YUY-DCY電動(dòng)輪系傳動(dòng)特性演示及效率測試系統

一、電動(dòng)輪系傳動(dòng)特性演示及效率測試實(shí)訓設備技術(shù)領(lǐng)域 
該套系統以復合輪系傳動(dòng)演示機構為設計基礎，在其上添加電氣設備，在擁有復合輪系傳動(dòng)演示機構所有功能的基礎上，能夠自動(dòng)測試和顯示2K-H行星機構（正號機構、負號機構）的傳動(dòng)特性和傳遞效率。此外，能夠測試定軸輪系、2K-H行星機構、差動(dòng)輪系、變齒機構的運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性參數。 
二、電動(dòng)輪系傳動(dòng)特性演示及效率測試實(shí)訓設備研究背景及意義 
機械原理、機械設計是大學(xué)機械、機電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心技術(shù)基礎課，對于培養學(xué)生的機械設計創(chuàng )新意識、分析及解決問(wèn)題的能力具有重要的作用。輪系結構形式多樣，運動(dòng)復雜，包括定軸輪系、行星輪系、差動(dòng)輪系、周轉輪系和復合輪系傳動(dòng)等。學(xué)生在學(xué)習時(shí)感覺(jué)齒輪構件空間運動(dòng)關(guān)系十分抽象難懂，教師在理論教學(xué)時(shí)，多有輪系構架運動(dòng)理論闡釋分析和相關(guān)公式推導計算，鮮有齒輪系統、行星輪系、差動(dòng)輪系、周轉輪系和復合輪系有機結合的實(shí)驗模擬演示系統，因而，非常不利于課堂理論教學(xué)的開(kāi)展和學(xué)生對于輪系理論知識的理解與掌握。 此外，由于輪系具有傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比變化范圍大，設計容易，結構緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展和應用極為廣泛，但是關(guān)于輪系運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究測試的相關(guān)實(shí)驗設備卻極為少見(jiàn)，阻礙了輪系的相關(guān)理論研究和實(shí)際產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。  
三、系統方案設計 
該測試系統能夠提供輪系傳動(dòng)特性演示和功率、效率測試，能夠直觀(guān)的展現行星輪系、差動(dòng)輪系的運動(dòng)學(xué)特點(diǎn)以及在不同輸入狀態(tài)下輪系的傳動(dòng)效率和功率傳遞形式。 輪系測試系統的整體結構：輪系傳動(dòng)特性測試系統包括底板和分別設置在底板上的支座a和支座b，支座a中設置有太陽(yáng)輪軸，太陽(yáng)輪軸一端固定連接太陽(yáng)輪輸入齒輪、另一端連接內外齒圈和太陽(yáng)輪，太陽(yáng)輪輸入齒輪與第二步進(jìn)電機連接，內外齒圈與第三步進(jìn)電機連接，支座b中設置有行星架連接軸，行星架連接軸一端固定連接行星架輸入齒輪c、另一端依次固定行星架輸入齒輪b和行星架輸入齒輪a并與行星架連接，行星架輸入齒輪c與*步進(jìn)電機連接，行星架兩端固定有行星少齒齒輪和行星架齒輪，行星架兩端還分別通過(guò)行星架齒輪軸連接行星齒輪，2個(gè)行星齒輪同時(shí)與太陽(yáng)輪和內外齒圈內齒嚙合。 設計特點(diǎn)：底板上設置有T型槽，支座a和支座b分別通過(guò)螺栓固定在T型槽中。 支座a與太陽(yáng)輪軸之間設置有支座軸承，太陽(yáng)輪軸與內外齒圈通過(guò)齒圈軸承相連接，太陽(yáng)輪軸與太陽(yáng)輪為花鍵連接，太陽(yáng)輪輸入齒輪與太陽(yáng)輪軸之間設置有擋圈。太陽(yáng)輪輸入齒輪與第二步進(jìn)電機輸入齒輪嚙合，第二步進(jìn)電機輸入齒輪與第二步進(jìn)電機連接，第二步進(jìn)電機通過(guò)第二步進(jìn)電機支架固定在底板上；第二步進(jìn)電機輸入齒輪還與第二編碼器輸入齒輪嚙合，第二編碼器輸入齒輪與第二編碼器連接，第二編碼器通過(guò)第二編碼器支架固定在底板上。內外齒圈外齒與第三步進(jìn)電機輸入齒輪嚙合，第三步進(jìn)電機輸入齒輪與第三步進(jìn)電機連接，第三步進(jìn)電機通過(guò)第三步進(jìn)電機支架固定在底板上；第三步進(jìn)電機輸入齒輪還與第三編碼器輸入齒輪嚙合，第三編碼器輸入齒輪與第三編碼器連接，第三編碼器通過(guò)第三編碼器支架固定在底板上。 支座b與行星架連接軸之間設置有軸承。 行星架輸入齒輪c與*步進(jìn)電機輸入齒輪嚙合，*步進(jìn)電機輸入齒輪與*步進(jìn)電機連接，*步進(jìn)電機通過(guò)*步進(jìn)電機支架固定在底板上；*步進(jìn)電機輸入齒輪還與*編碼器輸入齒輪嚙合，*編碼器輸入齒輪與*編碼器連接，*編碼器通過(guò)*編碼器支架固定在底板上。 行星少齒齒輪與行星架輸入齒輪b嚙合，行星架齒輪與行星架輸入齒輪a嚙合，行星少齒齒輪、行星架齒輪和行星架輸入齒輪c外分別設置有擋圈。 太陽(yáng)輪與支座a、內外齒圈與支座a、行星架輸入齒輪c與支座b、行星少齒齒輪與行星架、行星架齒輪與行星架、行星齒輪與行星架齒輪軸間分別設置有銷(xiāo)軸。 底板上還固定有微控制器，微控制器分別與液晶顯示屏和穩壓器連接，微控制器分別通過(guò)模數轉換器與*編碼器、第二編碼器和第三編碼器連接。 本機構通過(guò)內外齒圈將太陽(yáng)輪的驅動(dòng)和齒圈驅動(dòng)分為2個(gè)，通過(guò)銷(xiāo)軸限制太陽(yáng)輪、內外齒圈或行星架的周向轉動(dòng)，即可實(shí)現不同的運動(dòng)形式，行星齒輪和行星架安裝采用對稱(chēng)布置方式，使得輪系運動(dòng)更加平穩可靠，有利于行星變齒機構大傳動(dòng)比、高轉速機構特性的實(shí)現；采用步進(jìn)電機驅動(dòng)，使得輪系可以高速運轉、快速響應；采用編碼器采集輪系旋轉構件轉速，轉速采集更加準確可靠該演示系統控制簡(jiǎn)單，齒輪定位可靠，精度高，振動(dòng)小，操作方便，加工成本低廉，空間尺寸合理，結構小巧，適合大量造并推廣應用。 
四、系統功能 
1、該系統具有復合輪系傳動(dòng)演示機構的所有功能，能夠實(shí)現輪系的15種傳動(dòng)形式。 
2、行星架、太陽(yáng)輪、內外齒圈的速度直接、清晰的顯示在液晶顯示屏上，而且在不同輪系轉化調節參數過(guò)程中，各操作過(guò)程的各項數據實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示與理論傳動(dòng)比形成對比。 
3、整體尺寸及結構布局設計合理，加工成本低廉，結構小巧，并且能夠實(shí)現多種輪系的運動(dòng)，對于加深學(xué)生理論的理解和提高動(dòng)手能力具有很高的實(shí)用價(jià)值，適合大量制造并推廣應用。 
4、若將編碼器換成扭矩傳感器，可以進(jìn)行輪系傳動(dòng)效率、傳動(dòng)功率測試?？梢詼y試不同輸入形式下輪系的功率分匯流形式及其效率，進(jìn)行相關(guān)輪系傳動(dòng)機理的科學(xué)研究。 
五、實(shí)驗項目（可實(shí)驗15種、下面舉例10種） 
1、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式一固定件為雙聯(lián)齒輪，雙聯(lián)齒輪兩齒數相差1個(gè)，分別為=19，=18，在行星架驅動(dòng)軸上可做軸向移動(dòng)，將行星架，太陽(yáng)輪，內外齒圈中其中的任意一個(gè)部件作為輸入端，另外兩個(gè)作為輸出端，此時(shí)展示的是變齒機構的輸入輸出。
2、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式二雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），行星架輸入，太陽(yáng)輪輸出。將手柄安裝在行星架驅動(dòng)軸上，由手柄驅動(dòng)行星架驅動(dòng)軸，使行星架為輸入端，太陽(yáng)輪作為輸出端，傳感器將行星架和太陽(yáng)輪的轉過(guò)的圈數顯示出來(lái)，即可得到相應的傳動(dòng)比參數。
3、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式三雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），行星架輸入，太陽(yáng)輪輸出。具體實(shí)施方式同輪系輸出方式7。
4、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式四雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），齒圈輸入，行星架輸出。將手柄安裝在內外齒圈驅動(dòng)齒輪軸上，由手柄驅動(dòng)內外齒圈驅動(dòng)齒輪，帶動(dòng)其他的齒輪轉動(dòng)，使內外齒圈作為輸入端，此時(shí)行星架作為輸出端，傳感器將內外齒圈和行星架的轉過(guò)的圈數分別測出由計數器顯示出來(lái)，即可得到相應的傳動(dòng)比參數。
5、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式五雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），齒圈輸入，行星架輸出。具體實(shí)施方式同輪系輸出方式9。
6、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式六雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），行星架輸入，齒圈輸出。將手柄安裝在行星架驅動(dòng)軸上，由手柄驅動(dòng)變齒機構齒輪軸，使行星架轉動(dòng)，帶動(dòng)其他的齒輪轉動(dòng)，將行星架作為輸入端，內外齒圈作為輸出端，傳感器將內外齒圈和行星架的轉過(guò)的圈數分別顯示出來(lái)，即可得到相應的傳動(dòng)比參數。
7、行星輪系（帶變齒機構）的傳輸方式七雙聯(lián)齒輪固定，行星架齒輪與雙聯(lián)齒輪 嚙合（銷(xiāo)軸將變齒機構支座和雙聯(lián)齒輪連接），行星架輸入，齒圈輸出。具體實(shí)施方式同輸出方式11。 8、差動(dòng)輪系的輸入輸出方式八讓機構中的所有部件都處于自由狀態(tài)，此時(shí)無(wú)固定件，當同時(shí)任意選擇其中的2個(gè)端口作為輸入口，另一個(gè)為輸出端口，則此時(shí)展示的為差動(dòng)輸入。
9、差動(dòng)輪系的輸入輸出方式九無(wú)固定件，選擇太陽(yáng)輪和齒圈為輸入端，兩輸入端轉向可相同或者反向，行星架作為輸出端，傳感器將其三者轉過(guò)的圈數顯示出來(lái)，即可得到其相應的傳動(dòng)比關(guān)系。
10、差動(dòng)輪系的輸入輸出方式十無(wú)固定件，選擇太陽(yáng)輪和行星架為輸入端，兩輸入端轉向可相同或者反向，內外齒圈作為輸出端，傳感器將其三者轉過(guò)的圈數顯示出來(lái)，即可得到其相應的傳動(dòng)比關(guān)系。 
六、主要參數： 
1、輸入電壓：AC 220±7%50HZ 
2、步進(jìn)電機：3臺編碼器：3臺液晶顯示屏：1臺 
3、外形尺寸：長(cháng)780*寬550*高1100