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NGW行星齿轮减速器设计及输入轴的工艺设计【含CAD图纸+文档】,含CAD图纸+文档,NGW,行星,齿轮,减速器,设计,输入,工艺,CAD,图纸,文档

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摘 要本设计是NGW行星减速器的结构设计，用来传递两轴之间的运动和动力，并实现较大的传动比。对齿轮与中心轮组合的受力状况分析时，应引入不均载系数根据传动，工作扭矩，载荷，根据转速要求计算出齿轮的齿数，模数，分度圆直径，计算出传动齿的齿厚，齿面硬度，选择齿形，根据上述要求选定达到此要求的材料，并且做出经济效益最好的选择，再根据此材料的弹性影响系数，各传动齿轮接触疲劳强度极限，再对材料的选择正确与否做出校核，并且要满足减速器的使用寿命要求，计算中心距，确定行星轮系的周转圆半径及方向，得到各项数据后，依据设计要求结构大小，确定各部件相对位置，进入外箱体的设计，秉承体积最小，拆装方便的原则，定好主轴位置，窥视孔，润滑口在箱体上的位置，便于维修判断。关键词 行星齿轮；行星机构；传动轴；强度校核 Abstract This design is a bevel gear transmission with NGW planetary bodies in series, forming a combination of institutions, to transfer the two-axis intersection between the movement and momentum and to achieve greater transmission ratio. Gear and center round the composition of the force analysis of the situation, should be introduced under the uneven transmission coefficient, the torque, load, in accordance with the requirements in order to speed the gear teeth, module, the circle diameter, calculated Drive Tooth tooth thick, tooth surface hardness, select profile, in accordance with the requirements of the selected material to this request, and make the best choice for cost-effective, then this material under the impact of the flexibility factor, the transmission gear contact fatigue limit , And the choice of materials to check whether or not correct, and to meet the requirements of the life of reducer, according to load and transmission torque spindle drive calculated the diameter and location, from the ICC to identify planets revolving round the circle of radius And direction, and specify the round of the direction of rotation, get the data, based on the design requirements of size, determine the relative position of components into the box, the design is home to the smallest, to facilitate entry to the principle of the spindle good location, Peep hole, I lubrication in the box on the location, ease of main In addition to gear, the work load of other bear parts such as the axis, keys, the bearings, also had a design Reducer a flange-box structure to meet the conditions for the installation of the working environment.for high-speed cone gear trans mission in order to achieve commutation. As power, drive more, on this bevel gear designed to ramp bevel gear. Low level used to further increase NGW planetary transmission ratio, NGW planetary bodies can convey more power and the realization of the larger transmission ratio, used in the design of the spur gear. 目 录前言1选题背景2总体设计方案设计41. 总体方案的选择和确定42. 设计计算42.1行星轮的结构设计与计算42.1.1选取行星轮传动的传动类型和传动简图42.1.2行星轮传动的配齿计算5 2.1.3初步计算齿轮的主要参数52.1.4装配条件的验算72.1.5传动效率的计算8 2.1.6减速器的润滑和密封112.1.7 齿轮强度验算11 2.2行星架的结构设计与计算182.2.1行星架的结构设计18 2.2.2行星架的结构计算23 2.3齿轮联轴器的结构设计和计算20 2.4轴的结构设计与计算202.4.1输入轴的结构设计与计算212.4.2输出轴的设计计算22 2.5铸造箱体的结构设计计算233. 使用说明书243.1安装使用243.2维修保养254.输入轴的工艺设计254.1零件的分析254.1.1零件的图样分析254.1.2零件的工艺分析264.2工艺规程设计264.2.1确定毛坯的制造形式264.2.2基面的选择264.3制定工艺路线264.3.1工艺路线方案一264.3.2工艺路线方案二274.3.3工艺路线方案三284.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定294.4.1机械加工余量的确定294.4.2毛皮尺寸的确定294.5确定切削用量及基本工时30结论40致 谢45参考文献41中文翻译42英文原文474前 言通过对现有减速器的改进或创新，抑或研发更新型的减速器，通过提高机构性能，拓展新的使用范围，来解决目前生活和生产上所遇到的一些实际问题。来满足生产上的要求，提高效率，使的效益和利润得到提高。并且，对目前严重的资源浪费现象，尤其是能源浪费可以起到十分巨大的缓解，技术的提高带来的是更高的效率和更合理的运转方式。齿轮减速器是各种机器中广泛采用的重要部件，其主要功能是减速增力（降低转速度，增大扭矩）。现有的行星减速器具有结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大及效率高等特点。目前，高速渐开线行星齿轮传动机构所传递的功率已经达到11000KW，输出转矩已达。本设计目的在于熟悉并掌握组合式行星齿轮减速器的设计方法。因此，减速器的发展前景还是十分光明的，由于本课题所研究的减速器在生活生产中应用范围极其广泛，因此，能够顺利的解决本类型机械在生产设计上的种种设计问题，优化在使用和配合上的不利因素，必将能够为生产力的发展起到极大的推动作用，为机械生产所涉及的各个行业带来长足的进步和巨大的发展动力提供先进的技术先决条件。故而，对本课题的研究还是有着重大意义的。目前对NGW型行星减速器的研究已经十分的完善，达到了一个非常合理和完备的高度，研究体系和研究结论都十分值得我们借鉴和学习。本课题就是在目前研究的基础上，对NGW行星减速器的使用方案进行一次设计，使其在工作生产中得到更广泛的应用，也是对目前研究现状的一次检验和发展，更是对现有知识的一次生动的应用和鉴定。 选题背景 在日常生产和生活中，减速器的应用十分的广泛，大至各种大型生产机械，例如，各种机床，车床，矿山机械等，小至生活中常见的汽车，轮船等，都要应用到减速器。由于减速器对我们生活和生产有着巨大的影响，因此如何提升他的性能，改良他的构造，发展他的用途有着十分积极和有利的意义。生产开创研究的意义，研究推动生产的发展。任何研究和发明都是基于人们生产和生活中的需求，本课题也不例外，也是来自于生产和生活实践中的需求。本课题解决关键在于减速器内部结构及各主要零件的设计，要明确本减速器的使用范围和工作要求，如何合理合适的分配传动比。对行星齿轮与中心轮组合的受力状况分析，引入不均载系数根据传动，工作扭矩，载荷，根据级数转速要求计算出齿轮的齿数，模数，分度圆直径，计算出传动齿的齿厚，齿面硬度，选择齿形，根据上述要求选定达到此要求的材料，并且做出经济效益最好的选择，再根据此材料的弹性影响系数，各传动齿轮接触疲劳强度极限，再对材料的选择正确与否做出校核，并且要满足减速器的使用寿命要求，根据载荷和传动扭矩计算传动主轴的直径及定位，计算中心距，确定行星轮系的周转圆半径及方向，并指定轮系的旋转方向，设计要求结构大小，确定各部件相对位置，进入外箱体的设计，如何要求体积最小，拆装方便，定好主轴位置，窥视孔，润滑口在箱体上的位置，便于维修判断，并选择密封方式，并且要考虑到运输和装吊便捷，吊耳位置要设计合理，要能承受机构本身重量，减速器固定问题可由实际情况来决定如何选择，如此则大致即可完成，也是本设计中应解决的各项问题通过对现有减速器的改进或创新，抑或研发更新型的减速器，通过提高机构性能，拓展新的使用范围，来解决目前生活和生产上所遇到的一些实际问题。来满足生产上的要求，提高效率，使的效益和利润得到提高。并且，对目前严重的资源浪费现象，尤其是能源浪费可以起到十分巨大的缓解，技术的提高带来的是更高的效率和更合理的运转方式。由于本课题所研究的减速器在生活生产中应用范围极其广泛，因此，能够顺利的解决本类型机械在生产设计上的种种设计问题，优化在使用和配合上的不利因素，必将能够为生产力的发展起到极大的推动作用，为机械生产所涉及的各个行业带来长足的进步和巨大的发展动力提供先进的技术先决条件。故而，对本课题的研究还是有着重大意义的。国内外减速器及各类型及型号的齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。在航空航天事业，医疗事业、生物工程事业、机器人研究制造等领域中，微型发动减速联体机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好，并且目前超小型的减速器的研究成果也尚不明显。 总体设计方案设计1. 总体方案的选择和确定 根据本减速器的设计要求，减速是将原动机的输入转矩传递放大，并且将转速降低的装置，电动机的初始转矩经由输入轴输入该行星减速器，经NGW行星轮系达到减速要求的转矩输出。了解此系统的工作原理后，确定出以下设计方案步骤：行星齿轮传动的主要受力构件有中心轮、行星齿轮、行星轮轴及轴承、行星架等。为了进行齿轮、输入轴、输出轴、行星轮轴及强度计算，需分析行星齿轮传动中各构件受力状况。在分析中先假定行星齿轮受载均匀并略有摩擦力和自重的影响，因此，各构件在输入转矩作用下处于平衡状态，构件间的作用力等于反作用力。但是，实际上由于各种误差的存在使各行星轮受载不均匀，因而在对其中任意一对行星齿轮与中心轮组合的受力状况分析时，需引入载荷不均匀系数。2. 设计计算2.1行星轮的结构设计与计算2.1.1选取行星轮传动的传动类型和传动简图根据上述设计要求：给定传动比、结构合理、紧凑。据各行星轮传动类型的传动比和工作特点可知2K-H型结构紧凑，传动比符合给定要求。其传动简图如图2-1所示。、图中太阳轮a输入，行星架H输出，内齿圈b固定。图2-1行星传动的传动简图2.1.2行星轮传动的配齿计算在确定行星轮传动的各轮齿数时，除了满足给定的传动比外，还应满足与其装配有关的条件，即同心条件、邻接条件和安装条件。此外，还应考虑到与其承载能力有关的其他条件。 在给定传动比的情况下，行星轮传动的各轮齿数的确定方法有两种：（一）、计算法；（二）、查表法。下面采用计算法来确定各轮齿数： 由公式3-28（见参考文献2）得 =-1=5.4-1=4.4 （2-1）（一般取38，在满足的条件下为减小行星传动的径向尺寸中心轮a和行星轮c的尺寸应尽可能地小。） 由公式3-29（见参考文献2）得 （2-2）取=20则。根据同心条件可以求得行星轮的齿数：由公式3-30（见参考文献2）得=34，圆整后取。所以，行星轮传动的各轮齿数分别为20，88，34。2.1.3初步计算齿轮的主要参数标准直齿圆柱齿轮的基本参数有五个：齿数，模数，压力角，齿顶高系数和顶隙系数，在确定上述基本参数后，齿轮的齿形及几何尺寸就完全确定了。已知：，模数齿轮的几何尺寸计算如下：（见参考文献2）分度圆直径： （2-3） 齿顶高：外啮合副 （2-4）内啮合副: 齿根高： （2-5）全齿高： （2-6） 轮 轮 轮 齿顶圆直径：轮 （2-7） 轮 轮 齿根圆直径： 轮 （ 2-8） 轮 轮 基圆直径： 轮 （2-9） 轮 轮 中心距：副 （2-10） 副 齿顶圆压力角：a轮 （2-11） c轮 b轮 2.1.4装配条件的验算在确定行星齿轮传动的各轮齿数时，除了满足给定的传动比外，还应满足与其装配有关的条件，即同心条件、邻接条件和安装条件。此外，还要考虑到与其承载能力有关的其他条件。（1）邻接条件 由多个行星轮均匀对称地布置在太阳轮和内齿轮之间的行星传动设计中必须保证相邻两个行星轮齿顶之间不得相互碰撞，这个约束称之为邻接条件。按公式（3-7）（见参考文献2）验算其邻接条件，即 （2-12）式中 行星轮个数； a-c啮合副的中心距； 行星轮的齿顶圆直径。已知代入上式可得 （2-13）即满足邻接条件。（2）同心条件 对于2K-H型行星传动，三个基本构件的旋转轴线必须重合于主轴线，即由中心轮和行星轮组成的所有啮合副实际中心距必须相等，称之为同心条件。按公式（3-8a）（见参考文献2）验算同心条件，即 （2-14）已知即满足同心条件。（3）安装条件 在行星传动中，几个行星轮能均匀装入并保证中心轮正确啮合应具备的齿数关系和切齿要求，称之为装配条件。按公式（3-20）（见参考文献2）验算安装条件，即 （整数） （2-15）已知即满足安装条件。2.1.5传动效率的计算按照表5-1（见参考文献2）中所对应的效率计算公式计算：按公式(5-36) （见参考文献2）计算如下：对于啮合副（a-c）: 齿顶圆压力角 （2-16） （2-17）对于啮合副（c-b）:齿顶压力角： 根据公式（5-37）（见参考文献2） 得 取 （2-18） 为小齿轮齿数，为大齿轮齿数(行星齿轮传动中大都采用滚动轴承，摩擦损失很小故可忽略) （2-19） 可见，该行星传动的传动效率较高，可满足短期间断工作方式的使用要求。 行星齿轮传动功率分流的理想受力状态由于受不可避免的制造和安装误差，零件变形及温度等因素的影响，实际上是很难达到的。若用最大载荷Fbtamax与平均载荷Fbta之比值Kp来表示载荷不均匀系数，即Kp=Fbtamax/FbtaKp值在的范围内变化，为了减小载荷不均匀系数，便产生了所谓的均载机构。均载机构的合理设计，对能否充分发挥行星传动的优越性有这极其重要的意义。 均载机构分为基本构件浮动的均载机构、采用弹性元件的均载机构和杠杆联动式均载机构。在选用行星齿轮传动的均载机构时，根据该机构的功用和工作情况，应对其提出如下几点要求。（1） 均载机构在结构上应组成静定系统，能较好的补偿制造和装配误差及零件的变形，且使载荷分布不均匀系数K值最小。（2） 均载机构的补偿动作要可靠、均载效果要好。为此，应使均载构件上所受的力较大，因此，作用力大才能使其动作灵敏、准确。（3） 在均载过程中，均载构件应能以较小的自动调整位移量补偿行星齿轮传动存在的制造误差。（4） 均载机构应制造容易，结构简单、紧凑、布置方便，不得影响到行星齿轮传动的传动性能。（5） 均载机构本身的摩擦损失应尽量小，效率要高。（6） 均载机构应具有一定的缓冲和减振性能，至少不应增加行星齿轮传动的振动和噪声。在本设计中采用了中心轮浮动的结构。太阳轮通过双齿或单齿式联轴器与高速轴相联实现浮动（如图 2-2 所示），前者既能使行星轮间载荷分布均衡，又能使啮合齿面沿齿寛方向的载荷分布得到改善；而后者在使行星轮间载荷均衡过程，只能使太阳轮轴线偏斜，从而使载荷沿齿寛方向分布不均匀，降低了传动承载能力。这种浮动方法，因为太阳轮重量小，浮动灵敏，结构简单，易于制造，便于安装，应用广泛。根据2K-H（A）型行星传动的工作特点、传递扭矩的大小和转速的高低等情况对其进行具体的结构设计。首先应该确定太阳轮a的结构，因为它的直径d较小，所以轮a应该采用轴齿轮的结构。因为在该设计中采用了中心轮浮动的结构因此它的轴与浮动齿轮联轴器的外齿半联轴套制成一体或连接，且按该行星传动的扭矩初步估算输入轴的直径da，同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的拆装，通常将轴制成阶梯形。总之在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造(详见结构设计计算)。内齿轮做成环形齿圈，在该设计中内齿轮是用键在圆周方向上实现固定的。行星轮通过两个轴承来支撑，行星轮与行星轴作为一体，轴承选圆柱滚子轴承。图2-2齿轮联轴器 行星架的结构选用了刚性比较好的双侧板装配式结构，与输出轴法兰联接，为保证行星架与输出轴的同轴度，行星架时应与输出轴配做，并且用两个对称布置得销定位。行星架靠近输入轴的一端采用一个向心球轴承支撑在箱体上。转臂上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距极限偏差fa可按公式（9-1）（见参考文献2）计算。现已知啮合中心距a=67.5mm，则 （2-20）取相对偏差各行星轮轴孔的孔距相对偏差的1/2,即转臂的偏心误差 在对所设计的行星齿轮传动进行了其啮合参数和几何尺寸计算，验算其装配条件，且进行了结构设计之后，绘制该行星齿轮的传动结构图（即装配图），如上。 2.1.6减速器的润滑和密封（1）齿轮采用油池润滑，常温条件下润滑油的粘度按表7-2-81选用（见参考文献8）。（2）轴承采用飞溅润滑，但每当拆洗重装时，应注入适量的（约占轴承空间体积1/3）钙钠基润滑脂。（3）减速器的密封，减速器的剖分面，陷入式端盖四周和视孔盖等处应涂以密封胶。2.1.7 齿轮强度验算（1）校核其齿面接触强度确定使用系数KA 查表6-7（见参考文献2）得 KA=1.1(工作机均匀平稳，原动机轻微冲击的情况下)如带式输送机，确定动载荷系数KV取功率P=11.4KW, n=640 （2-21） 为转臂转速已知d1=50mm,有公式（6-57）（见参考文献2）得 （2-22） 为小齿轮转速计算动载荷系数kv由公式（6-58）（见参考文献2）得 （2-23）取传动精度系数为7即c=7，B=025(7-5)0.667=0.817A=50+56(1-B)=60.248所以kv=1.218.齿向载荷分布系数因为该2K-H行星齿轮传动的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于1，所以。齿间载荷分配系数查表6-9（见参考文献2）得行星轮间载荷分配不均匀系数查图7-19（见参考文献2）取 精度等级7，硬齿面由公式7-12得（见参考文献2）取节点区域系数查图6-9（见参考文献2）得弹性系数查表6-10（见参考文献2）钢-钢 得 重合度系数已知a-c副 ,b-c副螺旋角系数（1）试验齿轮的接触疲劳极限查图6-14（a）（见参考文献2）得（2）最小安全系数查表6-11（见参考文献2）得（3）接触强度计算的寿命系数a-c：用表6-13（见参考文献2）得 （2-24）查表6-12（见参考文献2）得 （2-25）c-b：由表6-12（见参考文献2）得润滑油膜影响系数查图6-17（见参考文献2）取查图6-18（见参考文献2）取查图6-19（见参考文献2）取;齿面硬化系数给定硬度为45-56HRC,取=1.0；尺寸系数查表6-15（见参考文献2）得=1.05a-c副：许用接触应力由公式（6-54）见参考文献2 （2-26） 齿面接触应力由公式（6-53）见参考文献2 （2-27） 齿宽b为30mm由公式（6-51）见参考文献2 ,a-c副满足齿面接触强度的要求。c-b副：许用接触应力 齿面接触应力 （u为传动比） ,c-b副满足齿面接触强度的要求。（2）校核其齿跟弯曲强度弯曲强度计算中的切向力Ft，使用系数KA和动载荷系数KV与接触强度计算相同，即;齿向载荷分布系数=1;齿间载荷分配系数查表6-9（见参考文献2）得齿形系数查图6-22（见参考文献2）得应力修正系数查图6-24（见参考文献2）得重合度系数按公式（6-75）（见参考文献2）计算，即 （2-28）螺旋角系数查图6-25（见参考文献2）得齿轮的弯曲疲劳极限查图6-29（见参考文献2）得弯曲强度计算的寿命系数由公式(6-13) （见参考文献2）得 （2-29） 由公式(6-16) （见参考文献2）得 （2-30） （2-31） 弯曲强度计算的尺寸系数由表6-17（见参考文献2）得 （2-32）相对齿根圆敏感系数由图6-33（见参考文献2）查得相对齿根表面状况系数由表6-18（见参考文献2）得 （2-33）为齿根表面微观不平度10点高度最小安全系数由表6-11（见参考文献2）查得副 许用齿根应力 （2-34） 齿根应力 （2-35） （2-36）副满足齿根弯曲强度的要求。副 许用齿根应力 齿根应力 副满足齿根弯曲强度的要求。2.2行星架的结构设计与计算行星架是行星传动中结构比较复杂而重要的构件。当行星架作为基本构件时，它是机构中承受外力矩最大的零件。因此行星架的结构设计和制造质量对行星轮间的载荷分配以及传动装置的承载能力、噪声和振动等有重大影响。2.2.1行星架的结构设计 行星架的常见结构形式有双臂整体式、双臂装配式和单臂式三种。在制造工艺上又有铸造、锻造和焊接等不同形式。双臂整体式行星架结构刚性较好，采用铸造和焊接方法可得到与成品尺寸相近的毛坯，加工余量小。铸造行星架常用于批量生产地中、小型行星减速器中，如用锻造，则加工余量大，浪费材料和工时，不经济。焊接行星架通常用于单件生产的大型行星传动结构中。该设计选用双臂装配式行星架，如图2-5所示 图2-5行星架2.2.2行星架结构计算（见参考文献1）第7篇第72页当两侧板不装轴承时两侧板壁厚： 取 （2-37） 取连接板的内圆半径 取行星架外径 （2-38） 取2.3齿轮联轴器的结构设计与计算 齿轮联轴器是用来联接同轴线的两轴，一同旋转传递转矩的刚性可移式机构，基本形式见图2-6.图2-6齿轮联轴器1外齿轴套 2端盖 3内齿圈 齿轮联轴器是渐开线齿轮应用的一个重要方面，一般由参数相同的内外齿轮副相互配合来传递转矩，并能补偿两轴线间的径向、轴线倾斜的角位移，允许正反转。 齿轮联轴器的外齿半联轴套和太阳轮做成一体，直径较小而承受转矩较大情况下常取，并设计成直齿。已知内齿圈宽度（见参考文献1）第7篇64页 取 （2-39） 取联轴器外壳的壁厚为： 取 （2-40）2.4轴的结构设计与计算轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴的连接方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等等。2.4.1输入轴的结构设计与计算（1）拟定轴上零件的装配方案拟定轴上的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定轴的基本形式。所谓装配方案就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。如图2-4中的装配方案是轴承、轴承、轴承端盖依次从轴右端向左装。（2）轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向和周向的相对运动，轴上零件出了游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。1轴上零件的轴向定位是以套筒、轴承端盖和轴承盖来保证的；2轴上零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的周向定位的零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。(3）各轴段直径和长度的确定1按扭矩计算轴径轴的材料选用40Gr,则查表15-3（见参考文献5）得计算轴的直径：有公式（15-2）（见参考文献5）得取2初步确定各轴段直径和长度如图2-8所示(4)轴上零件的选择1轴承的选择 (见参考文献4表20.6-1）选深沟球轴承62102键的选择 （见参考文献6表6-1）键的主要尺寸为其截面尺寸(一般以键宽b乘以键高h表示）与长度L。得。2.4.2输出轴的设计计算(1）拟定轴上零件的装配方案如图2-4中的装配方案是行星架、轴承和轴承盖，依次从轴左端向右装。(2）轴上零件的定位1轴上零件的轴向定位是以定位轴肩、轴承端盖和轴承盖来保证的；2轴上零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的周向定位的零件有键、和过盈配合等。(3）各轴段直径和长度的确定1按扭矩计算轴径选用的原动机为p=11.4kw，n=640， （2-41） （2-42）根据公式（15-2）（见参考文献5）得 取。2初步确定各轴段直径和长度如图2-5所示(4）轴上零件的选择1轴承的选择 (见参考文献4表20.6-1）选深沟球轴承62162键的选择 （见参考文献6表6-1）（b）图3-5输出轴2.5铸造箱体的结构设计计算（见参考文献1）铸造机体的壁厚： （2-43）查表7.5-15（见参考文献1）得下列计算均按表7.5-16（见参考文献1）算：机体壁厚：前机盖壁厚：后机盖壁厚： 机盖法兰凸缘厚度：加强肋厚度： 加强肋的斜度为:机体宽度：机体机盖紧固螺 （2-44）轴承端盖螺栓直径： 底脚螺栓直径： 机体底座凸缘厚度： 取地脚螺栓孔的位置： 取 取3. 使用说明书3.1安装使用(1)安装前应检查减速机与风机配套是否符合设计要求。(2)减速机与安装机架间一般应加1015mm厚的胶垫以减少振动。(3)安装后检查风机叶片与塔体的间隙应均匀，用手转动风机应转动灵活，无卡滞现象，否则不能通电运转。(4)运转前必须加油。本减速机采用双曲线齿轮油或HL30#齿轮油或减速机专用油，加油时从加油管加入，(5)油位加至油针刻度线中间即可。(6)确认安装合格后，方可通电试运行。减速机应运行平稳无异常响声，电机电流应不超过额定值，否则应停机检查。(7)连续运行1小时后停机检查各紧固件是否松动，各密封部分是否渗漏。经检查符合要求后方可正式开机3.2维修保养(1)新安装的减速机运行半个月后应更换一次润滑油，并清洗齿轮箱，以后每运行20003000小时换油一次。(2)正常运行时应经常从视油孔检查润滑油位，若发现漏油应及时更换油封。(3)减速机每年应检修一次，检查各齿轮、轴承、油封等零部件是否正常，损坏后应及时更换。4.输入轴的工艺设计4.1零件的分析4.1.1零件的图样分析（1) 的圆跳动公差为0.015mm，的圆柱面的圆跳动公差为0.012mm，（2）正火处理后硬度为179-229HBS；（3）材料为40Cr。(a)图4-1输入轴4.1.2零件的工艺分析输入轴各部同轴度的检查，可采用偏摆仪和百分表结合进行检查。 4.2工艺规程设计4.2.1确定毛坯的制造形式零件材料为40Cr，毛坯为锻件。4.2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺中问题百出，更有甚者还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择原则没有经过切削加工的表面作为定位的基准，称为粗基准，其原则是：1)选与加工表面有较高相对位置要求的不加工表面作为粗基准。2)粗基准的选择必须使重要的加工表面有足够且均匀的加工余量。3)粗基准在同一尺寸方向上一般情况下只能使用一次。(2) 精基准的选择原则选精基准主要应考虑减少定位误差，保证加工精度要求和安装方便准确其原则是：1)基准重合原则 尽可能用设计基准或工序基准作为定位基准；2)基准统一原则 一个零件的整个工艺过程中，出了个别工序外，尽量用同一的定位基准面，以便简化夹具的设计和制造，有利于保证零件的相互位置精度；3)自为基准原则 用加工表面本身作为定位基准；4)互为基准原则 就是用有相互位置精度要求的表面分别作为精基准进行加工。此外精基准的选择还应使工件定位稳定，加紧可靠。4.3制定工艺路线4.3.1工艺路线方案一（1）锻造 锻造（2）热处理 正火（3）车 装夹工件左端，粗车右端面，留半精车余量0.5mm，钻中心孔B2.5，粗车 外圆，均留半精加工余量2mm，粗车右端面见光为止。（4）车 调头装夹工件，粗车左端面留半精车余量0.5mm，粗车孔至。（5）车 夹工件右端，半精车左端面，保证尺寸25mm，半精车孔至图样尺寸。（6）插齿 以右端面定位，插外齿至图样要求。（7）倒角 倒齿端圆角。（8）钳 修齿部毛刺。（9）热处理 齿部高频淬火，硬度为50HRC。（10）车 夹工件左端顶右端，精车右端各部至图样尺寸，孔口倒角1.5X45.（11）划线 划键槽线。（12）铣 铣键槽。（13）检验 按图样检查各部尺寸精度。（14）入库 涂油入库。4.3.2工艺路线方案二（1）锻造 锻造（2）热处理 正火（3）车 装夹工件左端，粗车右端面，留半精车余量0.5mm，钻中心孔B2.5，粗车 外圆，均留半精加工余量2mm，粗车右端面见光为止。（4）车 夹工件左端顶右端，精车右端各部至图样尺寸，孔口倒角1.5X45.（5） 车 调头装夹工件，粗车左端面留半精车余量0.5mm，粗车孔至。（6）车 夹工件右端，半精车左端面，保证尺寸25mm，半精车孔至图样尺寸。（7）插齿 以右端面定位，插外齿至图样要求。（8）倒角 倒齿端圆角。（9）钳 修齿部毛刺。（10）热处理 齿部高频淬火，硬度为50HRC。（11）划线 划键槽线。（12）铣 铣键槽。（13）检验 按图样检查各部尺寸精度（14）入库 涂油入库。4.3.3工艺路线方案三（1）锻造 锻造（2）热处理 正火（3）车 装夹工件左端，粗车右端面，留半精车余量0.5mm，钻中心孔B2.5，粗车 外圆，均留半精加工余量2mm，粗车右端面见光为止。（4） 车 调头装夹工件，粗车左端面留半精车余量0.5mm，粗车孔至。（5）车 夹工件右端，半精车左端面，保证尺寸25mm，半精车孔至图样尺寸。（6）插齿 以右端面定位，插外齿至图样要求。（7）倒角 倒齿端圆角。（8）热处理 齿部高频淬火，硬度为50HRC。（9）划线 划键槽线。（10）铣 铣键槽。（11）车 夹工件左端顶右端，精车右端各部至图样尺寸，孔口倒角1.5X45.（12）钳 修齿部毛刺。（13）检验 按图样检查各部尺寸精度（14）入库 涂油入库。相比较而言，方案三得工艺路线最好。方案一方案二中先加工好了工件右各部分再加工左端齿轮部分，工件右端各部的精度要求比较高，在加工好后在装夹，表面精度就得不到保证，所以选择方案三。4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4.4.1机械加工余量的确定（1）外圆的加工余量查表1-20（见参考文献9）得 粗车 2.0mm 半精车 1.0mm 精车 0.5mm（2）端面的加工余量查表1-25（见参考文献9）得 粗车 2.0mm 精车 1.0mm（3）孔的加工余量查表1-25（见参考文献9）得 粗车 2.0mm 精车 1.0mm（4）插齿的加工余量插表17.4-20（见参考文献12）4.4.2毛皮尺寸的确定如下图所示：图4-14.5确定切削用量及基本工时工序二 加工件左端，粗车右端面留半精车余量0.5mm，钻中心孔B2.5，粗车工件右端外圆，留精加工余量2mm。1、加工条件工件材料：40Gr，HBS=179-229,锻造，正火处理机床： CA61402、切削用量（1）粗车右端面1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留0.5mm做精车余量，取粗车切削深度ap=1mm;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.6mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（2）粗车外圆1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留2.0mm做精车余量，取粗车切削深度ap=2mm，车两刀;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.9mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书，取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（3）粗车外圆1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留2.0mm做精车余量，取粗车切削深度ap=2mm，车五刀;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.9mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（4）粗车外圆1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留1.0mm做精车余量，取粗车切削深度ap=2mm车2刀;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.9mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（5）粗车右端面1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留1mm做半精车余量，取粗车切削深度ap=2mm，车一刀;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.9mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t工序三 掉头装夹工件，粗车左端面留半精车余量0.5mm，粗车孔至。1、加工条件加工条件同工序二。2、切削用量（1）粗车左端面1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留0.5mm做半精车余量，取粗车切削深度ap=1mm;2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.6-0.9mm/r 取f=0.6mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.5-1.83m/s 取V=1.5m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=8.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（2）粗车孔至1）确定切削深度ap由毛坯尺寸可知留1mm做半精车余量，取粗车切削深度ap=2mm，走两刀；2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.4-0.7mm/r 取f=0.5mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=0.667-1.00m/s 取V=1.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=6r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t工序四 夹工件右端，半精车左端面，保证尺寸25mm，半精车孔至图样尺寸1、加工条件加工条件同工序二。2、切削用量（1）半精车左端面，保证尺寸25mm1）确定切削深度ap =0.5mm2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.45-0.6mm/r 取f=0.5mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.667-2.17m/s 取V=2.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=10r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t工序五 装夹工件以右端面定位，插外齿至图样尺寸1、 加工条件 工件材料同上机床 插床Y5150（见参考文献12）工序六 倒齿端圆角加工条件 CA6140工序十 铣键槽加工条件 X52K（见参考文献12）工序十一 装夹工件左端顶右端，精车右端各部至图样尺寸，孔口倒角1.5X45.。1、加工条件加工条件同工序二。2、切削用量（1）精车工件右端面保证尺寸1201）确定切削深度ap=0.5mm2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.45-0.6mm/r 取f=0.5mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.667-2.17m/s 取V=2.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=15r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（2）精车外圆保证尺寸1）确定切削深度ap=1mm2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.2-0.3mm/r 取f=0.2mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.667-2.17m/s 取V=2.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=15r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（3）精车外圆保证尺寸1）确定切削深度ap=1mm2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.2-0.3mm/r 取f=0.2mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.667-2.17m/s 取V=2.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=12.5r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t（4）半精加工1）确定切削深度ap=1mm2）确定进给量查表11-1（见参考文献8）得f=0.2-0.3mm/r 取f=0.2mm/r;3）确定切削速度v查表11-5（见参考文献8）得v=1.667-2.17m/s 取V=2.0m/s4）确定主轴转速n有公式（见参考文献8）根据机床说明书（见参考文献8），取n=13r/s,此时切削速度为5）计算基本工时t 结 论 该产品具有结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声低、耐腐蚀、耐磨损、寿命长，使用维修方便等优点。行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用。经过对各部件的尺寸进行核算，能够十分合理有效的满安装配合条件，本设计的结果是合理，合适的，在今后的设计中可以起到一定的借鉴。但是，本设计中还是有很多不足之处。例如：只对某些重要零件的表面精度做出了设计选择，而且，本次设计基本是基于前人的设计基础做出的选择和发展，在创新和自主发展方面还有很大的不足，而且由于是第一次独立自主的设计，设计过程中可能存在一些错误也是难免的，希望在今后能有所改进。59 致 谢在本次NGW行星减速器的设计过程中，了解到了做设计的每个过程和细节的要求，通过设计过程中对资料的查阅，对行星减速器的工作原理，结构，传动方式的原理都有了一个更充分的了解和认识。并且整个设计过程中对机械装置中各个主要零件，如行星轮，传动轴的参数设计有了基本的认识，该如何选取零件的材料，怎样的结构尺寸能满足设计的目的和要求，通过对资料的大量查阅，对材料的熟悉，选取不同的设计方案，通过不断的尝试和对问题的深入研究从而进一步的去结局设计中遇见的问题 ，更加深了我对机械装置的设计的形式，要求，设计思路和设计方案的确定选取有了整体了解。并且通过对装配图，零件图的绘制，更巩固了CAD画图的应用能力。通过本次对减速器的设计，让我学到了很多机械方面的原理知识，对设计的重点问题的把握和设计思路的培养起到了巨大的作用，以及本次设计查阅了大量的资料，通过跟老师同学对问题的交流探讨，对我在以后的工作和生活中的能力有了很好的培养和提高。并在此再次的感谢本次设计中对我热心，孜孜不倦指导的张立仁导师，没有他对我的教导和帮助，我是不可能完成本次毕业设计的任务的。他对机械专业知识的卓越认识，对设计流程的要求和设计重点的了解，以及机械教学方面的专业水平，是帮助我完成本次设计的最有力的知识援助。总之没有他对我以上的帮助，就不会有这篇毕业设计论文的诞生。在此，谨再次的向他表示最衷心的感谢。还有本次设计过程中和我一起讨论设计方案，及各种零件设计的同学们，你们的帮助也是我完成设计重要的推力，特在此表示衷心的感谢。参考文献1.齿轮手册委员会.齿轮手册上册.北京.机械工业出版社20002.饶振纲.行星齿轮传动设计.北京.化学工业出版社.2003.7 3.廖念钊等.互换性与技术测量.北京.中国计量出版社.2007.64.机械设计手册编委会.机械设计手册.滚动轴承.北京.机械工业出版社.2007.35.濮良贵、纪名刚主编.机械设计第八版.北京.高等教育出版社.2006.56.王昆.机械设计、机械设计基础课程设计.北京.高等教育出版社.19967.机械设计手册编委会.机械设计手册.轮系.北京.机械工业出版社.2007.38.陈宏钧等.典型零件机械加工生产实例.北京.机械工业出版社.2004.89.孙本绪、熊万武.机械加工余量手册.北京.国防工业出版社.1999.1110.赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工业出版社11.江耕华、胡来瑢、陈启松主编.机械传动设计手册.煤炭工业出版社12.孟少农主编.机械加工工艺手册.第2卷.机械工业出版社.1991.9中文翻译 行星的发展减少电机与机械动力监测和网络能力JangKwee-Bo Sim*摘要： 这篇文章描述有用的方式测量适应的扭矩和RPM马达。 为此我们做了行星行星减速器包括2个霍尔传感器它和监控系统。 监控系统显示感觉的价值(扭矩， rpm)并且故意的价值(力量)和它也有网络能力使用Bluetooth协议。 我们表示，我们的解答是更多低廉和简单的方法措施扭矩和rpm比以前。主题词： 霍尔传感器，行星减少马达，遥远的显示器，扭矩。 1. 介绍 当马达转动时，扭矩和转速是变化作为装载或驾驶的状态连接通过减少单位改变。 相反，你可能监测装载或驾驶的变动状态以测量的马达扭矩方式和rpm. 对扭矩和rpm测量的申请包括确定功率引擎，马达、涡轮，或者其他转动的设备引起或消耗。 在工业界， ISO 9000和其他质量管理规格现在要求测量扭矩的公司在制造业期间，特别是，当紧固件是应用的1。 传感器做必需的扭矩和rpm自动测量在螺丝和汇编机器，和可以增加到手工具。 在两个盒，收集的数据在数据可以被积累日志记录器为质量管理和报告目的。 扭矩传感器的其他工业应用包括测量的金属撤除率在机器工具; 扭矩工具和传感器的定标;测量的果皮力量、摩擦和瓶盖扭矩;测试的春天; 并且做生物动态措施。 有扭矩测量方法使用张力测量仪和桥式电路。 可以安装应变仪直接地在轴。 由于轴是转动，扭矩传感器可以连接到它的电源并且信号波形加工电子通过滑动环。应变仪可以通过变压器也连接，消灭对高效维护滑动环的需要。用于扭矩测量的应变仪包括箔、散开的半导体和薄膜类型。这些可以连接直接地轴焊接或胶粘剂1。 但是，因为这是联络方法，它有生活是依赖于转动的速度和使用的时间。如此这系统需求在一些的替换零件或整体系统为维护。 并且这系统也是相对地大和昂贵的，要求在先的讨厌的过程。测量方法在rpm测量可以是划分成3个主要小组; 机械，光学和频闪观测的测量方法4。机械方法是联络方法和有某一缺点，但这个方法是寂静的为低革命频繁地使用在20之间和20,000 转每分钟。 光学rpm测量是最普遍的并且有测定范围的0对100,000rpm。自转被传达给测量仪器通过来自仪器的红外线射线由一卷反射性磁带在对象然后反射。 频闪观测的测量方法使用频闪观测的原则和有清楚的好处其他测量方法使用机械或光学传感器; 运用这个方法测量是可能的非常小对象rpm或在不能进入的地方。它有测定范围的100对20,000rpm。 在本文，我们提出另非与方法联系使用测量扭矩和rpm霍尔效应传感器. 我们做了减少马达使用行星训练并且投入霍尔效应传感器在它。 这个电动机组也有监视可能通过测量扭矩和rpm的系统霍尔效应传感器。 这个监控系统包括无线通信的作用与一台远程服务器使用Bluetooth协议。 它可以给电动机组远程存取点。2. 扭矩和rpm测量2.1. 关于行星火车的特殊性能 多数马达在它的中轴有减少单位增加扭矩或减少不能的速度体会在单独马达。 在许多应用，你使用各种各样得到期望扭矩和速度传动箱以调整减速比。 有许多传动箱，但角色行星火车越来越成为重要现今。 此提议的方法研究是实际情形用行星传动箱。很明显的优势，行星齿轮火车是更高的扭矩容量，更小的尺寸，更低重量和提高效率特性研究行星设计。规模小和模块化施工行星齿轮火车，也意味着它们可以拼装分几个阶段进行，提供高还原能力，从一个高度紧凑封装。因此，行星齿轮火车是可取的办法，在许多方面，如车轮和绞车驱动，也回转硬盘大转折直径cogged项目需要慢运动非常高的负荷 3 。图。 1所示的一般结构，行星齿轮列车。特别企划约行星齿轮列车它们可以产生不同的齿轮比视乎其中齿轮您使用作为投入，其中齿轮你利用作为产出，其中，你仍然持有。在所提出的方法这个研究中，我们考虑发生这种情况的投入是太阳齿轮，而我们举行齿圈文具和重视的输出轴向星球的载体。当然，这是可能的运用我们法，以其他案件;孙齿轮静止或行星承运人平稳。2.2 .基本思路为测量扭矩 在齿轮火车，齿圈是固定到房屋由一个弹性材料。当电动机转动，其负荷，使部分应变之间的静止元（齿圈）和旋转要素（太阳齿轮和行星承运人）由行动反应部队。这株推出弹性材料，然后，它使一些位移相对应，其扭矩。与普通方法测量应变本身，我们试图侦测位移所致由应变和结构的特点，本行星齿轮火车。我们可以测量这个位移用霍尔传感器和磁铁对。2.3 .测量扭矩 在许多应用中，线性霍尔效应传感器是配合使用永久磁铁。至最大限度地线性度，一个大的变化，在电场强度比所需的位移，是理想的。谨慎选择该磁体和方式安置这磁石，将付出很大的红利。高品质，高场强磁体一般需要在大多数线性传感应用。表1显示了一些基本的磁铁特性特别是磁铁类型和钐钴或磁钢八磁体推荐 6 。有一些方法结合起来，磁铁与霍尔传感器。图。 2显示幻灯片式传感方法采用单磁铁这是一个不复杂的方法获取线性输出电压与滑动式运动。显示图。 2 ，取决于地点该传感器的相对零场中心的磁石，消极和积极输出可以制作中心部分的产量是非常线性的。为我们的霍尔传感器，该传感器的输出电压在该中心的磁铁是vcc / 2 。显示图。 3 ，适当的磁铁，在规模和磁力，可直接安装于齿圈。我们作出了一个洞就齿圈支持者（弹性材料）与单纯重视的霍尔传感器。空气中的差距传感器和磁铁另一个重要因素，良好的灵敏度。总体而言，最薄弱的磁体（灵活）将一般运行在0.25毫米至2毫米范围内，而最强（钕或钐钴）可能会让空气间隙为4毫米至6毫米。该霍尔传感器的输出电压成为香港艺术发展局通过输入放大器的监测系统。关系位移和扭矩也不同与汽车大小，电容和类型等，所以我们应该得出关系方程或甩（查找表）衡量每机械位移，从各种参考道具扭矩。我们认为甩补偿非线性特性的霍尔传感器及其他未知因素。 2.4 .测量RPM 显示图。 3 ，我们注重妥善磁铁对地球的载体和内容，其他大厅传感器对对方的磁铁。由于电动机转动，磁铁附上对行星的载体，也是旋转，这是经过对固定霍尔传感器每旋转。输出电压霍尔本霍尔传感器成为比较投入的监管制度。图。 4显示了另一种滑动式传感方法测量rpm的。相图。 2 ，霍尔传感器在图。 4滑动对南极的磁铁。如果比较器输入值超过参考值，计数旗将设置;跌破参考值，计数国旗，将被清拆。我们可以计算出转与时间间隔这种计数国旗的时期。我们也可以取代霍尔效应传感器霍尔效应开关或霍尔集成电路 5,7 。霍尔开关综合比较与预定义开关点和一个数字输出可适应不同的逻辑系统。所有大厅交换机包括：开漏输出晶体管，需要有一个外部拉了电阻，电源电压无关。一个标准的音乐厅开关有一个单一的大厅板块和响应有关绝对值磁场垂直该板块。该霍尔开关的特点是磁转辙器乐队（或国际收支） ，博夫（或brpn ） 。如果磁通量超过茂时，输出晶体管开动;跌破，博夫，晶体管关掉。磁滞bhys是区别的转辙器乐队和，博夫。3 .计算扭矩， rpm和力3.1 .输出力矩 测量扭矩是校准输出数据由艺发局利用关系方程或甩和输出扭矩是最后的展示价值确定按下列公式，从测量扭矩。以=吨架z3 1 +架z3 ） /架z3 ， （ 1 ）到：输出扭矩展示t3的：测量扭矩z1 ：有多少牙齿的太阳齿轮架z3 ：有多少牙齿的齿圈3.2 .测量RPM (wo) 作为计数输出脉冲的霍尔传感器或音乐厅开关，我们可以很容易地计算出转的马达。不同的霍尔效应传感器，霍尔效应开关已好处就是可以直接连上微控制器输入端口没有额外的电路喜欢比较，因为它们的输出霍尔电压离散的脉搏。但由于霍尔开关其特点是磁性开关点乐队和，博夫，我们不能更改的参考价值或开关站。 测量rpm的值，可以作为代表以下方程。 To= T z3 1+ z3) / z3, (1) To: 输出扭矩展示T3 : 测量扭矩z1 : 有多少牙齿太阳齿轮z3 : 有多少牙齿的齿圈3.3.发射功率（W） 该发射功率往往成为更为有用重要措施，比其他任何展示价值可乘以输出扭矩和转速 。W= To wo. (3) 4 .监控系统 4.1 .主板 图。 6显示框图监测制度。这是简单而组成的3条主要部件;霍尔传感数据输入和处理部分，其中包括中央处理器，通讯部分，而且用户界面的一部分包括液晶显示器和按键。霍尔传感数据输入部分，有一个放大器艺发局测量扭矩，并作比较测量rpm的。特别是参考电压为测量rpm的，是需要变，为消除干扰噪声。其中的噪音干扰，可被磁铁产生的磁通从汽车本身当电动机转动。我们会设法消除这种噪音在地控制阈值设定转计数旗。因此，我们用一个可变电阻调整适当的参考意见。 4.2 .联网能力 它是趋于昂贵的测量系统有自己的通信环境是否他们是有线或无线。其中， rs232串口通信是目前最流行的和基本的，在许多工业应用。但流动系统是越来越重要的今天。特别是无处不在的环境正成为非常大的问题。在我们的研究中，我们把自己的监测系统，以具有无线通信能力，通过蓝牙模块。我们作出的监察制度，以重视对汽车股尽可能紧凑。这个监控系统只是收集大厅传感器输出的价值观和传达他们的原始资料，以个人电脑或笔记型电脑透过无线通讯。用户可以监测其最后的数据处理微机。它并不难，扩大远程监控，以对互联网基础与tcp / ip 。蓝牙技术是一种利用技术在短距离（ 10米）无线电联系，打算取代有线（ ）连接便携式和/或固定电子设备等。其关键特点是耐用性，低复杂度，低功耗成本低。设计运行环境噪音的频率环境中，蓝牙收音机使用一种快速确认和跳频计划使环节，竞争力不强。蓝牙无线通信模块，操作在2.4ghz和避免干扰其它信号由跳跃到一个新的频率后，转递或收到一包。蓝牙技术还可以很容易形成一个微微网，其中有硕士和7个奴隶 10 。在许多工业应用中，大多数系统，可以有很多汽车，而不是只有一个，每个电机有一个与其他汽车公司。就这样的环境，该微微网内使用蓝牙技术将提供若干其他优势以及远程监控功能和这是另一个原因，我们认为蓝牙在我们的研究。5 .实验 5.1.实验 我们选择了atmega128的励磁调节器作为中央处理器，因为它有10位adc和片上模拟比较器。该atmega128的还支持差分输入渠道，它具有可编程增益的10倍和200x的，因此，我们可以放大霍尔传感器的输出力矩10 前/模数转换。主要特点实验局;CPU : ATmega128,ADC : 10-bit resolution with gain 10x on CPU, LCD : character LCD type,KEY : 2 keys,COMM.: 422MHz RF Module. 我们想用蓝牙模块，但对于容易使用后，射频模组，是先在我们的实验。执行的，蓝牙技术是阔叶明年一步。我们实验中，我们已研制出转矩传感器模块构成的霍尔传感器和2磁铁对。其基本思想是我们的扭矩传感器需由光电传感器构成的发射器和接收器对。图。 7显示结构，我们力矩传感器和无花果。8显示特性霍尔输出电压推拉办法 6 。在案件的推拉方式，传感器动作两磁铁。补充领域提供一个线性的，陡坡耕地产量。产量近轨至轨（接地至vcc ）与极性取决于磁铁方向。在我们的实验中，位移的转矩约0.25毫米在29.4 nm左右。6 .结论 一种方法来衡量机械转矩开发电动汽车是建议。扭矩测量方法试行本学习是减少的情况，当输入的是孙齿轮，而我们掌握齿圈文具和重视输出轴，以该星球的载体。另一种是过载情况下，当输入的是星球的载体，我们抓住了齿圈文具和附上输出轴，以太阳齿轮。我们可以运用我们的方法，不是向齿圈平稳的情况外，也有其他的案件;孙齿轮文具和行星承运人平稳。所建议的方法很简单，非常小很便宜，在测量功率包括扭矩和rpm的汽车。这方法不需要添加剂保养，因为这是该非接触式的方法。此外，对实验中，我们的非接触式方法降低振动和噪声的汽车远不止我们作出的。这是因为使用弹性材料这也意味着，我们可以测量扭矩更多正好，我们可以扩大我们的应用范围更比较普遍。在这个情况下，测量扭矩或功率重要的是，我们的解决方案不仅是简单和便宜而且还可以举一个实例进行监管价值观。即时监测功率，扭矩和rpm通过无线通信是非常有用的并有多种应用。事实上，我们可以作汽车股较小的广泛应用，我们像机器人手指来控制力量。一般来说，行星齿轮火车比较昂贵，比平常多级齿轮箱。但值得以取代以往的多级齿轮箱我国行星齿轮传动，具有远程监控能力和添加剂的优势。总之，我们的解决方案具有很强的点尺寸，成本和无线通讯。所以它可以提供许多应用在工业领域和延长申请的是依赖于用户的想象力。此外，使用的微微网或散射净我们的运动单位，将作其它用途。英文原文Development of Planetary Reduction Motor with Mechanical Power Monitoring and Network CapabilityIn-hun Jang and Kwee-Bo Sim*Abstract: This article describes the useful way to measure the torque and RPM of the gearedmotor. For this we have made the planetary geared reduction motor including 2 Hall sensors in it and the monitoring system. The monitoring system displays the sensing values (torque, rpm) and the calculated value (power) and it also has the network capability using the Bluetooth protocol. We will show that our solution is much more inexpensive and simple method to measure torque and rpm than before.Keywords: Hall sensor, planetary reduction motor, remote monitor, torque.1. INTRODUCTIONWhen the motor is rotating, the torque and rpm are varying as the loads or the driving status connecting through reduction units are changing. On the contrary, one can monitor changes of the loads or the driving status in the manner of measuring motor torque and rpm. Applications for torque and rpm measurement sinclu de determining the amount of power an enginemotor, turbine, or other rotating device generates or consumes. In the industrial world, ISO 9000 and other quality control specifications are now requiring companies to measure torque during manufacturing, especially when fasteners are applied 1. Sensors make the required torque and rpm measurements automatically on screw and assembly machines, and can be added to hand tools. In both cases, the collected data can be accumulated on data loggers for quality control and reporting purposes. Other industrial applications of torque sensors include measuring metal removal rates in machine tools; the calibration of torque tools and sensors; measuring peel forces, friction, and bottle cap torque; testing springs; and making bio-dynamic measurements. There is a torque measuring method using the strain gauge and bridge circuit. A strain gage can be installed directly on a shaft. Because the shaft is rotating, the torque sensor can be connected to its power source and signal conditioning electronics via a slip ring. The strain gage also can be connected via a transformer, eliminating the need for high maintenance slip rings. Strain gages used for torque measurements include foil, diffused semiconductor, and thin film types. These can be attached directly to the shaft by soldering or adhesives 1. But, because this is a contact method, it has the lifetime which is dependent on rotating velocity and used time. So this system demands on replacement of some parts or whole system itself for maintenance. And this system is also relatively big and expensive, requiring preceding annoying process. The measuring method in rpm measurement can be divided into 3 main groups; mechanical, optical and stroboscopic measuring methods 4. The mechanical method is the contact method and has the some disadvantage, but this method is still frequently used for low revolutions between 20 and20,000 rpm. The optical rpm measurement is the most popular and has the measuring range of 0 to 100,000rpm. The rotation is transmitted to the measuring instrument via infra red light beam coming from the instrument which is then reflected by a reflective tape on the object.The stroboscopic measuring method uses the stroboscopic principle and has clear advantages over other measuring methods using mechanical or optical sensors; using this method it is possible to measure the rpm of very small objects or in inaccessible places. It has the measuring range of 100 to 20,000rpm.In this paper, we are going to propose another non contact method to measure torque and rpm using the Hall effects sensor. We have made reduction motor using planetary gear trains and put the Hall effects sensor in it. This motor unit also has the monitoring system that can measure the torque and rpm through the Hall effects sensors. This monitoring system includes the function of wireless communication with a remote server using Bluetooth protocol. It gives a motor unit to have the remote access point.2. TORQUE AND RPM MEASURMENT2.1. The special feature about planetary gear trainMost motor has a reduction unit on its center shaft to increase torque or to decrease velocity that can not be realized in a motor alone. In many applications, one gets desired torque and velocity using various gearboxes with adjusting reduction ratio.There are many kinds of gearboxes, but the role of planetary gear trains is becoming more and more important nowadays. The method proposed by this study is the case with planetary gearboxes.The obvious advantages of the planetary gear trains are the higher torque capacity, smaller size, lower weight and improved efficiency characteristics of a planetary design. The small size and modular construction of planetary gear trains also means that they can be assembled in several stages, providing high reduction capability from a highly compact package. As such, planetary gear trains are the preferred solution in many areas such as wheel and winch drives and also slewing drives for turning large diameter cogged items that require slow movement at very high loads 3.Fig. 1 shows the general structure of planetary gear train. The special feature about planetary gear train is that they can produce different gear ratios depending on which gear you use as the input, which gear you use as the output, and which one you hold still.In the method proposed by this study, we consider the case that the input is the sun gear, and we hold the ring gear stationary and attach the output shaft to the planet carrier. Of course, it is possible to apply our method to other cases; sun gear stationary or planet carrier stationary.2.2 Basic idea for measuring torqueIn the gear train, the ring gear is fixed to the housing by an elastic material.When the motor is rotating, the loads make some strain between the stationary element (the ring gear) and the rotating elements (the sun gear and planet carrier) by the action-reaction force. This strain pushes out the elastic material and then it makes some displacement corresponding to its torque.Compare with ordinary method measuring the strain itself, we try to detect the displacement caused by the strain and the structural characteristic of the planetary gear train. We can measure this displacement by using the hall sensor and magnet pair.2.3. Measurement of the torqueIn many applications, the linear Hall effects sensors are used in conjunction with a permanent magnet. To maximize linearity,a large change in field strength vs. the required displacement is desired. Careful selection of the magnets, and the way of placement of that magnet, will pay large dividends.High-quality, high field-strength magnets are generally required in most linear sensing applications.Table 1 shows some basic magnet characteristics on particular magnet types and Samarium-cobalt orAlnico 8 magnets are recommended 6.There are some methods to combine the magnetwith Hall sensor.Fig. 2 shows slide-by sensing method using single magnet that is a non-complex method of obtaining a linear output voltage vs. slide-by movement. As shown in Fig. 2, depending upon the location of the sensor relative to the zero-field center of the magnet, both negative and positive outputs can be produced and the center portion of the output is very linear. For our Hall sensor, the sensor output voltage at the center of magnet is Vcc/2.As shown in Fig. 3, a proper magnet in the size and the magnetic force can be mounted directly on the ring gear. We make a hole on the ring gear supporter (elastic material) and simply attach the Hall sensor.The air gap between the sensor and the magnet is another important factor for good sensitivity.In general terms, the weakest magnets (flexible) would typically operate in a 0.25 mm to 2 mm range, while the strongest (neodymium or samarium cobalt) could allow an air gap of 4 mm to 6 mm.The Hall sensor output voltage becomes the ADC input through the amplifier of the monitoring system.The relations between the displacement and the torque also vary with the motor size, capacitance and types etc. So we should derive the relational equation or LUT (Look Up Table) measuring the each mechanical displacement from the various reference dummy torque. We consider LUT for compensating nonlinear characteristic of Hall sensor and other unknown factor.2.4. Measurement of the RPMAs shown in Fig. 3, we have attached a proper magnet on the Planet Carrier and set the other Hall sensor on the opposite side of the magnet.As the motor is rotating, the magnet attached on the planet carrier is also rotating and it is passing by on the fixed hall sensor every rotation.Output hall voltage of this Hall sensor becomes the comparator input of the monitoring system.Fig. 4 shows another slide-by sensing method for measuring RPM.Comparing with Fig. 2, the hall sensor in Fig. 4 is sliding on the South Pole of the magnet.If the comparator input value exceeds the reference value, a counting flag will be set; on dropping below the reference value, a counting flag will be cleared. We can calculate the RPM with the time interval of this counting flags period.We can also replace the Hall effects sensor with Hall Effect switch or Hall IC 5,7. Hall switches have an integrated comparator with predefined switching points and a digital output which can be adapted to different logic systems. All Hall switches include an open-drain output transistor and require an external pull-up resistor to the supply voltage. A standard Hall switch has a single Hall plate and responds to the absolute value of the magnetic field perpendicular to the plate.The Hall switch is characterized by the magnetic switching points BON (or BOP) and BOFF (or BRPN). If the magnetic flux exceeds BON, the output transistor is switched on; on dropping below BOFF, the transistor is switched off. The magnetic hysteres is BHYS is the Fig. 5. Definition of switching points 5. difference between the switching points BON and BOFF. Fig. 5 shows this definition 5,7.3. COMPUTING TORQUE, RPM AND POWER3.1. Output torqueThe measuring torque is the calibrated output data from ADC using relational equation or LUT and the output torque is the final displaying value determined by following equation from the measuring torque.To=T3(z1+z3)/z3, (1)o T : Output torque to display3 T : Measuring torque1 z : Number of teeth of the sun gear3 z : Number of teeth of the ring gear3.2. Measuring RPM (wo) to displayAs counting output pulse of the Hall sensor or Hall switch, we can easily calculate the rpm of the motor.Differently Hall Effect sensor, Hall Effect switch has benefit that can be connected directly on the micro-controller input port without additional circuit like comparator, because their output hall voltages are discrete pulse. But because the Hall switch is characterized by the magnetic switching points BON and BOFF, we can not vary the reference value or the switching points.The measuring RPM wo can be representative as following equation.wo =60cntRotate , (2)cntRotate : Revolution per every second.Infrared sensor with reflective tape is another good choice for measuring rpm, but the size of planetary gearbox and infrared sensor itself must be considered.3.3. Transmit power (W)The transmit power often becomes more useful and important measure than any other displaying values and can be calculated by multiplying the output torque and RPM.W=Towo. (3)4. THE MONITORING SYSTEM4.1. Main boardFig. 6 shows the block diagram of the monitoring system. It is simple and composed of 3 main parts; Hall sensing data input and processing part including CPU, communication part, and user interface part including LCD and keys.Hall sensing data input part has an amplifier and ADC for measuring torque, and a comparator for measuring RPM. Especially the reference voltage for measuring RPM is needed to variable for eliminating interference noise. One of the interference noises may be magnet flux generated from motor itself when motor is rotating. We try to eliminate this noise in the manner of controlling the threshold value to set RPM counting flag. So we use a variable resistor to adjust proper reference input.4.2. Networking capability It is tending that expensive measurement systems have their own communication environments whether they are cable or wireless. Among them, RS232 serial communication is the most popular and basic in many industrial applications. But the mobile systems are becoming more and more important nowadays. Especially ubiquitous environments are becoming a very big issue.In our study, we make our monitoring system to have wireless communication ability using Bluetooth module. We make the monitoring system to attach on the motor unit as possible as compact.This monitoring system just collects the Hall sensors output values and transmits their raw data to PC or notebook through the wireless communication. User can monitor the final processing data on PC.It is not difficult to extend remote monitoring to on internet base with TCP/IP.Bluetooth is a technology using short range (10m) radio links, intended to replace the cable(s) connecting portable and/or fixed electronic devices. Its key features are robustness, low complexity, low power and low cost. Designed to operate in noisy frequency environments, the Bluetooth radio uses a fast acknowledgement and frequency hopping scheme to make the link robust. Bluetooth radio modules operateat 2.4GHz, and avoid interference from other signals by hopping to a new frequency after transmitting or receiving a packet.Bluetooth also can easily form a piconet which has a master and up to seven slaves 10. In many industrial applications, most systems could have many motors rather than one and each motor have a correlation with other motors. On such environments, the piconet using Bluetooth will give some other advantages as well as remote monitoring function and this is the another reason that we consider Bluetooth in our study.5. EXPERIMENTS5.1. ExperimentsWe choose the ATmega128 AVR as CPU, because it has 10-bit ADC and on-chip Analog Comparator.The ATmega128 also supports differential input channels with a programmable gain of 10x and 200x, so we can amplify the hall sensor output for torque 10x before the A/D conversion.The main features of experiment board are;CPU : ATmega128,ADC : 10-bit resolution with gain 10x on CPU,LCD : character LCD type,KEY : 2 keys,COMM. : 422MHz RF Module.We want to use Bluetooth Module, but for easy to use, the RF module is tested first in our experiments. The implementation of Bluetooth is leaved for next step. On our experiments, we have developed the torque sensor module that consists of Hall sensor and 2 magnets pair. The basic idea of our torque sensor Fig.7.Torque sensor module. Fig. 8. Hall output voltage in push-pull approach. takes from the photoelectric sensor that consists of emitters and receivers pair.Fig. 7 shows the structure our torque sensor and Fig. 8 shows the characteristic of Hall output voltage in Push-Pull approach 6.In the case of the Push-Pull approach, the sensor moves between two magnets. Complementary fields provide a linear, steep-sloped output. The output is nearly rail-to-rail (GND to Vcc) with polarity dependent upon magnet orientation.In our experiments, the displacement by torque isabout 0.25mm at 29.4 N-m.6. CONCLUSIONSA method to measure the mechanical torque developed by an electrical motor is suggested.The torque measuring method experimented by this study is the reduction case when the input is the sun gear, and we hold the ring gear stationa