动行星齿轮制动固定架转动,在行星齿轮制动固定架上对称设置有行星轴,在轴上安装有离心制动蹄。3, 研究的目的以解决的思路本课题着重解决的问题:幕布回卷弹力较大,幕布回卷的速度快,拉管会产生碰撞在外壳上,造成拉管或外壳损坏,造成幕布受力会影响幕布的平整。采用的方法:1,本实用新型的传动机构是由一组以上的行星齿轮组成,可以根据需要的转速,设置多组行星齿轮。2, 本实用新型的定位机构是棘轮定位装置,棘轮安装在轴芯上,在离心制动蹄的内表面上设置有上动凸台,棘轮与离心制动蹄内表面上的止动凸台配合,达到定位的目的。3, 为了防止离心制动蹄与减速箱体内表面的制动鼓摩擦过热,在减速箱体上设置一个注液口,通过注液口向减速箱体注人冷却液,可以防止摩擦过热。4, 在离心制动蹄的外表面设置有间隔的凸台,凸台与制动鼓接触产生摩擦制动力。本实用新型结构简单、可以控制投影屏幕的幕布回卷的速度,同时方便的定位在任意位置上,并且在幕布完全回收后,机构也处于定位状态,扭力弹簧的扭力只作用本机构,而不会作用在幕布上,因此幕布不会因长期受拉力作用而形成一条条的褶皱痕迹。减速机构和定位机构一体,安装方便,成本低。投影幕减速定位机构设计摘 要就目前而言,市场上流行的投影幕结构其实都十分相似,但作用细分起来也有很大差别。通过电脑等外联结操控,可以将画面呈现到投影的幕布之上。投影的布如果与投影机能够合理组合,正确操作,电脑输入信息,能够看到清晰的画面。我们操控电脑,告诉幕布要提升。扭力弹簧就会工作,幕布就能缓缓上升。打开塑料保护壳,我们就能发现,隐藏在里面的是转管,他会转动,然后幕布会绕在转管的上面,幕布就能回收起来 。以前,我们使用后的幕布回收的反弹力较大,而且幕布回收的速度相对较快,拉管就会来回荡动,然后狠狠地撞击到仪器的外面壳子。不仅拉管或外壳会有很大概率破损或者开裂。而且幕布受到各角度的力,幕布很容易的就会产生褶皱或弯曲,影响幕布的使用效果。好多使用投影仪的使用者,为了保护幕布,延长机器的使用寿命,大家就会考虑手动来控制速度。这样不仅会给使用仪器的人造成许多麻烦,也影响仪器使用寿命。本次设计属于投影屏幕领域,不改变外观,只在转动的管中加入一些结构,从而达到想要的效果。关键字:行星齿轮组 齿轮固定制动架 离心制动机构 能自锁的弹簧 AabstractAt present, the popular projection screen structure in the market is very similar, but the role of subdivision is also very different. Controlled by computer and other external links, the picture can be presented on the projection screen. If the projection of the cloth with the projector reasonable combination, correct operation, computer input information, can see a clear picture. We control the computer and tell the curtain to go up. The torsion spring will work and the curtain will rise slowly. When we open the plastic case, we can see that the rotor thats hidden inside, hes going to rotate, and then the curtain is going to be wrapped around the top of the tube, and the curtain is going to be recycled. In the past, when we used the curtain, the recoil was greater, and the curtain was recovered so quickly that the pull pipe would vibrate and hit the outer casing of the instrument hard. Not only do pull tubes or shells have a high probability of breakage or cracking. In addition, the curtain is subject to the force of various angles, and the curtain will easily fold or bend, affecting the effect of the curtain. To protect the curtain and extend the life of the machine, many users who use projectors will consider manually controlling the speed. This will not only cause a lot of trouble to the people who use the instrument, but also affect the service life of the instrument. This design belongs to the field of projection screen. It does not change the appearance, but only adds some structures to the rotating tube to achieve the desired effect.Key word: Planetary gear set Gears secure the brake rack Centrifugal brake mechanism self-locking spring目录摘要3Aabstract 4第1章 综述5第2章 现状分析6第3章 结构和工作原理8第4章 结构及装配图设计104.1 行星轮系机构设计 104.2 行星齿轮传动比计算 114.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 154.4 行星齿轮传动传动效率计算 174.5 选择和计算载荷分布不均匀系数KP194.6 行星齿轮传动的结构设计 204.7 行星齿轮运动的强/韧度验证234.8 自锁弹簧、离心制动机构和棘轮机构结构设计 26第6章 总结与思想体会30致谢31参考文献32第1章 综述我们这次设计的新的减速与定位的机构,较以前的版本相比,改善了些许方面,相对有了一些提升,更符合广大操作者的使用习惯,为大家提供了便利。期初,我会相对简单的给大家解释一下以前常用的机构。我们看一下下面的 图片。用于投影的屏幕基本属于投影机配套的一个产品,而且是必不可少的机器之一。投影幕可以说成是投影屏幕的简单称呼。用来投影的布一旦与投影机能够可以合理搭配,并且正确的用以操作,就能够清晰的观赏到画面。本设计主要是用以升降投影幕布的减速定位,是属于投影幕的基本操作范畴,特别涉及投影幕的减速与定位一体化的一种机构。投影幕通常由拉管,扭力弹簧,幕布,转管等一系列组成,拉力管连接在幕布的下方,幕布的另一端连接在转管上的面。以前,我们使用后的幕布回收的反弹力相对来说会比较大,而且幕布回收的速度的急不稳定,就会产生拉管就会来回荡动的一种不良现象,然后就会产生狠狠地撞击到仪器的外机壳子的不良现象。不仅拉管与外壳会有极大的概率破损甚至报废。而且幕布受到来自各个方向的大小不等的拉扯力与收缩力的不良影响,幕布很容易的就会产生褶皱或弯曲与破坏,影响幕布的正常操作效果。本次设计结构简单方便,可以在任意位置上随时叫停,附带会大大的减少拉管碰撞在外壳上,以至于不会受力形成纹路了,从而达到使用者想要的一种理想结果。本次设计目的主要是减慢幕布的相对移动速率,所以我们要针对我们的目的进行设计,打个比方来说就是加入一些类似能使投影幕减速的定位机构。基于这个想法,我们要考虑能否可以在里面的转管的内部安装一个能使投影幕实现简单定位的设备或者装置,因此也要同步加装上定位的部件和减速的机构。当我们使用投影幕的时候,当投影的幕布上升和下降时,能够在想要的位置叫停住,固定住用以投影的幕布。也许有人问,能不能同时安装减速的机构和定位的机构放置到转管里面,其实是可以的。但这样的话,结构就变得很复杂了,相对而言代价也大。违反了设计的初衷使得卷筒结构变得很复杂。我们对投影幕进行了一些改进,是他能够达到我们预期的目标。在功能上:第1, 这个定位的机构,可以保证用于投影的幕布可以停在任意的位置,不会出现失去控制的状况。第2, 我们发出指令让幕布上升时,幕布的速度比较一致,平稳,缓慢,达到预期效果。第3, 可以将定位的机构装配在管状的塑料壳内,即转管中,不影响外观效果。第4, 成本相对市场上的产品比较低廉,可以大面积推广使用,有真正投入实际使用的价值,能够被广大消费者接受。本设计力求机构相对简单,操作方便,能够解决幕布回收时撞击外壳的问题。成本低廉,安装也方便,小的改进能够体现出大的作用。这样,投影的幕布,就不会受到力的作用了,不影响其平整度,延迟使用寿命。第章 投影幕减速定位机构的现状分析现在市面上流行的投影幕结构相似,作用也有很大差别。投影幕布的最下面是拉管,幕布的最上面联接在转管中。我们操控电脑,告诉幕布要上升。扭力弹簧就会工作,幕布就能缓缓上升。打开塑料保护壳,我们就能发现,隐藏在里面的转管,他会转动,然后幕布会绕在转管的上面,幕布就能回收起来 。以前,我们使用后的幕布回收的反弹力较大,而且幕布回收的速度特别快,拉管就会来回荡动,然后撞击到仪器的外面壳子。不仅拉管或外壳会有很大概率破损或者开裂。而且幕布受到各角度的力,幕布很容易的就会产生褶皱或弯曲,影响幕布的使用效果。为了减缓幕布回卷的速度,使用投影幕减速的机构,在投影幕布的回卷和下拉使用的过程中,需要定位固定住投影的幕布。我们考虑是否可以在里面的转管内部安装一个能使投影幕定位的设备,与此同时,装上定位的部件和减速的机构。当我们使用投影幕的时候,当投影的幕布上升和下降时,能够在想要的位置停住定位,固定住投影的幕布。试问能不能同时安装减速的机构和定位的机构放置到转管里面,其实是可以的。但这样的话,结构就变得很复杂了,代价也大,也不现实。违反了设计的初衷使得卷筒结构变得很复杂。本设计机构简单,使用方便,能够解决幕布回卷撞击外壳的问题。成本低廉,安装也方便,小的改进能够有很大的作用。这样,投影的幕布,就不会受到力的作用了,也就不会有褶皱了。图2-1投影幕机构简化图1-扭力弹簧总成 2-转管 3-投影幕减速定位装置 4-幕布 5-拉管第章 工作原理和结构分析首先,我先简单的介绍一下投影幕的结构。在投影幕中,最重要的当属投放机构的幕布了。当镜头将画面投影到幕布上,我们就可以看到美丽的画面。市场上幕布一般都是磨砂的,白颜色的。只有这样,画质才清晰可见。幕布的上面是转管,扭力弹簧,塑料壳等结构。下面是拉管,拉管起到配重,保持稳定性的作用。揭开上面的塑料壳,我们发现幕布缠绕在转管上。当我们发出指令,幕布就会按照指示慢慢上升,然后绕在转管上。幕布的缠绕过程,离不开扭力弹簧的帮助。通过扭力弹簧,幕布就会乖乖的一层一层绕在转管上。我们再分析一下工作原理。其实就是在塑料壳里面的转管中,按上一个能够让投影幕减速并且定位的机构。而减速定位的机构又分为两个部分,分别是传动的机构和定位的机构。传动机构和定位机构又同时安放在减速箱上。从外往里看,我们先看到自锁弹簧的外层,行星齿轮的固定架子被装在上面。行星齿轮在稳定的放在它的架子上。再往里看,我们发现轴芯上面被装上了密封圈的压套。减速箱上面又盖了一个盖子,叫做减速箱盖。轴芯相当于一个大梁,然后在上面再装个弹簧轴芯。这个弹簧轴芯能够起到自锁的作用。所以再在自锁弹簧的轴芯外套个自锁弹簧。自锁弹簧必须固定,不然不能发挥功效。所以我们打算将他与行星齿轮的固定架绑在一起。与此同时,并不会影响行星齿轮安稳的待在行星齿轮固定架。我们会发现减速箱上的内齿轮会和行星齿轮相互配合,发挥作用。然后,我们设计传动机构。一般情况都是用行星齿轮,所以这次我们打算用一组以上的,相对简单,节约制造费用,符合设计初衷。行星齿轮安装在行星齿轮的固定架,当他转动时,他会带着固定架一起转动。他们俩能够合理的配合工作。制动的的固定架的一端和行星齿轮配合工作,行星齿轮制动固定架就会被带动从而实现转动。当他做变速传动,就能将转动传给转动机构。与此同时,齿轮制动固定架上还对称设置行星轴,并且在轴上安装离心制动蹄。制动机构主要由两部分组成,分别是行星齿轮制动固定架和离心制动蹄。如果我们想要投影幕布慢慢下降,我们只要顺时针转动转管就行了,同时可以将减速箱的内表面当做是制动鼓。并且减速箱的转动也是转管带动轮的转动来实现的。为了使离心制动蹄转动,我们用一组以上的行星齿轮来配合工作。减速箱盖盖固定在减速箱体上,密封圈压套则安装在轴芯上,我们在轴芯上安装自锁弹簧轴芯,其次在自锁弹簧轴芯上套有相对能自锁的弹簧,在就是本次设计的制动机构之一行星齿轮固定架则被安装在自锁弹簧外层,最后自锁弹簧一端与行星齿轮固定架固定自锁弹簧是由固定架来带动而转动的,所以行星齿轮制动的固定架的转速一般来说会比较低,从而无法产生足够的离心力使离心制动蹄张开。导致离心制动蹄不能与减速箱体内表面的制动鼓接触产生摩擦制动力。相反,当我们想要幕布上升回卷的时候,我们就要让转管逆时针转动。要想减速箱上面的内齿轮和行星齿轮配合工作,我们就得用转管,让橡胶带动轮工作-带动减速形体转动。因为自锁弹簧能够起到收紧的作用,并且把他固定在自锁轴芯的上面,这样收紧的功效会比较明显。所以,我们就让固定架带动自锁的弹簧从而实现一起转动。自锁弹簧固定行星齿轮固定架与自锁弹簧轴心,我们想要制动固定架上的离心制动蹄停止转动,就用一组以上的行星齿轮来互相配合。当固定架被固定住了,行星齿轮制动的固定架转动速度变大。转动速度变大,离心力也就变大,足够的离心力就能使得离心制动蹄能够张开。摩擦力的大小能够跟随转速的变化自动调节,而这摩擦力是依靠离心制动蹄和减速箱内表面的制动蹄接触后才会产生。这样就能够使幕布得回卷速度变得匀称、较低速度回卷,达到预期的设计效果。 与此同时,我们计划在减速箱上面开一个口子,作为制动液注液口,然后在注液的口向减速箱里面注入适量冷却液。这样做是为了防止减速箱内表面与离心制动蹄的制动鼓过度磨擦从而导致温度过高,机构无法正常工作。最重要的莫过于新型的定位机构了。定位就是用于棘轮定位的停止装置。我们先在离心制动蹄的内表面放置好制动台,再将将棘轮安装在轴的芯上。要想达到定位的目的,就要让已有的棘轮和离心的制动蹄的内表面上用于止动的凸台能够相互配合。这样,设计的目的一般就可以达到了。我设计的初衷,是为了加入一个相对简单的机构,用以解决现实真正存在的问题。我的毕业设计,可以让通过控制投影屏幕的幕布回卷的速度,并且可以在任意的位置停下。要想机构处于理想状态,只要投影的幕布能够全部绕在转管上。因为扭力弹簧不会作用在投影的幕布上,只会作用在本机构上面,所以投影的幕布不会因为长期的受到拉力的作用,从而而有很多条的弯曲的痕迹。这样,塑料外壳就不会被拉管撞击而受损伤,因为当幕布回卷时会起到缓冲减缓的作用,并且防止回卷的反弹力作用在投影的幕布上面。减速的机构和定位的机构一体,组装比较方便,费用低,设计简单可行。第章 结构及装配图设计我们设计投影幕减速定位机构。顾名思义,减速和定位,这是我们的设计目标。首先要减速,其次才能定位,这两者相辅相成。我们主要考虑幕布下降和上升时速度是否变化不是太大,是否可以停在想要的位置。当我们设计结构时,我们还要考虑各个部位的使用寿命,行星轮的转动速度,工作方式和功率,还有就是成本的控制。在整个系统中,减速和维持均匀速度主要依靠行星轮系和离心制动机构。而棘轮机构能让他在任意的位置停止。因为系统的动力这块我们考虑用较小功率的电动机,所以,机构的工作载重限定要轻并且频率要低,与其他的机械结构相比。本机构主要由棘轮机构、自锁弹簧机构,还有行星轮系组成等部分组成。分析好各个部位,我们设计结构时,可以假设条件如下:1, 工作方式:短时间不连续工作2, 传动比3, 输入功率4, 输入转速我们主要分为以下几个部分来分别设计机构。4.1行星轮系机构的设计我们来看一下行星轮系的结构和特征:行星轮系属于比较领先的齿轮传动的机构。结构比较紧凑、承受载重的能力较大、质量也比较小,传动的区间范围也大,功率也大,承载能力也大、运行得声音小、效率较高,使用寿命长的优点。行星齿轮的传动主要特点是:体积小,承载的能力比较大,工作稳定。现在行星齿轮传动中分为两大类。一种是:传动比较小,但是效率比较高。还有一种:效率不高,传动比却很大。如果把它当做增速器,很有可能发生自锁的现象;如果当做减速器,工作的效率会随着传动比增大而变小。两个给定运动可以通过差动轮系来相互合成,差动轮系也能把定运动分解成两个基本件的运动。分解运动的例子:汽车差速器。行星齿轮的传动应用领域广,而且可以和无级的变速器、液力变矩器/耦合器等配合使用,现实的例子还有很多很多,大家可以去探索和发现。我们可以分析一些简单的行星齿轮的机构。就比如太阳轮和行星轮,他们配合工作,经常啮合,并且两个外齿轮啮合旋转,方向又恰巧相反,一般情况下都用斜的齿轮来改善系统的稳定性。机构由:若干个行星齿轮,太阳轮、和齿轮圈组成。在机构中,行星齿轮机构的中心是太阳轮。行星齿轮由行星架的固定轴支承着,所以行星轮可以在支承的轴上转动。就跟地球自转和公转一样,有些时候他还会绕着太阳轮的中轴线旋转,除了可以绕行星架的支承轴旋转以外。这就是我们所说的,行星齿轮的机构作用的传动方式。我们再来看一下定轴转动。当在行星齿轮机构中,行星架固定安稳不动,并且行星轮自转,这种方式跟平行轴式的传动,就把他称作定轴传动。我们都是根据变速器的设计负荷负载来设计内齿轮的个数的,如果负荷大,那齿轮个数就多点,如果负荷小,齿轮个数少点。一般情况下,用三四个内齿轮。齿圈它和行星轮常啮合用的就是内齿轮。内齿和外齿轮相互啮合,并且旋转方向一样,太阳轮,行星架,齿圈这三个构件就是大家通常所说的行星齿轮机构。要分析这三个构件,我们就要按流程先固定一个。然后确定一个把他当做主动件,而且定好它的旋转方向和转动速度。之后其他的被动件也就跟着确定了。这三者的运动关系也就定了。所以说,选定谁作为主动件,这十分重要,回影响下面各个部分的设计,所以要比较慎重,再三比较。4.2 行星齿轮传动比计算我们再来设计计算齿轮的传动比。传动比这里涉及到传动比的一些计算。首先,我们可以利用离心力将离心制动蹄甩开,并且让离心制动蹄得到足够的转动速度,而且转速不大。这样,幕布回卷和降落的速度就能保证缓慢,并且速度均匀稳定,这样目的就达到了。我们设定传动比为实际中经常会使用的1:63。即转管转过一圈制动装置则相应的转过63圈,定位三级行星轮减速传动。如图(4-1)所示,就是传动结构的简图。我们可以看图上所示,我们先在内壁上放置齿轮双结构中的内齿轮-5,当转管发生转动的时候,齿轮结构之一的齿轮-5就能马上带动行星轮-7转动。行星轮固定架有转动和固定这两种状态。第一种状态,当行星轮固定架产生转动时,齿轮-9只能获得相对一小部分速度,致使整个运动机构增速效率低,速度提升太慢,从而离心制动蹄得不到足够的速度将其甩开并制动,此方案是不可取;当行星固定架-固定时,这个机构就能达到理论传动比。和我们的预期相符,可以进行下一步的设计。否则,机构效率降低,达不到效果,也就无法进行下一步。计算的详细过程如下所示:我们假定图中(数字作为下标表示)每个机构的转速分别为,.然后,我们可以假定齿轮-9与内齿轮-5之间的速度比 ,就如同内齿轮-5与离心制动蹄之间的传动比: (4-1)公式4-1中,这个时候行星轮的固定架是固定不动的状态,达到我们想要的效果即,(4-2)然后我们假设,齿轮-9与内齿轮-5之间的速度比为,即 (4-3)然后我们将式4-2的计算结果代入(4-3)得(4-4)(4-5)再将(式4-4)的计算结果带入(4-5)中经过上面每一步的计算,一步步分析,我们可以得出结论:当时,经历三级行星齿轮的传动增加速度之后,正如所设计的传动转速,这样离心的制动蹄的设计参数及效果还是符合要求得。这就说明我们所设计的结构是合理的,也是符合设计初衷的,现在我们可以将单级传动比初步定为。图4-1传动比示意图 下一步开始计算行星齿轮配齿这一节,再来计算行星齿轮的配齿问题。在传动中,我们已经保证给定的传动比的大小。就如行星齿轮传动中的每个齿数。在上面的计算中,我们可以轻易得出结果,单级传动比为,行星齿轮传动中,传动比与齿数的关系为 ,可以得出(负号代表两者转向相反)。好多时候,设计齿轮,我们要考虑好多方面。就比如内齿轮-5的尺寸大小与材料等。他会受到减速器外形尺寸与总体结构布局的限制,配重的限制,成本的限制。大多数的情况下, 的值不能超过规格,是因为我们不能过度增大它的外形尺寸,如果改变,许多部位都要重新设计,比较麻烦。与此同时,齿轮-5的转轴不能太小,中心轮-9的尺寸,我们应该考虑它的齿数受到最少齿数的限制,否则会发生齿轮根切的现象,得不偿失。所以不能太小也不能太大。一般情况下,在实际应用中齿轮-9的最少齿数的范围,我们会设定在在1418齿之间,比较合适。本次设计通过查阅手册关于相对中小功率的行星传动,我们选择1013个齿,现通过计算选定齿轮-9的齿数为12个比较合适,所以内齿轮-5的齿数相应为为个。根据行星轮之间配合的基本条件,则行星齿轮的齿数为我翻阅与机械设计相关的一些资料及有关行星轮传动设计相关的书籍,行星轮系中的齿数应该满足以下条件:1, 我们要设置几个行星轮在中心轮和内齿轮之间从而满足传动比条件,并且为了防止各传动齿轮之间发生碰撞,还要让他们之间连线要有一些空隙,相邻行星轮齿顶圆半径之和要小于它的中心距。这样就能保证结果紧凑,结构尺寸减少,总体更加简约,并且提高他的承载的能力,起到分流功率的作用。2, 本机构的齿数要满足其他连接条件,而且要合理。所以我们所设计的三组行星轮系分别用一个行星轮分流功率并且提高他的承载能力。要实现让负载均分,所以每一个行星轮不在一个平面。3, 为了满足传动比的基本要求,我们计算得出,内齿轮-5的齿数设为中心轮-9的3倍。4,齿数满足同心条件,结构比较合理。根据行星齿轮的同心条件: , 。为了满足机构的装配条件,适用的安装条件公式如下:在上述公式中,查阅机械相关手册可知,由于本机构是每组由单个行星轮组成的三级行星轮系,符合基本的安装条件,理论上没有什么安装的困难。5-内齿轮 6-行星齿轮固定架 9-中心轮图4-2 行星轮轮系示意图 4.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 首先,齿轮的种类有很多中,分为直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮,锥齿轮等,通过筛选我们决定用普通的直齿圆柱齿轮。所以,确定好标准直齿圆柱齿轮中五个基本参数:1, 齿数Z,2, 模数m3, 压力角4, 齿顶高系数5, 顶隙系数。确定好基本参数,齿轮的齿形和几何尺寸就基本确定了。我们翻阅相关的资料,请教老师后,再通过计算,取得齿轮的几何尺寸如下表所示:行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算序号名称计算公式及结果齿轮-9相关参数齿轮-5相关参数1模数mm取标准值,m取标准值,2压力角取标准值,取标准值,3分度圆直径的d4齿顶高5齿根高6全齿高h7齿顶圆直径8齿根圆直径9基圆直径10齿顶圆压力角11重合度端面重合度=1.4 =1.38纵向重合00总重合度4.4 行星齿轮传动传动效率计算所谓机械传动的效率,是评价机构性能的很重要的一个方面,效率提升的高度,是直接影响机构设计的成功与否的关键因素。本行星轮机构中,增速机构我们选择是行星轮,在我们通常的机械设计中一般是分为三级增速,所以在计算其效率时三个机构需要我们分别它的计算效率。不同的类型的行星轮传动,它的效率值的高低也是不相同的,行星齿轮传动的效率是评定他机械性能相对优劣好坏的很重要的一个方面。当输入的和输出的有一定的差别时,它们的效率也有很大差别。在同一个种类的不同类型或不同种类的同一种类型的齿轮传动中,很有可能它的效率值随传动比的变化而发生很大变化。所以,我们要仔细分析,尽可能地提高传动效率。在第一级的传动轮系,我们决定把内齿轮-5作为主动轮,中心轮-9作为输出轮,然后可以套用现成公式:式中的参数(通过查询相关资料) ,所以 ,)为损失系数,在行星轮机构中,一般理论上我们假定它的损失的系数等于啮合损失系数与轴承的损失系数之和,即经过一系列的相关计算和分析,我们慎重认为在行星轴上不需要安装轴承。主要因为我们用的齿轮材料和配件是注塑件,这种材料质量比较轻,而且我们设计的负载和使用的次数也不高,与其他机构相比还是比较低的。我们结合本机构的实际结构,决定用滑动轴承的方式来算轴承的损失系数。啮合损失系数的确定如果只考虑齿轮副的啮合摩擦损失的时候,一对圆柱齿轮传动的啮合损失系数我们可按下列公式来计算,即我们计算并查询书籍后,得到重合度,齿轮外啮合的损失系数为:注:啮合摩擦因素,按一般要求选取0.08轴承损失系数的确定在我们现在设计的机构中,轴承摩擦的损失系数我们通常可以用下面公式来计算,即然后,本机构从刚开始的设计时即按照滑动轴承来计算,为防止摩擦过热从而损伤相关机械性能的因素,所以在液体机油摩擦状态下工作的滑动齿轮我们采用运动黏度为v=4753mm2/s的50号机械润滑油的时候,摩擦力矩Tm就用下式来计算:我们分析此设计的机构,他实际受到的负载大约承受为,所以我们将轴颈的直径初步选定为,齿轮宽度初步选定 。然后我们查资料表,轴颈的圆周速度取。注:n为轴颈的转速,n取平均值所以,可以求得摩擦力矩的值为:综上所述,损失系数x我们就可以计算得出,即然后我们可以计算出行星齿轮的传动效率,即 4.5选择和计算载荷分布不均匀系数KP在一般直齿圆柱齿轮传动设计中,通常我们用是用载荷分布不均匀系数来考虑到各零件的相关制造存在的一定误差和几乎严格控制会很小变形从而对行星运动轮毂之间载荷不相均衡的影响。在行星齿轮传动的强度用与韧性计算中,在此之前我们应当要事先确定载荷分布不均匀系数值的数字数值大小。在齿面接触面强度的计算中,其行星轮毂间载荷分布不均匀系数用表示。在齿根发生弯曲并且不产生损伤的强度计算中,也用符号表示,载荷分布不均匀系数与的近似关系式为本设计机构中不安排装配有均匀承载载荷机构,其相对负载载荷分布不均匀系数值可以查资料得出,齿轮制造精度按要求不高等级暂定为为6级,内齿轮的相关齿轮直径d为36mm,所以载荷分布不均匀系数值取所以可以求得齿根弯曲强度与韧性中值,即:4.6 行星齿轮传动的结构设计设计好上面的内容,从决定产品类型到机构承载与牢固性再到各机构的参数设定。下面我们就要开始进行行星齿轮传动的设计了。在行星轮的相对运动设计与规划之中,行星传动的方式与其类型,传动比设计的大小,整个运动部件的效率以及传递转矩的大小和支撑连接的方式都由中心轮的结构来决定。与此同时,我们要合理的安排好支撑支点的相对机构和均匀分摊负载的机构。合理分析各个组成构建之间的联系。在行星齿轮的传动的结构设计中,我们要确定好中心轮、行星轮和转臂。及其支撑机构以及均匀分摊负载的设置等。其实,当我们设计确定好第一组的行星结构,下面的机组也就能跟着确定了。在我们本次所设计的这个行星轮系中,一共有三组的行星轮系。按设计要求中心轮、行星轮、支承机构、转臂等机构理应各三组共同发挥作用。设计确定好第一组行星结构其余部件也就可以基本确定了。正如下面图中所示,本机构中中心轮-9做为下一组行星轮系的转臂。一般固定架有两种运动方式。其中也一种就如本次设计中提及的行星轮的固定架-6,但在日常实际的运用中一般有:相对固定运动和相对差动运动。没有所谓的绝对。然后分析这两种运动的不同存在方式:首先,我们要想在幕布下降的时候增速机构不起作用,从而使得减速发挥一定的作用;上升时候让增速机构起到作用,减速装置丝毫没有反应。第一种需要实行在增速运动,即通过相对能发生自锁的弹簧与第一组行星轮使用固定架-6连接从而能实现的,简单点说就是在功能上让幕布下拉过程中增加速度的机构失效、上升过程中增速机构增加能够起到作用,使得制动蹄产生足够大的离心力,起到能迅速减掉速度的作用。我们通过自锁的弹簧与第一组的行星轮固定架-6连接来实现这一目的,这样就能使得离心的制动蹄所产生足够大的离心力,就能起到减速得作用,从而达到理想的效果。通过以上的计算,中心轮的尺寸就能基本确定。如图(4-3)所展示的,就是行星轮的固定架及中心轮的结构草图。图中所展示的,就是中心轮-9的结构图。就设计的简便与成本而言,我们将中心轮和下一组行星架采用一体注塑成型的方式比较合乎设计。图中中心轮-9当模数,分度圆直径为,行星轮个数为。 1-中心轮 2-行星架 3-行星轮支撑轴图4-3 行星轮的固定架及中心轮的结构草图本次设计我们计划在能发生自锁弹簧的最外层,将行星架-6设计成一个圆型桶的形状,这是为了保证固定架不仅可以运作还能够安稳的运转。胆第一组行星轮架的结构区别于上图结构,因为他的外面没有其他结构作为连接的转臂。然后我们只需安装上自锁弹簧和自锁弹簧的一根轴芯就行了。这样更加有利于整个结构的稳定运转,也能达到想要的效果。1-行星轮支撑轴 2-第一组行星轮固定架图4-4 行星轮架和自锁弹簧轴芯离心制动机构,就是图(4-1)中的机构-11,我们打算采用注塑的方式让中心轮和离心制动机构成为一体,这样中心轮的尺寸结构就能与其他两组结构相同了。它的结构如图(4-5)所示,1-行星轴结构 2-中心齿轮 3-行星轴结构支架 图4-5 中心轮和离心制动机构下一步我们设计内齿轮的类型与结构,即图(4-1)中内齿轮-5的具体结构。在设计的时候,我们可以采用如下图(4-6)中的结构,首先考虑采用齿条的配合,这样的设计一般来说简单一些,但我们不建议使用这种方法,我们可以采用一次性注塑成型方式的壳体,这样连同内齿轮一次性成型。有关的技术参数和设计,见附件所配的零件图纸。 1-内齿轮结构 2-壳体结构图4-6 壳体到目前为止我们将行星轮结构已经基本设计好。然后对应图(4-1)中的传动简易图及各个零部件的结构,行星轮部分的简易装配图如图(4-7)所示,所有机构可以相应参照对应图(4-1)中各个部件。5-内齿轮 6-行星轮固定架 7-行星轮 9-中心轮及第二组行星轮固定架 10-中心轮及第三组行星轮固定架 11-中心轮及行星轴机构图4-7 传动简图及行星轮装配图4.7 行星齿轮运动的强/韧度验证在初步计算行星齿轮传动的强度/韧性时,可以将各种传动组成部分相应分解成对应的若干个齿轮副。然后将每个啮合的齿轮看作成一个个的齿轮传动,最后结合本设计中的行星齿轮传动。1)、初算小齿轮分度圆直径取修正系数 ,所以然后查表得=1.2,=1.5;取;,;查表可得;即 在本设计中,小齿轮的分度圆直径按照计算结果并结合实际可为12mm,满足我们对于基本的使用与验证要求。2)、齿轮的模数m:式中,; ;带入上述所列公式,计算出模数m的值,即, 为了满足强度要求按照计算结果并结合实际,所以取,即可满足相关要求。3)、校核 齿面接触应力计算公式为,即动载系数,取;取;前面计算得;接触应力的基本值,单位为;本设计中去;小齿轮分度圆直径,为;齿数比,即;查表取得;查表取得;。所以理论上可以计算出 (2)许用接触应力 式中相关参数通过翻阅有用书籍可得:; ; ; ; 取; ; 得; ; (3)强度条件由于系统的所受的应力比较,所以选的材料的强度足够大满足工作中的强度要求。4.8 自锁弹簧、离心制动机构和棘轮机构结构设计这个部分,我们进行自锁弹簧、离心制动机构和棘轮机构结构设计。前面部分,我们详细的讲述了行星轮机构。我们大体上完成了主要机构的设计,以及确定好各个部分的相关计算。下面这一节,我们就要利用刚才的计算结果,继续设计其他部分的结构。我们先来了解一下自锁弹簧。自锁弹簧有自锁的功能。通过自锁弹簧与它的轴芯的单向的小设计-卡销来实现自锁弹簧的功能。单向卡销在功能上:一端与行星轮的固定架相连接,能够实现单向转动。除此之外自锁弹簧还拥有降低冲击力的作用。当他反向转动时,弹簧受到扭转力使其能够有效地跟轴芯锁死,保证机构单向转动。自锁弹簧结构如图(4-8)所示,1-自锁弹簧轴芯 2-自锁弹簧 3-连接销钉图4-8 自锁弹簧结构图我们再来看一下离心制动机构。首先安装有离心制动蹄在轴上,然后在离心制动蹄表面,我们可以制作一个凸台来加强它的制动效果。一方面不仅为了保证系统的单向转动,另一方面也要让投影幕能听从指令在任意位置定位,我们打算在离心制动蹄的内表面设置与棘轮相匹配的棘爪。其机构如图(4-9)所示, 1-棘爪 2-行星轴 3-制动凸台 4-棘轮图4-9 棘轮和棘爪示意图这就是所设计的投影幕的减速定位机构。投影幕布的最下面是拉管,幕布的最上面联接在转管中。我们操控电脑,告诉幕布要上升。扭力弹簧就会工作,幕布就能缓缓上升。打开塑料保护壳,我们就能发现,隐藏在里面的转管,他会转动,然后幕布会绕在转管的上面,幕布就能回收起来 。我们设计机构的传动比是1:63。因为在设计上止动棘轮有10个齿,离心式得到制动蹄作用的有5个齿;离心式制动蹄有两个,并且在设计上要求旋转对称分布,这样投影幕布就能在任何位置实现定位的功效,简单而高效。在图(4-11)上,我们设计出一种区别于传统定位机构:棘轮定位装置。我们先在在行星齿轮制动的固定架上相互对称的设置行星轴-10,然后在行星轴的上安装有离心制动蹄-11。再将棘轮-13安装在轴芯上。最后将有止动的凸台-26装在离心制动蹄的内表面上。当幕布下降时行星齿轮的固定架按顺时针方向来转动,自锁弹簧无法工作,不能起到自锁的作用。我们就要让棘轮和离心制动蹄的内表面上的制动凸台相互配合共同工作。要让离心的制动蹄无法起到制动的作用,自锁的弹簧绕自锁弹簧的轴芯转动,行星齿轮的停止加速。幕布受到外在作用力,慢慢张开。转管由于幕布的运动作顺时针的旋转。橡胶带动轮从而也更从相应的动作,行星不仅会由于减速箱的内齿轮的带动作用而进行加速运动。并且与减速箱内的制动鼓发生摩擦,产生幕布停止所需的制动力,使得离心式制动蹄在加速的离心作用下张开。我们为了让幕布停止下来,行星齿轮系统就得暂停,不然不能实现目的。设计在内表面上的止动凸台-26,卡在停止作用棘轮的齿中,离心制动蹄-11就会在自身重力的作用下绕行星轴-10转动,幕布能够实现定位的功能。如果我们想要使幕布向上回卷上升,扭力弹簧发挥作用带动转管做逆时针的转动,并带动行星齿轮整个系统进行加速运动。同时与制动鼓摩擦起到制动的作用,制动蹄张开。整个系统在扭力下运动。如果制动蹄的速度变化时,摩擦力会自行调节,从而达到接近均匀速度的效果。在图(4-12)所展示。本次设计将传动机构和定位机构合并组成减速定位的机构。因外观与实用的原因我们把传动机构和定位机构设置在减速箱的里面。在转管上用轴芯-14安装减速定位的机构。在减速箱体上盖上减速箱盖-1,固定用螺钉-15,在密封圈压套设置有两个密封圈2和16,挡圈-17在轴芯-14上,在轴芯上安装密封圈压套-3,自锁弹簧轴芯-4安装在轴芯上,自锁弹簧-18套在自锁弹簧轴芯上,自锁弹簧一端与行星齿轮固定架固定。设计上我们用三组行星齿轮组成传动机构。第一组有行星齿轮-7在行星齿轮固定架-6上面,减速箱体-5上的内齿轮-8与行星齿轮-7相互配合。为了将转动传递到制动机构,是通过行星齿轮组的变速传动。行星齿轮制动固定架-19和离心制动蹄-11组成了制动机构。行星轴-10被对称设置在行星齿轮制动的固定架上。行星齿轮制动固定架与行星齿轮配合,行星齿轮制动固定架被行星齿轮带动而转动。然后在轴上安装有离心制动蹄,作为制动鼓-22用减速箱体内表面。同时开一个注液口-23在减速箱体上,我们可以通过注液口向减速箱体注入冷却液。轴芯起固定轴作用,通过密封件-20和螺丝-21密封。本机构安装在投影幕的两端或扭力弹簧的尾部,在轴芯-14上安装自锁弹簧轴芯和止动棘轮-13。当幕布上升完毕后,止动凸台将会卡住止动棘轮齿,扭力弹簧的扭力就无法发挥作用,所以幕布不会因长期受到拉力的作用,而形成很多条的褶皱弯曲的痕迹。符合我们的设计预期,达到我们想要的效果,设计简单而又实用。1-减速箱盖 2-密封圈 3-密封圈压套 4-自锁弹簧轴芯 5-减速箱体 6-第一组行星齿轮固定架 7- 行星齿轮 8-内齿轮 10-行星轴 11-离心制动蹄 12-橡胶带动轮 13-止动棘轮 14-轴芯 15-螺钉 16-密封圈 17-挡圈 18-自锁弹簧 19-行星齿轮制动固定架 20-密封件 21-螺丝 22-制动鼓 23-注液口图4-10投影幕减速定位机构总示意图图4-11 棘轮定位装置10-行星轴 11-离心制动蹄 13-止动棘轮 26-止动凸台图4-12 棘轮减速装置总结本次设计主要是根据现有的成熟的投影仪减速定位技术,随着时间的流逝,设计技术也在不断的提高,现在出现了很多新的设计方案,为以前的难题提供了新的解决方案。但设计仍然具有两个基本要求:1.设计的产品,其质量要达到产品设计的要求,2生产时所消耗的人力及物力要最少。只有达到这两个要求,才能说该产品的质量优秀,公司效益好。本实用新型投影幕减速定位机构属于投影屏幕领域,不改变外观,只在转动的管中加入一些结构,从而达到想要的效果。本设计机构简单,使用方便,能够解决幕布回卷撞击外壳的问题。成本低廉,安装也方便,小的改进能够有很大的作用。这样,投影的幕布,就不会受到力的作用了,也就不会有褶皱了。延迟产品的使用寿命。致谢在这次毕业设计中,老师给了我许多的帮助和建议。从最初的题目选定,开题报告,到最终的定稿,每一步,每一个环节,老师都悉心指导,严格要求。在这里,向老师表示诚挚的谢意。另外,在论文撰写的过程中,向给予我帮助和建议的老师、同学同样表示谢意。在这次设计过程中,我在图书馆和网上查阅了相关的资料,向老师同学请教一些问题。与此同时,我学到了许多相关的知识,对自己的能力也是一种提升。为我今后的学习和工作,树立了信心。经过几个月的努力,论文最终完成了,心中十分喜悦。但仍存在许多不足之处,不能做到尽善尽美。但在设计过程中,所学到的知识和经验,会让我受益终身。通过本次的设计,我查阅了许多相关的行业资料和书籍,了解到了该行业的发展现状及未来的发展趋势,了解了一些例如减速定位、激光雕刻、一体化复合加工等先进技术。这扩展了我的专业视野范围,为将来的学习有着重要的影响。以前总以为自己能力足够了,完成论文应该很容易。然而,当自己开始设计的时候,各种问题就接踵而至。这时候发现了自己知识面太过狭窄,好多方面欠缺严重。比如专业知识不够扎实,画图能力太差,语言组织能力不好。另外,这个减速定位机构以前没有接触过,对自己来说也是一种挑战。全新的领域,需要自己重头学起,自己多看书,多请教老师同学。在这过程中,我懂得做人不能眼高手低,踏踏实实,做好每一步,学好每一个环节。遇到困难,努力克服,必要时可以请教老师和同学,放低姿态,虚心学习。设计过程中,总会遇到许许多多的问题,但当完成时,内心还是很开心的。这段时间,我懂得了一些道理。设计的东西要有实际的价值,还要节约成本,尽可能达到预期的设计目标。自己设计的东西,还要简约实用,不然自己的设计就没有太大的意义。我们要在设计中发现问题,解决问题,这样,自己的能力也会得到提升。经历了这次毕业设计,我明白了学习是一个长期积累的过程,不能一口吃成个胖子,需要脚踏实地。在以后的工作、生活中,我们都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。最后,再次感谢各位同学和老师对我的帮助。参考文献1濮良贵、陈国定、吴立言.机械设计(第九版)M.北京,高等教育出版社,2013.52孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理(第八版)M.北京,高等教育出版社,2013.53黄建求.机械技术制造基础(第二版)M.北京,机械工业出版社,2011.64周开勤.机械零件手册(第五版)M.北京,高等教育出版社,20015徐灏.机械设计手册M.北京,机械工业出版社,2000.66龚溎义.机械设计课程设设计指导书(第二版)M.北京,高等教育出版社,2011.87戴枝荣、张远明.工程材料(第三版)M.北京,高等教育出版社,2014.128陈宏钧.实用机械加工工艺手册M.北京,机械工业出版社,2004.89周开勤.机械零件手册S.北京,高等教育出版社,200110许梅等.曲轴连杆轴颈的随动磨削M.山东内燃机,2004.311王茂元.机械制造技术M.北京,机械工业出版社,200112郑志祥、刘天一.机械零件M.上海,高等教育出版社,199213张策.机械原理与机械设计M.北京,机械工业出版社,200442
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