健身器储能装置传动机构的设计

论文摘要

本文提出了两套分别用于转动类和平动类健身器上的储能装置的设计方案,据此方案分别以跑步机和拉力器做为转动类和平动类健身器的代表具体设计了两种储能装置。其功能是将人在健身器上锻炼时释放的肌能与体能转化为电能储存到蓄电池中去,供给其它设备和工具使用。这样使人们在健身活动中不仅锻炼了身体又将消耗的体能转换并储存为电能再加以利用,实现健身、节能、环保的意义。齿轮变速传动机构是健身器储能装置中关系储能效率的重要机构,论文作了重点研究。鉴于行星齿轮传动机构的传动效率高、体积小等诸多优点,本文选择了2Z-X（A）型行星齿轮传动机构作为储能装置中的变速机构。为了进一步提高行星齿轮机构的传动效率,本文在对国内外各种计算齿轮传动效率的传统方法进行分析研究的基础上,利用对齿轮啮合过程分段积分的思想分别推导了渐开线直齿轮在内、外啮合时增速和减速传动四种情况下啮合效率的计算公式。从而从理论上验证了同一对齿轮在增速情况下的传动效率比减速情况下要高的现象。同时分析公式得出在满足其它要求的情况下增加齿轮的齿数可以提高行星齿轮机构传动效率的结论。由此改进了行星齿轮的设计方案,提高了整套储能装置的能量转化效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景与意义
• 1.2 市场现状与分析
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 健身器储能装置的原理及设计方案
• 2.1 健身器储能装置的原理
• 2.2 健身器储能装置的各个组成部件
• 2.2.1 行星齿轮传动机构
• 2.2.2 发电机
• 2.2.3 蓄电池
• 2.2.4 充电器
• 2.3 转动类健身器储能装置的设计方案
• 2.4 平动类健身器储能装置的设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 转动类健身器储能装置传动机构的设计
• 3.1 参数计算
• 3.2 联轴器
• 3.2.1 传统联轴器
• 3.2.2 新型可移式联轴器的设计
• 3.3 行星齿轮减速机构的设计
• 3.3.1 行星齿轮传动的选型
• 3.3.2 行星齿轮的配齿计算
• 3.3.3 行星齿轮的几何尺寸计算
• 3.3.4 行星齿轮的模数验算
• 3.3.5 齿轮副的强度验算
• 3.3.6 行星齿轮减速机构的三维模型图
• 3.4 行星齿轮传动效率的计算
• 3.4.1 啮合功率法的原理
• 3.4.2 啮合功率法计算传动效率
• 3.5 转动类健身器上储能装置的结构图
• 3.5.1 转动类健身器储能装置的组成示意图
• 3.5.2 转动类健身器储能装置的三维模型图
• 3.6 本章小结
• 第四章 平动类健身器储能装置传动机构的设计
• 4.1 齿轮齿条机构
• 4.1.1 几何尺寸计算
• 4.1.2 三维模型图
• 4.2 行星齿轮增速传动机构
• 4.2.1 行星齿轮的配齿计算
• 4.2.2 行星齿轮的几何尺寸计算
• 4.2.3 行星齿轮模数的验算
• 4.2.4 齿轮副的强度验算
• 4.2.5 行星齿轮增速机构的三维模型图
• 4.2.6 传动效率的计算
• 4.3 平动类健身器上储能装置的结构图
• 4.3.1 平动类健身器上储能装置的组成示意图
• 4.3.2 平动类健身器上储能装置的三维分解图
• 4.4 本章小结
• 第五章 行星齿轮传动效率计算方法的研究
• 5.1 行星齿轮传动功率研究现状
• 5.2 计算齿轮传动啮合效率的传统方法
• 5.3 分段积分法推导齿轮啮合效率公式
• 5.3.1 渐开线圆柱齿轮内啮合传动效率公式的推导
• 5.3.2 渐开线圆柱齿轮外啮合传动效率公式的推导
• 5.4 2Z-X（A）型行星齿轮传动效率的验算
• 5.5 行星齿轮传动机构的参数优化
• 5.5.1 行星齿轮减速机构的参数优化
• 5.5.2 行星齿轮增速机构的参数优化
• 5.5.3 参数优化后的传动效率
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及研究成果