汇流行星排污染耐受度试验台设计毕业设计论文

1北京信息科技大学毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目：汇流行星排污染耐受度实验平台设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计 学生姓名： 黄颢 班级/学号 2015070003指导老师/督导老师： 起止时间： 2摘 要这个实验研究调查了行星齿轮组在一定负载功率下一些关键组件，零部件以及齿轮方面的损耗，是在不同油品的情况下进行的。以此展开了关于齿轮，轴承的工作能力及机械特性的系统探索。因此特别设计一下试验台供试验完成与进行。我相信该研究对我国整体机械设计水准的提高并对推动我国机械产业的发展存在重要意义。本论文需要对行星齿轮排这一结构以及该类结构变速箱，油液标准方面的知识，相关必要设备例如测功机，电动机，转速转矩传感器等的相关学习了解各个设备的功能，原理，进而清楚怎样简洁直接的把平台设计出来，其中也要仔细考虑到台子的成本，是个较为综合的设计题选。专用测试装置被开发用于在宽范围的速度下在各种硬件配置下在负载条件下配合行星齿轮排。提供给齿轮组的扭矩被测量为自旋扭矩损失。通过测功机加载，点击提供动能，由转速转矩传感器测量的数值，和测功机的转矩以及相对加载的数值记录成表，并绘制机械特性曲线，用以该实验研究。在试验中主要研究太阳齿轮的损耗，行星轮的损耗，载体组件的拖曳损耗，滚针轴承的磨损情况，太阳行星和环形齿轮的凹陷损失，行星啮合，粘性行星轴承损失和由于由载体的旋转引起的离心力造成的行星轴承损失。测试相同齿轮组的变化，并且比较来自这些测试的结果以估计和排序。关键字行星齿轮组 ; 负载 ; 磨损 ; 测功机加载 ; 齿轮啮合 ; 轴承粘性功率损失3AbstractThis experimental study investigates the loss of some key components, components, and gears for the planetary gears at a given load power, in the case of different oils. In order to start on the gear, bearing the ability to work and mechanical characteristics of the system to explore. So the design of the test bench for the completion of the test and carried out. I believe that the study of Chinas overall mechanical design standards to improve and promote the development of Chinas machinery industry is important.This paper needs to understand the structure and principle of each device, such as dynamometer, motor, speed torque sensor and so on, to understand the structure and principle of each kind of equipment, such as dynamometer, motor, And then clearly how to design a simple platform directly, which also carefully consider the cost of the table, is a more comprehensive design topics.Dedicated test devices have been developed for mating planetary gears under load conditions in a wide range of hardware configurations under a wide range of speeds. The torque supplied to the gear set is measured as a spin torque loss. Loaded by dynamometer, click to provide kinetic energy, the value measured by the speed torque sensor, and the torque of the dynamometer and the relative loading values are recorded in a table and the mechanical characteristic curve is drawn for the experimental study. The loss of the sun gear, the loss of the planetary gear, the drag loss of the carrier assembly, the wear of the needle roller bearing, the loss of the sun planets and the ring gear, the meshing of the planets, the loss of the sticky planetary bearing, and the rotation due to the carrier Caused by the centrifugal force caused by the loss of planetary bearings. Test the changes of the same gear set, and compare the results from these tests to estimate and sort.Key words: planetary gears; Load; Wear and tear; Load of dynamometer Gear mesh Bearing viscous power loss 4目录摘要 .2Abstract.3第一章 概述 .51.1 课题背景意义 .61.2 国内外对汇流行星污染耐受度的研究 .71.2.1 行星齿轮传动技术研究现状 .71.2.2 油液中杂质含量指标 .71.2.3 油液污染度的表示方法 .81.3 汇流行星污染耐受度平台结构原理 .101.4 汇流行星污染耐受度实验台变速箱的特点 .111.5 汇流行星排污染耐受度实验台设计的设计要求以及设计目标与成果 .111.5.1 设计要求： .111.5.2 设计目标 .121.5.3 设计成果 .12第二章 实验平台的整体结构和原理 .132.1 液压泵的介绍 .152.2. 液压系统的原理与用途 .152.3 冷却系统的原理 .162.4 动力系统的设计 .162.4.1 电机的介绍 .162.4.2 电机的选择 .182.4.3 电机技术参数： .192.4.4 西门子电机 1PH8 的优点： .19第三章 传动部分的设计 .213.1 变速箱方案 .213.2 变速箱传动比的设计 .213.3 变速箱齿轮的设计 .223.3.1 定轴齿轮的设计 .223.4 齿轮的校核 .243.5 轴的设计 .263.5.1 输入轴的设计 .263.5.2 输出轴的设计 .283.5.3 轴的校核 .29输入轴的校核 .29输出轴的校核 .323.6 行星轮系设计及验算 .34装配条件的验算 .34第四章 其他设备的选择 .354.1 传感器的选择 .354.1.2 转矩测量基本原理 ： .364.2 负载加载设备的选定 .375总结 .39参考文献 .41汇流行星排污染耐受度试验台设计6第 一 章 概 述今 天 ， 中 国 军 用 装 备 水 平 已 经 可 以 依 靠 自 身 实 力 开 发 出 系 统 的 各 类 不 论 是 一 般 用 途 还是 特 殊 用 途 的 优 秀 装 备 ， 并 且 呢 ， 成 功 的 应 用 在 了 各 类 车 辆 上 ， 并 且 取 得 了 优 越 的 成 果 。今 天 更 多 更 多 的 新 式 装 甲 车 辆 已 经 采 用 的 综 合 传 动 装 置 被 渐 渐 推 向 了 实 验 室 ， 那 么 合 理 维护 和 科 学 使 用 便 称 为 目 前 面 临 的 新 的 标 题 ， 所 以 对 综 合 传 动 装 置 的 磨 损 以 及 性 能 的 状 况 的检 测 就 变 得 越 来 越 重 要 。 随着机械技术的进步，传动结构的更新换代，综合传动装置传递功率中它的密度已经变大，让各个摩擦副的的磨损变得愈加严重，进而影响其传动效率和使用寿命。实际使用经验表明，某些关键部件的损坏并非由于机械强度或刚度不足，而是由于温度过高、润滑条件恶化导致的机械摩擦副过早磨损。目前，磨损已成为制约综合传动装置可靠性提高的主要因素，研究并掌握其磨损规律已成为相关科研单位研究重点。研 究 综 合 传 动 装 置 磨 损 规 律 及 其 研 究 方 法 和 技 术 手 段 ， 对 各 磨 损 部 位 、 磨 损 机 理 和磨 损 特 征 进 行 分 析 ， 对 设 备 的 道 路 试 验 期 和 磨 合 期 磨 损 量 变 化 规 律 进 行 研 究 ， 随 后 指 出 较好 的 磨 合 实 验 的 手 法 与 方 式 以 及 相 应 的 指 标 ， 主 要 是 针 对 磨 损 量 来 进 行 。 从 而 能 够 实 施 监管 与 检 测 设 备 的 磨 损 状 态 、 反 馈 并 且 即 使 防 止 故 障 产 生 。 并 提 出 延 长 寿 命 、 减 小 磨 损 的 具体 措 施 ， 这 些 对 于 解 决 综 合 传 动 装 置 的 磨 损 问 题 、 提 高 我 军 装 备 质 量 和 可 靠 性 有 着 重 要 意义 。1.1 课题背景意义今 天 ,对 油 液 污 染 情 况 的 监 测 和 分 析 ,颗 粒 计 数 法 就 能 够 在 意 义 上 对 油 液 颗 粒 污 染 度 进 行 正 确 的 测 试, 然 而 遮 光 原 理 法 因 为 他 是 非 接 触 测 量 、 具 有 速 度 快 精 度 高 的 特 点 ， 称 为 了 此 类 测 量 中 的 很 受 欢 迎 的 方法 。 该 方 式 使 用 感 应 元 件 感 测 光 的 状 况 ， 从 而 进 行 箱 体 中 的 润 滑 油 的 颗 粒 状 污 染 物 的 状 况 的 测 定 。 这样 的 测 试 方 法 已 经 运 用 在 很 多 方 面 。 在 今 天 各 式 各 样 的 油 液 中 污 染 度 测 量 设 备 当 中 ， 更 多 国 家 的 优 秀组 织 也 都 开 发 出 了 相 应 产 品 ， 而 且 都 是 在 室 温 以 及 正 常 温 度 下 对 油 液 进 行 测 量 的 。 由 于 液 压 结 构 在 近 年 的 成 长 ， 一 些 LD 为 光 源 的 机 器 因 为 自 我 条 件 无 法 完 成 相 应 工 作 导 致 诞 生 了 红外 线 作 为 光 源 的 计 数 器 ， 以 致 更 加 开 拓 了 检 测 器 的 未 来 发 展 。行 星 齿 轮 排 在 运 转 工 作 时 的 磨 损 着 重 关 注 的 是 齿 轮 中 的 轴 承 以 及 齿 轮 和 轴 的 损 耗 情 况 。 现 阶 段 主要 有 有 限 元 法 、 油 液 分 析 技 术 法 及 基 于 振 动 信 号 等 研 究 手 段 。 其 中 有 限 元 法 手 段 的 汇 流 行 星 排 磨 损 研究 进 行 ， 主 要 是 我 国 陈 岚 等 人 运 用 ansys 类 软 件 进 行 动 力 仿 真 ， 受 力 分 析 等 工 作 ， 有 上 述 软 件 得 出 的 齿轮 所 受 负 载 状 况 以 模 拟 的 方 式 有 计 算 机 生 成 其 过 程 中 的 应 力 云 图 和 能 量 云 图 。 从 而 判 断 各 零 件 的 强 度是 否 合 格 ， 结 构 是 否 合 理 54。 通 过 研 究 其 在 工 作 中 的 污 染 物 的 程 度 以 及 对 部 件 的 影 响 ， 开 始 模 拟 油 液 中那 些 体 积 细 小 进 行 设 备 工 作 中 阻 碍 作 用 的 物 质 的 模 拟 。 以 油 液 所 形 成 的 所 能 达 到 的 最 小 的 水 平 高 度 ，阻 碍 类 物 质 的 直 径 和 工 作 轴 承 的 尺 寸 为 主 要 数 据 进 行 软 件 模 拟 测 试 ， 从 而 得 到 上 述 数 据 对 油 液 污 染 度汇流行星排污染耐受度试验台设计7所 产 生 阻 力 之 间 的 联 系 。 通 过 模 拟 显 示 ， 零 件 表 面 上 的 最 低 油 膜 厚 度 和 油 液 污 染 都 所 造 成 的 阻 力 是 成正 比关 系 的 ， 并 且 水 平 油 液 高 度 成 油 液 中 细 微 颗 粒 物 净 高 的 一 半 时 ， 摩 擦 力 降 至 接 近 零 出 。 说 明 油 液 所形 成 的油 膜 高 度 是 微 小 颗 粒 物 能 否 阻 碍 作 用 的 关 键 参 数 ； 同 时 ， 油 液 中 细 小 污 染 物 对 零 部 件 工 作 时 产生 的 阻 力 与污 染 物 径 直 高 度 成 正 比 ， 也 与 轴 承 中 的 滚 针 的 直 径 成 正 比 ， 然 而 该 过 程 中 ， 油 液 污 染 度 的 增 加 （ 也 就是 油 液 中 污 染 颗 粒 物 数 量 的 提 升 速 度 ） 与 之 成 反 比 。机械实验研究人员从油液当中的光谱图的特性以及数据的机械设备进行了类似 ansys 类的有限元软件模拟。通过模拟，得到设备无法运转的数据信息，由得到的数据对一些传动结构中的零部件无法完成工作目的的现象总结，计算。得到了传动装置主要是由于工作耗损导致了零件无用的结果与现象。通过数据模拟以及计算分析，并对两种方法的评估结果进行了分析与比较，并分析了不同失效阈值对可靠度及特征寿命评估的影响 60。1.2 国内外对汇流行星污染耐受度的研究1.2.1 行星齿轮传动技术研究现状行 星 排 齿 轮 结 构 在 目 前 不 管 是 大 功 率 高 速 度 需 求 还 是 低 速 高 扭 矩T， 都 被 推 广 应 用 并 取 得 良 好 效 果 。主 要 使 用 在 机 械 方 面 。 结 合 着 不 同 的 传 动 结 构 方 式 （ 蜗 轮 蜗 杆 ， 圆 柱 齿 轮 、 斜 齿 轮 等 ） 形 成 行 星 排 变速 箱 。 其 可 用 于 非 平 行 轴 的 运 动 ， 进 行 更 加 高 效 率 的 传 动 ， 是 集 各 类 结 构 优 点 于 一 身 ， 更 加 适 合 今 天环 境 的 设 备 。行 星 轮 传 动 机 构 由 于 其 自 身 特 点 可 以 适 应 各 种 功 率 ， 各 种 速 度 。 并 且 外 界 变 速 变 矩 机 构 配 合 可 以取 得 更 好 的 效 果 ， 是 全 球 机 械 行 业 研 究 演 进 的 黄 金 题 目 。（ 更 是 优 于 平 行 轴 的 齿 轮 机 构 ）行 星 齿 轮 机 构 的 特 点 ：一、占用空间较小，分量低，高效率，加载能力好。（1） 、分散功率：由于每个行星轮齿数与尺寸都一样，便可以在太阳轮的四周一齐分担所承受的载荷，降低 m。（2） 、具有内齿。提高了加载能力，减少了空间，结构紧凑。（3） 、由于各个齿轮在相同的轴线上进行传动，使得机构的传递长度变小。（4） 、传动稳定，抗干扰能力强。行星轮可以明显的增加工作时啮合齿数的数量，并且能够分担受力，使得旋转臂杆和齿轮免以承受不均匀载荷。那么在传动中，运动状态抗干扰，外界力的影响减少，使得传动安全性高。二、传动比高、传动效率高对传动形式与齿数的设计不同，当要求与需求重点是以传动为目的不以动力传动为目的时，汇流行星排污染耐受度试验台设计8可以使传动比达到上百至上千。三、传动效率高四、稳定性好1.2.2 油液中杂质含量指标油液中中每个体积的油液之中的微小体积颗粒状物质的数量，润滑油当中的阻碍润滑作用，反之提高阻力，增加摩擦的物质就是油液中的粒状杂质。因此油液当中颗粒状无关物质的含量程度要怎么测出来呢?请看下图 1.1。图 1.11.2.3 油液污染度的表示方法(1)质量级别杂质含量程度,每单元空间的油液当中具有的体积细小的沙状物质的重量,其用毫克每升表示。(2) 沙粒状杂质的含量程度,每单元空间的油液具有的细沙状物质的数量值，这当中分为部分颗粒物染度以及积累污染度。区域中沙状杂质含量程度 每单元空间中的油液在一定的区域当中的沙状杂质的含量。累计沙状杂质含量值 每单元空间中的油液所存在的比直径值大的颗粒状污染物的数量值（3） （3）NAS1638 污染度品级是根据 5 个数值区间内的单位空间