乘騎式草坪割草機行星齒輪變速器的設計【說明書+CAD+PROE】

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南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 王吉鋒 學 號： 060104261 (用外文寫) 外文出處： Department of Engineering Mechanics,US,Air force Academy 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文 行星齒輪組和自動變速器仿真設計課程 摘要:由于其獨特的能力,在一個非常緊的空間內(nèi)能提供各種各樣的齒輪傳動比，隨處可見行星齒輪系統(tǒng)應用于許多方面,從小型動力螺絲刀到汽車自動變速器。多功能的行星齒輪裝置的研究，經(jīng)常作為一個大學機械工程計劃的一部分。教材提供的典型地闡明了不同的行星齒輪組件之間是如何連接的。對行星齒輪裝置運轉(zhuǎn)和能力的理解，可提高使用實際硬件或模擬，顯示組件如何向彼此相對運動。美國空軍學院工程力學系已經(jīng)開發(fā)出了一臺計算機,用來模擬行星齒輪組和克萊斯勒42LE自動變速箱。所謂PG-Sim ,用動態(tài)模擬來補充靜態(tài)教科書的介紹。PG-Sim用于我們的很多課程中,評估數(shù)據(jù)清楚地顯示學生對其在視覺和互動功能的欣賞。在本文中，我們提交一份對PG-Sim的概述，然后描述如何模擬課件來更方便的了解行星齒輪系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：行星齒輪組，克萊斯勒42LE，PG-Sim，動畫的制作，課件 引言 行星齒輪組是一個巧妙的裝置,古羅馬人把它首先應用在天文學的電腦上。最初看到行星齒輪組在美國的使用是在美國汽車使用的開端。例如，杜里埃電力公司于1897年在變速器上使用了一個行星齒輪組[2]。此外，在1904年行星齒輪被應用于凱迪拉克3速，而且用于福特T型車2中很多年,直到1927年。1940年通用汽車Hydramatic 標志著第一次使用液力偶合器與4速高速行星結(jié)合，完全自動變速器[3]?！皷|西是如何工作的網(wǎng)站”（http://www.howstuffworks.com）闡明了“令人驚訝的傳動件”,行星齒輪組，是變速器的關(guān)鍵, 其它的部件都是幫助行星齒輪組做它的工作。所有自動變速箱依靠行星齒輪來傳遞功率和傳動裝置。 此外，行星齒輪系統(tǒng)還應用于許多其他領域,歸功于其獨特的能力在一個非常緊湊的空間內(nèi)可以提供多種齒輪傳動比。 行星齒輪組在大學的動力學和機械課程設計中被研究，通常在機械工程項目中被要求。自動變速器是一個其應用中很好的例子,每個人都對它很熟悉。事實上，參考[5] ,介紹了1940年Hydramatic作為單一全面的的研究案例，總結(jié)概括了他們的機械設計教科書。 對行星齒輪裝置的運轉(zhuǎn)和承載能力的理解，可提高使用實際硬件來顯示運動部件。此外，計算機模擬可以被自動變速器中輸入或反應端的花鍵,離合器遮住的行星齒輪部件可視化, 本文介紹一種利用計算機來模擬克萊斯勒42LE自動變速箱。仿真，稱為PG-Sim,用來行星齒輪的模擬，發(fā)展于美國空軍學院工程力學系。 PG-Sim降低了在實際變速器中單個行星齒輪傳動和復合行星齒輪組如何同時工作的理解。仿真應用于我們的機械設計，汽車技術(shù)，和動力學的課程中。只有傳動裝置被模擬;沒有控制系統(tǒng)或液力偶合器的演示。更多關(guān)于克萊斯勒42LE信息，請參閱貝特霍爾德和雷丁格SAE的文件[6]。 圖1. 用戶界面,逆向模擬表明,行星齒輪組是如何相互作用的 從教學的角度來看，PG-Sim增加了象征性到學習環(huán)境中。當與其他教學方法結(jié)合使用時，它促進了科爾布循環(huán)完成導航. PG-Sim中特殊的方式增強了學習的進程，以及評估數(shù)據(jù)表明了模擬在課堂上的作用,包含在下面詳細的說明中。仿真最初靈感來自于一個高級別的課程設計作為長學期任務的一部分來開發(fā)自動變速器教學演示課件。作者采取了軍校學生建議的方法。我們首先描述了模擬，然后討論它是如何協(xié)助行星齒輪傳動在實際變速器的設計。 模擬 模擬的目的是為了演示一個簡單的行星齒輪的運作過程，并闡明其在實際應用中的功用---自動變速器。模擬相對于僅僅提供一些介紹的教科書有很多的優(yōu)勢。一個主要的優(yōu)點是指PG-Sim是動態(tài)的，它顯示了移動部件。目前的教科書通常介紹傳輸線路圖，表明各部件是如何連接的，而不是它們的相對運動。此外，PG-Sim是互動的，高度可視化，并闡述了一個真實環(huán)境的應用。這些PG-Sim特征的具體的教學優(yōu)勢，將在下面更加詳細的討論。 圖1顯示了用戶界面，音頻視頻交錯（AVI）文件通過點擊某些特定命令按鈕而激活。其他陳列的命令按鈕為攝影專家聯(lián)合小組（JPEG格式）文件提供解釋，例如，齒輪運動學和克萊斯勒42LE傳輸，見圖2。在用戶界面的左下角的命令按鈕是用來激活簡單行星齒輪的模擬。一個行星齒輪組是由一個太陽輪和幾個行星齒輪組成的。這顆行星齒輪安裝在載體上。 學生可以檢查占支配的行星裝置運動的規(guī)律,見圖3。曾經(jīng)有模擬單一行星裝置的運轉(zhuǎn),用戶 圖2. 簡單行星齒輪組的運動學發(fā)展 圖3.行星齒輪組件規(guī)則 圖4. 簡單行星齒輪組模擬 選擇一個太陽輪,行星輪或行星架來驅(qū)動或推進齒輪,并且用另外一個不同的元件來驅(qū)動或輸出設備。第三部分，默認情況下，是持有或固定部分。根據(jù)用戶選擇不同的輸入和輸出部件,可以進行6個不同組合的模擬。這6個組合，每個都產(chǎn)生不同的齒輪傳動比，并決定著系統(tǒng)是否提供前進檔還是倒車檔。圖4顯示了6個模擬中其中一個簡單行星齒輪組裝置。 沿界面的右側(cè)是命令按鈕，用來激活42LE自動變速器的模擬，用戶為五個齒輪傳動比中的每一個來選擇三個單選按鈕中的一個。圖5顯示了一種模擬的倆個視圖。在圖5中，我們看到的42LE變速器外部的模擬，顯示了輸入或倒退的五個齒條。前三個齒條，在左邊，是輸入齒條和一個或一個以上的扭矩轉(zhuǎn)換器的速度轉(zhuǎn)變。也就是說，輸入端齒條通過液力變矩器和液力偶合器接收來自發(fā)動機的能量。該齒條連接到復合的行星齒輪組元件上。倒檔的齒條，在圖5中黑暗的灰色所示。在扭矩轉(zhuǎn)換器那轉(zhuǎn)變速度來實現(xiàn)倒檔，最右側(cè)的兩個齒條，來承受行星裝置元件。圖5顯示了“ L / R輸入''（低/反向）的深灰色齒條表明，對于扭轉(zhuǎn)，這樣的齒條可以承受。隨著模擬的發(fā)展，一些外花鍵的部分變得透明，從而揭示了復合行星齒輪內(nèi)部的組成，見圖5底部視圖。 第二種類型的模擬是通過選擇第二個單選按鈕來啟動的,能模擬任何42LE變速器傳動裝置。圖1顯示了扭轉(zhuǎn)，作為一個例子。在這個模擬中,顯示了兩個相互配合的42LE行星齒輪組的互動演示。第三個單選按鈕顯示了每個42LE變速器齒輪的JPEG文件,解釋了齒輪傳動比，見圖6。因此，對于四個前進檔和四個倒檔的齒輪的42LE變速器，用戶可以選擇兩種不同的模擬（圖1和5顯示扭轉(zhuǎn)這些）和對特定齒輪傳動比計算的解釋（見圖6）。最后，在界面底部的那較小的42LE小組的命令按鈕提供了一些自動變速器的其他信息。迸發(fā)的命令按鈕激活一個模擬，通過拆卸元件顯示了如何把適合的傳動部件連接在一起。42LE按鈕提供了超前的變速器的運動學概況以及齒輪傳動比的結(jié)論。 對于42LE變速器的每一檔,是通過使用Autodesk InventorTM（網(wǎng)址為http://www.igsd.gov.hk autodesk.com）和克萊斯勒車型上提供的圖紙為基礎來建模的。其他元件通過發(fā)明者利用實際的硬件而制成的測量儀器來近似的建模的。組裝的元件傳送到MSC visualNastran,來實現(xiàn)動態(tài)模擬。仿真結(jié)果被保存為avi文件,使用Microsoft Visual Basic來激活用戶界面。 圖5. 逆向的模擬 如何增強PG-SIM學習的進程 一個多層面的學習環(huán)境 這個已經(jīng)很確定了，不同的學生以不同的方式學習[11,12]。如前所述，PG-SIM提供的學習環(huán)境具有以下特點：（1）動態(tài)，相互調(diào)整來顯示它們之間的相互關(guān)聯(lián)，（2）高度的可視化，（3）互動，有25個不同的東西，學生可以讓PG-SIM來做，（4）基于現(xiàn)實世界的設備，目前42LE使用在大量的克萊斯勒汽車上。這些不同的特點，讓不同方式學習的學生找到他們自己最合適的定位。Felder特別倡導這種類型的學 圖6. 倒檔和傳動比的解釋 習經(jīng)驗當他建議跨越學習風格譜教學時。在PG-SIM的事例中，那些真正在學習的學生,例如,就會有很多機會來使用該軟件?，F(xiàn)實世界的實際應用顯示PG-SIM能夠在特定的學生群體中增強他們的學習動機。交互性和動態(tài)性的PG-SIM創(chuàng)建了一個積極的學習環(huán)境，同樣吸引了多種類型的學生。 PG-SIM在科爾布周期 科爾布模型描述了一個學習經(jīng)驗增長的完整的周期[7]。因此，我們的目標，就是構(gòu)建學習活動來完全繼續(xù)圍繞這個周期，為充分理解掌握提供最大的機會。這一模式已被廣泛用于評價和改進工程教學中[8,13,15]。這個周期如圖7所示。該科爾布模型的波動對學習和理論概括強調(diào)從普通到平衡擺的模式。學習工具，如互動性，動態(tài)模擬，強調(diào)與傳統(tǒng)的教學模式如講課分析理論原理的平等性。 特別的，PG-SIM強調(diào)了周期的三個部分：（1）生動的試驗方法,（2）抽象的假設和概念化，以及（3）反射觀察。PG-SIM加強了實驗的生動性,只要通過讓學生采用現(xiàn)有的各種模擬。在許多情況下它已經(jīng)表明，學生將會花費大量的時間使用多媒體內(nèi)容當他們將不使用文字時。通過在分析齒輪傳動比方面提供詳細的資料來降低對摘要里一些抽象概念的理解。雖然這些資料也很有可能包括在教科書中，但是將其列入PG-SIM加強了理論與現(xiàn)實世界中的模擬情況的聯(lián)系。 圖7. 科爾布周期 PG-SIM在工程力學上的應用 我們在三門課程中使用PG-SIM：動力學，機械設計，以及汽車技術(shù)。在所有三門課程中，教授和學生都表示，仿真是非常有益的。在動力學，PG-SIM非常適合于專門討論相對運動過程中的部分。相對運動的傳動比推導見圖二。在機械設計中，PG-SIM的使用伴隨著齒輪傳動鏈上的材料。大多數(shù)機械設計教科書有特定的部分致力于行星輪系和PG-SIM材料可以與教科書的部分聯(lián)合使用。在我們的汽車技術(shù)的過程中，PG-SIM用來為自動變速箱技術(shù)提供詳細的資料。 評估PG-SIM 我們已經(jīng)用兩種方式對PG-SIM軟件進行了評估。首先，我們咨詢了使用過模擬的教授們對該產(chǎn)品的意見。第二，我們調(diào)查了那些使用過PG-SIM學生的觀點。教授們的反饋信息非常積極。他們評論說，該軟件構(gòu)造的很好,易于使用，而且在改善學習環(huán)境方面是一個非常有用的工具。此外，我們已經(jīng)收到關(guān)于如何有效地使用軟件的一些想法,包括軟件的使用與動手操作相結(jié)合,和使用軟件來驗證作業(yè)的解決方案。 學生評估數(shù)據(jù)來自于在2002年春季使用過該軟件的42位學生的兩部分調(diào)查。該調(diào)查的第一部分提出了一系列7個問題的簡短的回答。第二部分要求在9種類別中進行評級。 結(jié)論 一個行星齒輪系統(tǒng)的計算機仿真, PG-SIM,已經(jīng)發(fā)展到了可以互動,可視化,動態(tài)演示行星齒輪裝置的具體運轉(zhuǎn)。復合行星輪系在現(xiàn)實世界中的一個應用就是克萊斯勒42LE五檔變速器。 PG-SIM是一個強大的工具,它補充了在機械設計和動力學教科書中找到的介紹。評估數(shù)據(jù)表明,機械工程系的學生在改善重要裝置動態(tài)特性方面很欣賞。 南京理工大學紫金學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 系： 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 學 號： 設計(論文)題目： 乘騎式草坪割草機行星齒輪 變速器的設計 起 迄 日 期: 2010年2月24日 ~ 2010年6月5日 設計(論文)地點: 南京理工大學紫金學院 指 導 教 師: 專業(yè)負責人: 發(fā)任務書日期: 2 0 1 0 年 2 月 23 日  任務書填寫要求 1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、學院（系）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學生； 2．任務書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及學院（系）主管領導審批后方可重新填寫； 4．任務書內(nèi)有關(guān)“學院（系）”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號（2000級為10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字； 5．任務書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 通過畢業(yè)設計，掌握如何根據(jù)設計要求查閱相關(guān)的設計資料及參考文獻，并根據(jù)設計任務的要求和設計原則確定設計方案； 了解和掌握工程設計的一般步驟和方法，掌握行星齒輪傳動的基本類型和設計方法，行星齒輪變速器中各個零部件要滿足相應的強度要求； 通過設計能較好地掌握一些現(xiàn)代設計方法和手段，使設計者在工程設計的各個方面均能得到良好的訓練。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 課題要求了解和掌握行星齒輪傳動的基本類型和設計方法，從而對乘騎式草坪割草機行星齒輪變速器進行系統(tǒng)方案設計和結(jié)構(gòu)設計，割草機行星齒輪的配齒計算要求滿足傳動比條件、同軸條件、裝配條件等，行星齒輪變速器中各個零部件要滿足相應的強度要求。 設計技術(shù)要求： 1．乘騎式割草機工作時速度：7～8km/h 。 2．重量約450Kg。 3．柴油機輸出總功率約23匹，提供給刀片旋轉(zhuǎn)割草和割草機行駛運行。 4．割草刀片3把，轉(zhuǎn)速約為3000r/min，割草寬度48英寸。 5．工作壽命10年。 要求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕： 1、掌握行星齒輪傳動的基本類型，根據(jù)乘騎式草坪割草機的使用要求，設計出行星齒輪傳動方案。 2、對行星齒輪傳動進行傳動設計計算，利用CAD設計軟件對草坪割草機行星齒輪變速器進行三維結(jié)構(gòu)設計，并繪制出零件圖和裝配圖。 3、對減速裝置中的零部件進行強度校核計算，并進行相應的優(yōu)化改進設計。 4．主要參考文獻： [1] 王華坤，范元勛. 機械設計基礎（Ⅰ）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.6. [2] 王華坤，范元勛. 機械設計基礎（Ⅱ）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.6. [3] 徐灝. 機械設計手冊（第3冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. [4] 徐灝. 機械設計手冊（第4冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. [5] 王忠茂. 減速器實用技術(shù)手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992.5. [6] 張展. 減速器設計選用手冊[M]. 上?？茖W技術(shù)出版社，2002. [7] 機械工程標準手冊 《機械工程標準手冊》編委會編 中國標準出版社 2003. [8] 饒振鋼. 行星傳動機構(gòu)設計[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1994.6. [9] 羅腫佑. 行星齒輪機構(gòu)[M]. 北京:高等教育出版社，1984. [10] 云海. 行星擺線齒輪銑刀及滾刀的設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1983. [11] 王旭, 王積森. 機械設計課程設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2003. [12] 孔恒，陳作模. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2001. [13] 楊實如,段欽華. 二自由度行星齒輪變速器的組合設計法[J]. 成都大學學報（自然門科學版）,2006，25(3). [14] 王旭,付亞平. 行星齒輪傳動機構(gòu)的設計[J]. 煤礦機械，2006，27(2). [15] 張雷.商用乘騎式草坪割草車刀盤流場及動力特性的研究[D]. 南京：南京理工大學，2009.5. [16] 段欽華. 行星齒輪變速器傳動方案的設計方法研究[J]. 機械傳動，2007，31(1). [17] 李凱捷，樸奇煥. 草坪割草機的檢測分析和技術(shù)參數(shù)的設計和選擇[J]. 林業(yè)機械與土木設備，2002，30(4). [18] 饒振鋼. 行星齒輪變速箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳動比計算[J]. 江蘇機械制造與自動化，2001，(2). 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2010 年 1 月 20 日 ~ 3 月 19 日 3 月 20 日 ~ 4 月 30 日 5 月 1 日 ~ 5 月 15 日 5 月 16 日 ~ 5月31 日 6 月 1 日 ~ 6 月 5 日 查閱設計資料、參考文獻，熟悉設計軟件，外文文獻翻譯 開題報告。 掌握行星齒輪傳動的基本類型，設計出行星齒輪傳動方案；對行星齒輪傳動進行傳動設計計算。利用CAD設計軟件對草坪割草機行星齒輪變速器進行三維結(jié)構(gòu)設計。 繪制出零件圖和裝配圖；對變速裝置中的零部件進行強度校核計算，并進行相應的優(yōu)化改進設計。 完成畢業(yè)設計說明書的編寫。 論文答辯。 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 學院（系）意見： 院（系）領導： 年 月 日 南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院 畢業(yè)設計(論文)前期工作材料 學生姓名: 學 號： 系： 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 設計(論文)題目: 乘騎式草坪割草機行星齒輪 變速器的設計 指導教師: 講師 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務) 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計(論文)任務書 1 3 畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 4 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 2010 年 3 月 注：畢業(yè)設計（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請將該封面與目錄中各材料合訂成冊，并統(tǒng)一存放在學生“畢業(yè)設計（論文）資料袋”中（打印件一律用A4紙型）。 南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計(論文)題目： 乘騎式草坪割草機行星齒輪變速器設 指 導 教 師: 2010 年 3 月 19 日  開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）； 4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 一、乘騎式草坪割草機研究背景 隨著人們?nèi)找嬖鲩L的環(huán)保意識，城市綠地建設量與維護量也日益增加，于此同時草 坪機械的需求量也就相應的與日俱增。我國草坪業(yè)發(fā)展勢頭良好，也可以說是在短時間內(nèi)從無到有，而且在全國大中城市迅猛發(fā)展。根據(jù)中國國家林業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，我國草坪機械需求量以每年將近40%的速度增長。草坪機械屬于傳統(tǒng)機械工業(yè)領域，是一類用于草坪維護、植保、修剪、施工的機械，草坪割草機又是其中的主流產(chǎn)品，占有大約80%的份額。自1895年世界上第一臺草坪割草機的問世，是由一個叫托馬斯普拉克內(nèi)特的高級工程師獲得了該項專利，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，草坪割草機在國外已經(jīng)成為了一種技術(shù)很成熟的機器，然而在我國很多大城市，還是很少看到草坪割草機的身影。[15]割草勞動無疑是件枯燥、重復性較高的工作，為了減低勞動強度，減少勞動時間，提高割草機的割草效率，需要一些舉措，如可以從機構(gòu)本身研究出發(fā)，包括割草機外型，割草機動力(手推，牲畜拉，燃料驅(qū)動，電動以及清潔能源—包括氫能源和太陽能等)，人體工作姿勢(行走手推，乘騎式等)，機械控制方式，傳動方式(單速，多級變速等)，來提高機械割草運動的效率，減輕勞動負擔 [17]。 二、國內(nèi)外發(fā)展狀況 從目前國內(nèi)草坪割草機市場和使用者情況看，多為手扶式自行家用機，手扶式人力推行家用機已基本上被淘，手扶式自行商用機在國內(nèi)使用者不多，其效率較高，體積小，2把或3把刀片橫并，因此刀片小，但在草坪質(zhì)量不高的情況下，該機型適應能力欠佳;乘騎式草坪割草機在我國尚沒普及，該機多用于足球場、高爾夫球場和大面積公園綠地，該機型效率高、作業(yè)質(zhì)量好，工作平穩(wěn)，操作者基本上無勞動傷害，但相對價格高使用成本高，然而此機型仍是有潛力和發(fā)展前途的機型，目前我國的三力公司已經(jīng)具備了生產(chǎn)全球一流的乘騎式草坪割草機[17]。 如今乘騎式草坪割草機在國外尤其是英國日漸普及，這些用戶都是有著花園洋房的資產(chǎn)階級，在一些大城市園林，運動場地，機場等大型公共綠地，傳統(tǒng)的手推式割草機已經(jīng)很少見了，都被更為人性化設計的乘騎式草坪割草機所取代，該類割草機具有較大的尺寸，較大功率，高的割草效率等特點，隨著乘騎式草坪割草機的發(fā)展，其內(nèi)部的變速離合器要求也越來越高，要求像汽車一樣可以實現(xiàn)多檔變速，這樣就大大提高了勞動效率和草坪的修剪質(zhì)量。 三、行星齒輪變速器工作原理 乘騎式草坪割草機變速離合器內(nèi)部變速裝置采用了行星齒輪變速器，它利用了行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點。行星齒輪變速器是由行星齒輪機構(gòu)及離合器、制動器和單向離合器等執(zhí)行元件組成。行星齒輪機構(gòu)通常由多個行星排組成．行星排的多少與檔數(shù)的多少有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理，可用最簡單的單排行星齒輪機構(gòu)說明[13]。 1、單排行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 （1）單排行星齒輪的三個基本元件是：太陽齒輪、齒圈、行星齒輪及行星齒輪架。 （2）太陽齒輪位于中心位置；幾個行星齒輪借助于滾針軸承和行星齒輪軸安裝在行星齒輪架上，這些行星齒輪與太陽齒輪相嚙合，并一般均勻布置在太陽齒輪周圍；外面是同行星齒輪相嚙合的齒圈。 （3）單排行星齒輪機構(gòu)通過固定不同的元件或改變聯(lián)鎖關(guān)系，可得出不同的傳動狀態(tài)。 2、行星齒輪的工作原理 （1）行星齒輪機構(gòu)的運動規(guī)律 設太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3；齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導出表示單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程式： n1+α*n2-(1+α)n3和z1+z2=z3 （2）行星齒輪機構(gòu)運動情況分析 由上式可看出，由于單排行星齒輪機構(gòu)具有兩個自由度，在太陽輪、齒圈和行星架這三個基本構(gòu)件中，任選兩個分別作為主動件和從動件，而使另一元件固定不動(即使該元件轉(zhuǎn)速為0)，或使其運動受一定的約束(即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值)，則機構(gòu)只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。 3、行星齒輪機構(gòu)在自動變速器上的應用 在現(xiàn)代汽車行星齒輪變速器中，廣泛地采用了辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機構(gòu)和臘文腦式復合行星齒輪機構(gòu)。臘文腦式復合行星齒輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點為：兩排行星齒輪機構(gòu)共用一個齒圈和一個行星齒輪架。行星齒輪架上的兩套行星齒輪互相嚙合。其中，短行星齒輪與小太陽齒輪相嚙合，長行星齒輪與大太陽齒輪相嚙合。辛普森式行星齒輪系統(tǒng)由共用一個太陽齒輪的前、后兩排行星齒輪機構(gòu)組成。 自動變速器換檔執(zhí)行機構(gòu)與普通手動變速器換檔執(zhí)行機構(gòu)不同，自動變速器的離合器、制動器、單向鎖止離合器代替了普通手動變速器中的同步器，而且完全由電、液系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行元件包括換擋離合器、換擋制動器、和單向離合器[12]。 四、行星齒輪變速器發(fā)展趨勢 隨著科技的進步，割草機也可以從自動控制方面發(fā)展，在原有割草機機械的基礎上加上機器人式的人工智能自動化控制技術(shù)，從而減少人體自身參與割草勞動的時間與強度消耗，割草機的發(fā)展種類也從一開始最簡單的機械結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在多技術(shù)結(jié)合的智能機械[15]。 行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大及效率高等優(yōu)點 。它的最顯著的特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，而作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動技術(shù)已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一[14]。 五、本次設計目的及意義 乘騎式草坪割草機變速離合器內(nèi)部變速裝置采用行星齒輪傳動,正式利用了行星齒輪傳動的優(yōu)點,對其進行研究,達到割草機在修剪草坪時可以實現(xiàn)變速換檔功能,這樣就可以提高割草機修剪草坪的質(zhì)量和效率,而且大大的減輕了工人的勞動強度。 主要參考文獻： [1] 王華坤，范元勛. 機械設計基礎（Ⅰ）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.6. [2] 王華坤，范元勛. 機械設計基礎（Ⅱ）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.6. [3] 徐灝. 機械設計手冊（第3冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. [4] 徐灝. 機械設計手冊（第4冊）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. [5] 王忠茂. 減速器實用技術(shù)手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992.5. [6] 張展. 減速器設計選用手冊[M]. 上?？茖W技術(shù)出版社，2002. [7] 機械工程標準手冊 《機械工程標準手冊》編委會編 中國標準出版社 2003. [8] 饒振鋼. 行星傳動機構(gòu)設計[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1994.6. [9] 羅腫佑. 行星齒輪機構(gòu)[M]. 北京:高等教育出版社，1984. [10] 云海. 行星擺線齒輪銑刀及滾刀的設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1983. [11] 王旭, 王積森. 機械設計課程設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2003. [12] 孔恒，陳作模. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2001. [13] 楊實如,段欽華. 二自由度行星齒輪變速器的組合設計法[J]. 成都大學學報（自然門科學版）,2006，25(3). [14] 王旭,付亞平. 行星齒輪傳動機構(gòu)的設計[J]. 煤礦機械，2006，27(2). [15] 張雷.商用乘騎式草坪割草車刀盤流場及動力特性的研究[D]. 南京：南京理工大學，2009.5. [16] 段欽華. 行星齒輪變速器傳動方案的設計方法研究[J]. 機械傳動，2007，31(1). [17] 李凱捷，樸奇煥. 草坪割草機的檢測分析和技術(shù)參數(shù)的設計和選擇[J]. 林業(yè)機械與土木設備，2002，30(4). [18] 饒振鋼. 行星齒輪變速箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳動比計算[J]. 江蘇機械制造與自動化，2001，(2).  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、要研究的問題 行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點。采用行星輪系變速原理，對一種乘騎式草坪割草機變速離合器內(nèi)部變速裝置進行設計。確定行星齒輪傳動的基本類型和設計方法，從而對乘騎式草坪割草機行星齒輪變速器進行系統(tǒng)方案設計和結(jié)構(gòu)設計，割草機行星齒輪的配齒計算要求滿足傳動比條件、同軸條件、裝配條件等，行星齒輪變速器中各個零部件要滿足相應的強度要求。 二、擬采用的研究手段 行星齒輪變速器的設計是件復雜而困難的工作，行星變速器由幾個NGW 型周轉(zhuǎn)輪系和若干換檔操縱元件(制動器B、離合器C) 組成，依靠與齒輪或軸聯(lián)接的離合器、制動器的分離或結(jié)合實現(xiàn)換擋。 1、通過查閱文獻，借鑒現(xiàn)有設計,根據(jù)乘騎式草坪割草機變速器所需檔位數(shù)和傳動比數(shù)值設計出機構(gòu)簡圖, 并計算出各輪齒數(shù)，從而對乘騎式草坪割草機行星齒輪變速器進行系統(tǒng)方案設計和結(jié)構(gòu)設計。 2、利用CAD設計軟件對草坪割草機行星齒輪變速器進行三維結(jié)構(gòu)設計。 3、通過翻閱技術(shù)手冊和標準，對變速裝置中的零部件進行強度校核計算，并進行相應的優(yōu)化改進設計。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 南京理工大學紫金學院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者: 學 號： 系： 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 題 目: 乘騎式草坪割草機 行星齒輪變速器的設計 講師 指導者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務) 評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務) 2010年 5 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比，它其具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高等優(yōu)點，還有就是在傳遞動力時它可以入行功率分流，同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設置在同一主軸線上，所以，行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要變速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應用。 關(guān)鍵詞 行星齒輪 傳動比 結(jié)構(gòu)緊湊 變速器 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title The Design of Riding lawn mower Planetary Gear Transmission Abstract Planetary gear transmission compared with the ordinary gear transmission, it has small size,light weight,compact structure and high efficiency transmission. Furthermore,it can join the power split when in the transmission of power,and the input shaft and output shaft is coaxial,that is to say the output shaft and input shaft are set in the same axis line.Therefore,the planetary gear transmission has been used to replace the ordinary gear transmission ,as a reducer in a variety of mechanical transmission system,accelerator and the gearshift device,especially those requiring small size,light weight,compact structure and high efficiency transmission ,such as aircraft engines,lifting and transportation, petrochemical and weapons those gear transmission device.and also the cars and tanks ,and other vehicles with the need of gear transmission device.Planetary gear transmission has been increasingly widely used. Keywords planetary gear transmission ration compact structure Gearbox