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哈工大机械原理大作业三齿轮第12题
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齿轮测速的发展与展望69
圆柱齿轮旋转速度检测系统设计；齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元；应用很早就出现了；床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平；传动及整个机械领域中的应用极其广泛；O.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150；达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒；齿轮是机械设备中重要的传动部件，随着工业自动化程；生产对齿轮转速的测量也提出了越
圆柱齿轮旋转速度检测系统设计齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数O.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。齿轮是机械设备中重要的传动部件，随着工业自动化程度的不断提高，工业生产对齿轮转速的测量也提出了越来越高的要求；另外，许多转轴转速的测量都是通过安装测速齿轮来实现的。因此设计一个简便实用、高精度的齿轮测速系统有着重要的实用价值。1.1课题研究目的齿轮转速对齿轮传动接触疲劳寿命影响通过热弹流润滑数值计算,分析了齿轮转速对齿轮传动接触疲劳寿命的影响。研究结果表明:在一定的工况条件下,提高齿轮转速有利于延长齿轮传动的接触疲劳寿命;然而,当齿轮转速超过一定值时,疲劳寿命随转速的提高不增反降。这一研究结果对国际齿轮强度计算标准中所荐速度系数的适用范围提出了质疑。齿轮传动是机械传动中最重要的传动形式之一。齿轮传动常见的失效形式有齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形等,这些失效形式均与齿轮传动的润滑性能息息相关,而齿轮转速又是影响润滑性能的重要因素。
《机械工程与自动化》2010年05期） 齿轮传动是靠轮齿的啮合来传递运动和动力的,轮齿失效是齿轮传动常见的失效形式。齿面常见的失效形式有齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形等。理论和实践均表明,轮齿失效与齿轮润滑戚息相关,而齿轮润滑又与齿轮转速密不可分。所以,探讨齿轮转速对齿轮传动接触疲劳寿命影响是必要且可行的。《 太原理工大学》2010年齿轮转速对齿轮工作箱工作效率的影响此外，齿轮转速也会在很大程度上影响齿轮箱的工作效率。 随着近代工业技术的高度发展,齿轮箱正朝着高速高效和强力方向发展,传动系统传递的功率不断增大,齿轮转速不断加快,使得振动和噪声问题更加尖锐突出。齿轮箱的噪声水平可以从客观上反映其工作状态,因此,噪声可作为齿轮箱运行状态监测的重要指标;同时,随着环境噪声标准的提高,厂家也更加注重齿轮箱出厂前的噪声检测,因此,研究齿轮箱的振动和噪声显得尤为必要。《大连理工大学》2009年 齿轮转速对系统噪声的影响齿轮转速和系统的噪声有着密切的关系。的车辆是现代生活最常用的交通工具,也是影响最大的噪声污染源,因此必需控制车辆噪声。齿轮在低速运转时,噪声并不大,但随着转速的提高,噪声急剧增加,于是就变成车辆的主要噪声源之一。控制齿轮噪声,对降低车辆噪声具有非常大的价值。高速齿轮噪声的主要产生机理在于交替啮合时的轮齿冲击,而产生轮齿冲击的根源在于轮齿受力变形破坏了理论啮合关系。《重庆大学》2008 齿轮转速对齿轮传动系统的影响齿轮转速也会影响齿轮传动系统的功能性。齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和失效必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。因此，在齿轮传动系统的振动信号中，蕴涵有它的健康状态(失效与否)信息，监测和分析振动信号自然就可以预测齿轮和齿轮传动系统的失效。《哈尔滨工业大学》2006 齿轮转速也是影响空间齿轮磨损的因素随着空间技术的发展,机械部件的寿命成为空间技术中急需解决的问题之一。齿轮机构作为重要的传动机构在空间飞行器中具有广泛的应用,研究空间齿轮磨损的产生条件与抑制措施,从而提高空间齿轮机构工作的可靠性与寿命具有重要的理论意义和实际意义。齿轮接触应力是齿轮磨损的主要影响因素。本文以真空环境中工作的齿轮机构为例,进行空间齿轮的热力耦合接触分析,并进行热真空实验,验证热力耦合接触分析的结果。 本文基于Hertz接触理论,建立齿轮接触应力沿啮合线变化的数学模型。通过MATLAB?编程形成一套数值计算方法,数值求解了齿轮啮合过程中接触应力沿啮合线的分布规律,为分析齿轮接触区温度奠定基础,并分析了负载转矩、齿形角和齿宽对齿轮接触应力的影响。同时,对比数值计算得到的齿轮接触应力与有限元接触分析得到的齿轮接触应力,以验证有限元接触分析模型的正确性。 基于Block闪温理论,建立齿轮啮合过程中接触区瞬时温升沿啮合线变化的数学模型,数值求解了齿轮啮合过程中接触区瞬时温升沿啮合线的分布规律,作为热力耦合接触分析时的边界条件,同时分析了转矩、转速、滑动摩擦系数以及齿形角对齿轮接触区瞬时温升的影响。然后将空间齿轮热力耦合接触分析所得结果与不考虑温度边界条件下的接触应力进行对比,分析接触区温度对接触应力的影响。 进行了空间齿轮机构热真空实验,测量实验前后每个齿轮的重量,考察齿轮的磨损情况。采用扫描电镜分析了空间齿轮在真空环境下的磨损形式,同时分析了齿轮轮齿在齿顶、节圆附近以及齿顶和节圆之间的磨损程度。根据齿轮磨损程度与接触应力的对应关系,验证热力耦合接触分析的结果。
《哈尔滨工业大学》2010 1.2 课题研究意义转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。因此，本课题的目的是：对各种测量转速的基本方法予以分析，针对不同的应用环境，利用80c51系列单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因，为今后的实际使用提供借鉴。并从实际硬件电路出发，分析电路工作原理和软件流程，根据仿真情况提出修改方案和解决办法。课题以单片机为中心，设计的全数字化测量转速系统，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。其可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的诲多场合。如车辆的里程表、车速表等。其次该转速测量系统由于采用全数字化结构，因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接，实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。并且，几乎不需做很大改变直接就能作为单独的使用产品。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。 1．2转速测量在国民经济中的应用转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，但转速测量系统作为普遍的应用在国民经济发展中，有重要的意义。下面列举二例加以说明。转速测量的方法有很多，根据工作原理可分为计数式、模拟式、同步式。计数式方法是用某种方式读出一定时间内的总转数；模拟式方法是测出由瞬时转速引起的某种物理量的变化；同步式是用利用已知的频率与旋转体的旋转同步来测量转速，根据不同的转换方式，测试方法参看表1―1所示。 一般的转速测试可用机械式转速表、发电机式转速表以及频闪式测速表，但在有些情况下，其测量精度，瞬时稳定度不能满足更高的要求，因此，在测量方法和传感器的选择上显得尤为重要。常用的传感器种类有光电传感器、电磁式传感器、电容式传感器等，而测量方法上有测量转速周期、转速频率等。 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速。转速测量方法分为模拟式和数字式两种,模拟式采用测速发电机为检测元件,得到的信号是电压量,而数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能/ 价格比的单片机的涌现,转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字法,智能化微电脑式代替了一般机机械式或模拟量结构。本文介绍一种用89C51 单片机实施低速转速(如测量卷扬机的瞬时转速) 的测量方法。 在工程实际中, 经常遇到各种需要测量转速的场合, 如机床主轴、发动机、电动机、卷扬机等旋转设备的测试、运转和控制中, 有时还需要将转速显示出来, 测速环境和精度要求不同相应的测量方法也不同。转速测量方法分为模拟式和数字式两种, 模拟式应用测速发电机为检测元件, 获取的信号为电压量;数字式常采用光电编码盘、霍尔元件等为检测元件得到的是脉冲信号。但是利用光电编码盘测转速对环境要求很高, 如果粉尘、油污比较严重, 将大大降低测量的可靠性。用霍尔元件测速可以避免上述不足, 但是霍尔元件的温度稳定性较差, 一般还需要把高磁场强度的磁钢安装在被测轴或齿轮上, 对它们的运转会产生一定的影响。其输出信号对测量间距非常敏感,因此对安装的要求较高(测量间距小于几个毫米) 。本文介绍一种新的数字式转速测量法, 它能够克服上述各项缺点。该方法是基于铁质齿轮的轮齿、齿谷转过测试点时, 使该处的地磁场强度发生变化的原理,利用高灵敏度磁阻传感器探测该变化进行的。齿轮的每个轮齿经过磁阻传感器时, 都使其产生一个输出信号, 处理后转变为输出脉冲, 由单片机系统读入该脉冲并计数处理为转速数据, 经四位LED 显示。本设计方法对被测系统无任何影响, 适用多种工作环境, 特别是在轴或齿轮运转的同心度较差、灰尘及油污较严重的场合测转速更具优势。 2. 齿轮转速测量方法综述转速是能源设备与动力机械性能测试中一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的。转速测量的方法很多，测量仪表的型式也多种多样，其使用条件和测量精度也各不相同，根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量仪表与非接触式转速测量仪表。依照显示方式又可分为：模拟方式和数字方式。传感器是一个系统必不可少的元件，传感器的性能在很大程度上决定了系统的整体性能。目前用于转速测量的方法主要有以下四种：机械式转速表、测速电机、光电式传感器、磁电式传感器。 3. 齿轮转速测量方法综述转速是能源设备与动力机械性能测试中一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的。转速测量的方法很多，测量仪表的型式也多种多样，其使用条件和测量精度也各不相同，根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量仪表与非接触式转速测量仪表。依照显示方式又可分为：模拟方式和数字方式。目前用于转速测量的方法主要有以下四种：机械式转速表、测速电机、光电式传感器、磁电式传感器。3.1. 机械式转速表常用的机械式转速表有离心式和钟表式。离心式转速表是利用旋转质量m所产生的离心力F与旋转角速度成比例这原理而制成的测量仪表。测量时（如图），转轴随被测轴一起旋转，m所产生的离心力F的大小由下式决定：。使用中，只要将转速表旋转轴顶在被测轴旋面上靠摩擦力的带动便可工作，直接读出转速。这种方法的测速范围在30～20000r／min ，测量精度为±1％。圆锥形离心转速表原理钟表式转速表的工作原理则是利用在一定时间间隔内，记录下旋转轴转过的圈数来测量转速。它所测的是某段时间内的平均转速值，这种转速表测速范围可达l0000r/min，测量精度为±0.1％~0.5％。它的使用方法同离心式转速表相同。机械式转速表的优点是体积小、价格便宜、并能保证一定的测量精度，故应用比较广泛。但由于它的测量方式为接触式，在测量中会消耗轴的部分功率因而使用范围受到一定限制。而且，其适用于工作空间较小的小齿轮转速测量场合。3.2. 测速电机测速发电机分为直流和交流两种。其原理是当一个线圈在磁场中旋转并切削磁力线时，其感应电势正比于它的转速。测量时使发电机与被测轴同步旋转，对转速的测量就转化为对电压信号的测量，其转速显示部分采用电压表。测速发电机精度约为1％～2％，测速范围在10000r/min以下。测速发电机在瞬变转速的测量中有反应快、信号易于采集记录等优点。但其使用时易受环境温度、湿度及电方面的干扰影响，并且要吸收掉被测旋转轴的一部分功率，因此在一般稳定转速测量中用的不多。 3.3. 光电式传感器光电式传感器是利用某些金属或半导体物质的光电效应制成的。当具有一定能量的光子投射到这些物质表面时，具有辐射能量的微粒将透过受光物质的表面层，赋予这些物质的电子以附加能量，或者改变物质的电阻大小，或者产生电动势，从而实现了光电转换过程。光电式传感器的优点是测速范围可达每分钟几十万转，且对被测旋转体无干扰。但其局限性在于，由于受条纹最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制, 测量精度不能保证, 所测转速值和电磁式一样为两个计数脉冲间距的平均值。而且在一些场合下，由于测量空间位置的限制，使用成品光电转速传感器并不方便。 3.3.1. 光电转速计光电转速计分为反射式和透射式两大类，它们都是由光源、光路系统、调制器和光电元件组成的。调制器的作用是把连续光调制成光脉冲信号，它可以是一包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、中学教育、应用写作文书、行业资料、生活休闲娱乐、齿轮测速的发展与展望69等内容。　
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