一、技術(shù)領(lǐng)域:

為了提高同學(xué)們對機(jī)械原理課程的理解,增強(qiáng)齒輪傳動機(jī)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(jī)構(gòu)，該機(jī)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(jī)構(gòu)可以展現(xiàn)行星輪系、差動輪系等機(jī)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（傳動比最大可達(dá)361/1），整套機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，直觀透明，控制容易，傳動平穩(wěn)。   

二、研究背景及意義:

機(jī)械原理課程是大學(xué)機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的目的是為了幫助機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)）共可展現(xiàn)12種傳動比關(guān)系。針對變齒機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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。