摘

要自動增益控制電路已廣泛用于各種接收機、錄音機和信號采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應用。本課題主要研究應用于音頻放大的前級電壓放大，因此設計的電路需容納的頻帶范圍應較寬，以至于使語音信號通過。由于語音信號的頻帶范圍為300hz-3400hz,所以該電路所應設計的頻帶范圍應在300hz-3400hz之間，并且電路應該實現增益的閉環(huán)調節(jié)，通過此電路可以實現增益的自動調整，以至于使音頻信號強時自動減小放大器的倍數，信號弱時自動增大放大器的倍數，從而實現音量的自動調節(jié)。本課題介紹了自動增益控制的概念原理以及對自動增益控制放大器各部分的工作原理，最后對系統(tǒng)的測試結果以及設計與實現中應該注意的問題也做了詳細分析。關鍵詞：放大器；自動增益控制；電壓跟隨器；濾波器ABSTRACTTheautomaticgaincontrolelectriccircuithasbeenwidelyusedinallkindsofreceivers、taperecordersandsignalgatheringsystems,andalsobeenusedincommunicationssystemradar,thebroadcasttelevisionsystemandopticalfibercommunications,microwavecommunications,satellitecommunications.Thistopicmainlystudiestotheappliestothefrontlevelvoltageamplificationoftheaudiofrequencyamplification,thereforethefrequencybandscopeoftheelectriccircuitshouldbewiderthatcanmakethepronunciationsignalstopass.Becausethefrequencybandscopeofthepronunciationsignalis300Hz-3400Hz,sothefrequencybandscopeofourelectriccircuitshouldbedesignedwithin300Hz-3400Hz.Andtheelectriccircuitshouldrealizetheclosedloopadjustmentwhichincreases,itmayrealizetheautomaticcontrolthroughthiselectriccircuitwhichincreaseswhenthetonictrainsignalisstrongautomaticallythatitcanreducethemultipleoftheamplifier,andwhenthesignalisweakthatitcanautomaticallyincreasetheamplifierthemultiple,sothatcanrealizethevolumewithautomaticcontrol.Thistopicalsointroducedintheconceptprincipleoftheautomaticgaincontrolaswellastoautomaticallyincreasestheamplifiereverypartofprincipleofworkthedetailedintroduction,anditpaysattentiontothequestiontothetestresultofthissystem.Finallywehavemakesomeanalysistothedesign.Keywords：Amplifier；AutomaticGainControl；AGC；Voltagefollower；Filter目錄引言 11自動增益控制 11.1自動增益控制電路（AGC）存在的意義 11.2自動增益控制的基本概念 11.3自動增益控制的原理 21.4自動增益控制放大器 41.5本課題的研究內容 42

自動增益控制放大器的電路設計 …….42.1電路原理圖 42.2電路元器件選擇 52.2.運算放大器 52.2.2可變電阻器 82.2.3電解電容 93總結 104心得體會 11致辭 12參考文獻： 13PAGE引言隨著微電子技術、計算機網絡技術和通信技術等行業(yè)的迅速發(fā)展，自動增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應用到各個領域當中。自動增益控制線路，簡稱AGC線路，A是AUTO（自動），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。它是輸出限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對輸出信號進行調整。當輸入信號較弱時，線性放大電路工作，保證輸出聲信號的強度；當輸入信號強度達到一定程度時，啟動壓縮放大線路，使聲輸出幅度降低，滿足了對輸入信號進行衰減的需要。也就是說，AGC功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動控制增益的幅度，擴大了接收機的接收范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內變化，不至于因為輸入信號太小而無法正常工作，也不至于因為輸入信號太大而使接收機發(fā)生飽和或堵塞。在電路設計中，這種線路被大量的運用，從尖端的雷達技術到日常的廣播電視系統(tǒng)，自動增益控制無疑很好的解決了各種技術中存在的信號強度問題。目前，實現自動增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器來實現自動增益控制的目的，也就是自動增益控制放大器。1自動增益控制1.1自動增益控制電路（AGC）存在的意義接收機的輸出電平取決于輸入信號電平以及接收機的增益。而在實際接收過程中，因各種原因會導致接收到的信號電平發(fā)生很大波動（弱的幾微伏，強的幾百毫伏）。1.如果接收機增益↓→強信號能正常接收，而弱信號將接收不到，造成信號的丟失。2.如果接收機的增益↑→弱信號能正常接收，而強信號有可能使接收機過載而導致阻塞。因此，人們期望接收機的增益隨輸入信號的強弱而變化，即輸入信號弱時，接收機增益升高；輸入信號強時，接收機增益減小，以補償輸入信號強弱的影響，達到減小輸出信號電平變化的目的。1.2自動增益控制的基本概念接收機的輸出電平取決于輸入信號電平和接收機的增益。由于各種原因，接收機的輸入信號變化范圍往往很大，信號弱時可以是一微伏或幾十微伏，信號強時可達幾百毫伏，最強信號和最弱信號相差可達幾十分貝。這個變化范圍稱為接收機的動態(tài)范圍。影響接收機輸入信號的因素很多，例如：發(fā)射臺功率的大小、接收機離發(fā)射臺距離的遠近、信號在傳播過程中傳播條件的變化(如電離層和對流層的騷動、天氣的變化)、接收機環(huán)境的變化(如汽車上配備的接收機)，以及人為產生的噪聲對接收機的影響等。為了防止強信號引起的過載，需要增大接收機的動態(tài)范圍，這就要有增益控制電路。能夠使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整的控制電路，簡稱自動增益控制AGC(AutomaticGainControl)電路，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內變化，不至于因為輸入信號太小而無法正常工作，也不至于因為輸入信號太大而使接收機發(fā)生飽和或堵塞。常用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍之內，因而也可以稱為自動電平控制。當前，該電路已廣泛用于各種接收機、錄音機和信號采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應用。AGC電路目前概括起來有模擬AGC和數字AGC電路。AGC環(huán)路可以放在模擬與數字電路之間，增益控制算法在數字部分來實現，合適的增益設置反饋給模擬可變增益放大器（VGA）?，F在出現的自動增益控制方法可以分為以下3類：基于電路反饋的自動增益控制；基于光路反饋的自動增益控制；光路反饋和電路反饋相結合的自動增益控制。本文中要研究的是基于電路反饋的利用放大器實現的自動增益控制。1.3自動增益控制的原理自動增益控制電路組成框圖如圖1.1所示（1）可控增益放大器——用于放大輸入信號ui，其增益大小取決于控制電壓UC。（2）振幅檢波器、直流放大器和比較器共同構成反饋控制器——可控增益放大器的輸出交變信號→振幅檢波器變成直流信號→經直流放大器放大輸出→在比較器中與參考電平UR比較產生直流控制電壓UC→用于控制可控增益放大器的增益。uui反饋控制器UC比較器直流放大器振幅檢波器可控增益放大器AuURuo圖1.1自動增益控制電路組成框圖工作原理——當輸入ui幅度增加而使輸出uo幅度增加時→通過反饋控制器產生的控制電壓UC→就會使Au減??；反之依然。這樣，通過環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號ui幅度增大或減小時，輸出信號uo幅度基本保持恒定或在一個很小的范圍內變化，從而實現自動增益控制的目的。自動增益控制電路的作用是：當輸入信號電壓變化很大時，保持接收機輸出電壓恒定或基本不變。具體地說，當輸入信號很弱時，接收機的增益大，自動增益控制電路不起作用；當輸入信號很強時，自動增益控制電路進行控制，使接收機的增益減小。這樣，當接收信號強度變化時，接收機的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對AGC電路的要求是：在輸入信號較小時，AGC電路不起作用，只有當輸入信號增大到一定程度后，AGC電路才起控制作用，使增益隨輸入信號的增大而減少。

為實現上述要求，必須有一個能隨外來信號強弱而變化的控制電壓或電流信號，利用這個信號對放大器的增益自動進行控制。由上述分析可知，調幅中頻信號經幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為AGC控制信號。AGC電路工作原理：可以分為增益受控放大電路和控制電壓形成電路。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓U0而改變?？刂齐妷盒纬呻娐返幕静考茿GC整流器和低通平滑濾波器，有時也包含門電路和直流放大器等部件。1.4自動增益控制放大器目前,實現自動增益控制的手段很多,典型的有壓控放大器,也就是本文所要研究的自動增益控制放大器。它是通過調整放大器一個控制端的電壓,就可以實現調節(jié)這個放大器的增益。因此,我們就可以通過反饋電路采集輸出端的電壓,通過調整網絡后(調整網絡的功能就是規(guī)定的調整策略)加到放大器的控制端.就可以實現自動增益控制。1.5本課題的研究內容本文設計的電路主要是應用于音頻放大的前級電壓放大，因此設計的電路需容納的頻帶范圍應較寬，以至于使語音信號通過。由于語音信號的頻帶范圍為300hz-3400hz,所以該電路所應設計的頻帶范圍應在300hz-3400hz之間，并且電路應該實現增益的閉環(huán)調節(jié)，通過此電路可以實現增益的自動調整，以至于使音頻信號強時自動減小放大器的倍數，信號弱時自動增大放大器的倍數，從而實現音量的自動調節(jié)。2

自動增益控制放大器的電路設計2.1電路原理圖圖2.1自動增益控制電路圖圖2.1中，電輸入信號由J4或者是聲音信號由MK1進入經電容C12濾波濾掉直流信號得到交流信號后送往運放JP2的同相輸入端8腳，經過運算放大器的作用得到一個輸出信號，即可達到一個自動增益控制電路。2.2電路元器件選擇2.2.1運算放大器人們用的最熟悉和用得最多的音頻處理電路就是普通的運算放大器。一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。

運算放大器是用途廣泛的器件，接入適當的反饋網絡，可用作精密的交流和直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。

運放的供電方式一般采用雙電源供電，其輸出可在零電壓兩側變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。當然，在需要時也可采用單電源供電方式。圖2.2運算放大器電路符號如果以電路符號來表示運算放大器，則如圖2.2所示，可表示為三角形。它的兩個輸入部分分別叫做非倒相輸入(1N＋)和倒相輸入(IN－)。它以極大的放大率將倒相輸入端與非倒相輸人端之間的電壓放大，然后從輸出端(OUT)輸出。在實訓中，運算放大器采用MAX9814。MAX9814是一款低成本、高性能麥克風放大器，具有自動增益控制(AGC)和低噪聲麥克風偏置。器件具有低噪聲前端放大器、可變增益放大器(VGA)、輸出放大器、麥克風偏置電壓發(fā)生器和AGC控制電路。

低噪聲前置放大器具有12dB固定增益；VGA增益根據輸出電壓和AGC門限在20dB至0dB間自動調節(jié)。輸出放大器提供可選擇的8dB、18dB和28dB增益。在未壓縮的情況下，放大器的級聯增益為40dB、50dB或60dB。輸出放大器增益由一個三態(tài)數字輸入編程。AGC門限由一個外部電阻分壓器控制，動作/釋放時間由單個電容編程。動作/釋放時間比由一個三態(tài)數字輸入設置。AGC保持時間固定為30ms。低噪聲麥克風偏置電壓發(fā)生器可為絕大部分駐極體麥克風提供偏置。

MAX9814提供節(jié)省空間的14引腳TDFN封裝。該器件額定工作于-40°C至+85°C擴展級溫度范圍。MAX9814的內部結構圖如圖2.3所示，接腳圖如圖2.4所示，電路接法如圖2.5（a）、(b)所示：圖2.3MAX9814的內部結構圖MAX9814的特性：(a).自動增益控制(AGC)

(b).3種增益設置(40dB、50dB、60dB)

(c).可編程動作時間

(d).可編程動作和釋放時間比

(e).2.7V至5.5V電源電壓范圍

(f).低輸入噪聲密度30nV/

(g).低THD：0.04%(典型值)

(h).低功耗關斷模式

(i).內置2V低噪聲麥克風偏置(j).提供節(jié)省空間的14引腳TDFN(3mmx3mm)封裝(k).-40°C至+85°C擴展級溫度范圍圖2.4MAX9814的接腳圖2.5MAX9814的電路接法2.2.2可變電阻器阻值可以調整的電阻器，用于需要調節(jié)電路電流或需要改變電路阻值的場合?？勺冸娮杵骺梢愿淖冃盘柊l(fā)生器的特性，使燈光變暗，啟動電動機或控制它的轉速。根據用途的不同，可變電阻器的電阻材料可以是金屬絲、金屬片、碳膜或導電液。對于一般大小的電流，常用金屬型的可變電阻器。在電流很小的情況下，則使用碳膜型。當電流很大時，電解型最合用；這種可變電阻器的電極都浸在導電液中。電勢計是可變電阻器的特殊形式，它使未知電壓或未知電勢相平衡，從而測出未知電壓或未知電勢差的大小。更為常用的電勢器只不過是一個有兩個固定接頭的電阻器，第三個接頭連到一個可調的電刷上。電位器的另一個用途是再音響設備中用作音響控制?？勺冸娮杵髯畲笞柚档淖x?。和ǔＮ覀兛吹娇勺冸娮杵魃系淖柚禈朔Q有w503，w204，w102等等，它們是什么意思呢？w503就是說這個可變電阻器的阻值范圍是0Ω~~50KΩ，503是50×10「3」Ω═50KΩ，符號“「n」”內的值表示n次方。同理w102就是1KΩ，w204就是200KΩ。在實訓中，用到焊接式可變電阻其外形圖如圖2.6所示：圖2.6焊接式可變電阻的外形圖2.2.3電解電容電解電容是電容的一種，介質有電解液，涂層有極性，分正負，不可接錯。電容(Electriccapacity)，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質）構成。其內部結構如圖2.7所示：圖2.7電解電容的內部結構圖電解電容的原理：電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態(tài)電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區(qū)分），電解電容器因而得名。電解電容的特點:電解電容器特點一：單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數百倍。電解電容器特點二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。電解電容器特點三：價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設備也都是普通的工業(yè)設備，可以大規(guī)模生產，成本相對比較低。3總結在通信系統(tǒng)和電子設備中,為了提高技術性能,或者實現某些特殊的高指標要求,廣泛的采用自動增益控制電路。在本文中詳細介紹了自動增益控制的概念及原理，對自動增益控制放大器的原理也進行了討論及分析。確定了實現增益控制功能的放大器增益范圍，并且設計出具體的電路，對各部分電路的工作原理也進行了詳細介紹。在文章的最后，列出了具體實驗中的實驗數據及分析結果，對存在的問題也有了一定的認識。隨著微電子技術、計算機網絡技術和通信技術的發(fā)展，自動增益控制的研究也在不斷的進步，實現自動增益控制的方法也在不斷的完善，改進目前在性能方面的一些不足，得到更大的提高。4心得體會短短的實訓過程結束，這次不僅是簡單的技能實踐，它讓我真正體驗到“紙上得來終覺淺，欲知此事需躬行”的道理。讓我真正體驗了鄧小平爺爺所說“實踐是檢驗真理的唯一標準”。讓我真正體會“我聽到的我會忘掉，我看到的我能記住，我做過的才真正明白”。我每次實習結束后，都根據自己的情況去感悟，去反思，我實習的學得了什么呢？雖然在實訓中我不是完全懂，但我學會思考，學會學習。老師們耐心地一一給我講解原理，分析電路原理圖，讓我“知其然，而知其所以然”，讓我學會從理論聯系到實際。還有同學的幫助、鼓勵和提醒讓我受益匪淺。從得出電路，到理解原理，以及畫PCB圖和最后制成電路板，對于我來說，每一個步驟都是那么困難，有時候花了一整天時間也沒有完成一個小小的步驟！！但是，我都不會灰心。我會找到自己的錯誤在哪里，分析應該如何去完成，進而攻克它。這次實訓讓我明白了有時想是沒有用處的，還必須去考察，去學習，去實踐考察，只有這樣才能有實質的進步，還有要和同學共同討論，解決各種困難，在困難中你能了解更多的非課本的知識，還能再找錯誤的同時鍛煉你的觀察力。這次實訓帶給我們的，應遠非我們所接觸到的那些操作技能，也不僅僅是通過幾項工種所要求我們鍛煉的幾種能力，更多的則需要我們每個人在實習結束后根據自己的

情況去感悟，去反思，勤時自勉，有所收獲，并將這種感悟運用到我們生活和學習中去，學以致用。致辭通過這次實訓我學會了許多新的知識也復習了許多老師上課講的東西，最主要的是鍛煉了自己的動手能力和對實際電路和各種電元器件的分析能力。在實訓過程中我發(fā)現自己還有很多不足的地方，主要是對理論知識掌握得不好，還不能很好的理論結合實際。本次實訓是在張保忠老師和李秀東老師的精心指導和大力支持下完成的。張老師和李老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。他們以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產生重要影響。老師淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時，在此次實訓過程中我也學到了許多了關于自動增益控制方面的知識，實驗技能有了很大的提高。在這里，我要感謝張保忠老師和李秀東老師，也要感謝和我在一起愉快討論實訓的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至實訓的順利完成。參考文獻：[1]蔡凌云等，自動增益控制技術應用

電子工程師

2002[2]尤德斐，數字化測t技術(上)，北京：機械工業(yè)出版社，1990[3]張風言編著，電子電路基礎，高等教育出版社，1994[4]高吉祥、黃智偉、陳和，《高頻電子線路》[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2003年（第一版）[5]高吉祥、高天萬、陳和，《模擬電子線路》[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2004年（第一版）[6]哀孝康，自動增益控制與對數放大器，北京：:國防工業(yè)出版社，1987揚州職業(yè)大學畢業(yè)設計說明書設計（論文）題目：自動洗衣機行星齒輪減速器的設計姓名：學號：院（系）：機械工程學院專業(yè)：機械制造與自動化班級：09機械(2)班指導教師：目錄第一章緒論 2第二章原始數據及系統(tǒng)組成框圖 3（一）有關原始數據 3（二）系統(tǒng)組成框圖 3第三章減速器簡介 5第四章傳動系統(tǒng)的方案設計 6傳動方案的分析與擬定 61）對傳動方案的要求 62）擬定傳動方案 6第五章行星齒輪傳動設計 7（一）行星齒輪傳動的傳動比和效率計算 7(二)行星齒輪傳動的配齒計算 71、傳動比的要求——傳動比條件 72、保證中心輪、內齒輪和行星架軸線重合——同軸條件 83、保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間——裝配條件 84、保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件 8(三)行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數計算 91.選定齒輪類型、精度等級 92.選擇材料及熱處理方法，確定許用應力 93.按齒根彎曲疲勞強度進行設計 10（四）驗算齒面接觸強度 12（五）行星齒輪傳動的受力分析 13（六）行星齒輪傳動的均載機構及浮動量 15（七）輪間載荷分布均勻的措施 161、靜定系統(tǒng) 162、靜不定系統(tǒng) 16第六章行星輪架與輸出軸間齒輪傳動的設計 18（一）齒輪材料及精度等級 18（二）按齒面接觸疲勞強度設計 18（三）按齒根彎曲疲勞強度計算 19（四）驗算齒輪的圓周速度v 20第七章行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設計 21（一）減速器輸入軸的設計 211、選擇軸的材料，確定許用應力 212、按扭轉強度估算軸徑 213、確定各軸段的直徑 214、確定各軸段的長度 215、 校核軸 22（二）行星輪系減速器齒輪輸出軸的設計 231、選擇軸的材料，確定許用應力 232、按扭轉強度估算軸徑 233、確定各軸段的直徑 234、確定各軸段的長度 245、校核軸： 24第八章設計小結 26第九章致謝 27第十章參考文獻 28PAGE6摘要本課題是有關一種自動洗衣機減速離合器內部減速裝置行星輪系減速器的設計。在洗衣機中使用行星輪系減速器正是利用了行星齒輪傳動：體積小，質量小，結構緊湊，承載能力大；傳動效率高；傳動比較大；運動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強、噪聲低的特點。行星輪減速其實就是齒輪減速的原理,它有一個軸線位置固定的齒輪叫中心輪或太陽輪,在太陽輪邊上有軸線變動的齒輪,即既作自轉又作公轉的齒輪叫行星輪,行星輪有支持構件叫行星架,通過行星架將動力傳到軸上,再傳給其它齒輪.它們由一組若干個齒輪組成一個輪系.只有一個原動件,這種周轉輪系稱為行星輪系.關鍵詞：行星輪系減速器、行星輪、中心輪、行星架。第一章緒論行星輪系減速器較普通齒輪減速器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點，逐漸獲得廣泛應用。同時它的缺點是：材料優(yōu)質、結構復雜、制造精度要求較高、安裝較困難些、設計計算也較一般減速器復雜。但隨著人們對行星傳動技術進一步的深入地了解和掌握以及對國外行星傳動技術的引進和消化吸收，從而使其傳動結構和均載方式都不斷完善，同時生產工藝水平也不斷提高，完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。根據負載情況進行一般的齒輪強度、幾何尺寸的設計計算，然后要進行傳動比條件、同心條件、裝配條件、相鄰條件的設計計算，由于采用的是多個行星輪傳動，還必須進行均載機構及浮動量的設計計算。行星齒輪傳動根據基本構件的組成情況可分為：2K—H、3K、及K—H—V三種。若按各對齒輪的嚙合方式，又可分為：NGW型、NN型、WW型、WGW型、NGWN型和N型等。我所設計的行星齒輪是2K—H行星傳動NGW型。具有內外嚙合的2K-H型單級傳動優(yōu)點較多，主要是傳動效率高，承載能力大，傳動功率不受限制、結構簡單、工藝性好。2K-H型行星齒輪傳動由兩個中心輪2K和行星架H三個基本構件組成。N表示內嚙合，W表示外嚙合，G表示內外嚙合公用行星輪。第二章原始數據及系統(tǒng)組成框圖（一）有關原始數據課題:一種自動洗衣機行星輪系減速器的設計原始數據及工作條件;使用地點：自動洗衣機減速離合器內部減速裝置；傳動比：=5.2輸入轉速:n=2600r/min輸入功率：P=200w行星輪個數：=3內齒圈齒數=63（二）系統(tǒng)組成框圖控制面板控制面板上蓋上蓋外箱體進水口外箱體進水口盛水桶盛水桶排水管排水管支撐支撐拉桿脫脫水桶波輪波輪電動機電動機帶傳動帶傳動減速器減速器圖圖2-1自動洗衣機的組成簡圖脫水：A脫水：A放開，B制動，運動經電機、帶傳動、內齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架、波輪與脫水桶等速旋轉。洗滌：A制動，B放開，運動經電機、帶傳動、中心齒輪、行星輪、行星架、波輪AB帶傳動脫水桶波輪自動洗衣機的工作原理：見圖2-2圖2-2洗衣機工作原理圖圖2-3減速器系統(tǒng)組成框圖圖2-3減速器系統(tǒng)組成框圖（電機輸入轉速）輸入軸中心輪行星輪輸出軸第三章減速器簡介減速器是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將馬達的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。減速器降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。降速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。按傳動級數主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。1）蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。2）諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。3）行星減速器其優(yōu)點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。第四章傳動系統(tǒng)的方案設計傳動方案的分析與擬定1）對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應滿足工作機的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動精度高、體積小、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求。2）擬定傳動方案任何一個方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。例如圖1-1所示為作者擬定的傳動方案，適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作。圖4-1周轉輪系a-中心輪；g-行星輪；b-內齒圈；H-行星架第五章行星齒輪傳動設計（一）行星齒輪傳動的傳動比和效率計算行星齒輪傳動比符號及角坐標含義為：1—固定件、2—主動件、3—從動件1、齒輪b固定時，2K—H（NGW）型傳動的傳動比為=1-=1+/可得=1-=1-=1-5.2=-4.2=-/∴=-/=/-1=-63/（1-5.2）=15輸出轉速：=/=n/=2600/5.2=500r/min2、行星齒輪傳動的效率計算：η=1-|-/(-1)*|*=為a—g嚙合的損失系數，為b—g嚙合的損失系數，為軸承的損失系數，為總的損失系數，一般取=0.025按=2600r/min、=500r/min、=-21/5可得η=1-|-/(-1)*|*=1-|2600-500/(-4.2-1)*500|*0.025=97.98%(二)行星齒輪傳動的配齒計算1、傳動比的要求——傳動比條件即=1+/可得1+/=63/5=21/5=4.2=所以中心輪a和內齒輪b的齒數滿足給定傳動比的要求。2、保證中心輪、內齒輪和行星架軸線重合——同軸條件為保證行星輪與兩個中心輪、同時正確嚙合，要求外嚙合齒輪a—g的中心距等于內嚙合齒輪b—g的中心距，即=稱為同軸條件。對于非變位或高度變位傳動，有m/2(+)=m/2(-)得=-/2=63-15/2=243、保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間——裝配條件相鄰兩個行星輪所夾的中心角=2π/中心輪a相應轉過角，角必須等于中心輪a轉過個（整數）齒所對的中心角，即=*2π/式中2π/為中心輪a轉過一個齒（周節(jié)）所對的中心角。=n/=/=1+/將和代入上式，有2π*//2π/=1+/經整理后=+=（15+63）/2=24滿足兩中心輪的齒數和應為行星輪數目的整數倍的裝配條件。4、保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件在行星傳動中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應大于兩輪齒頂圓半徑之和，如圖1—2所示圖5-1行星齒輪可得l=2*＞l=2*2/m*(+)*sin=39/2m=d+2=17m滿足鄰接條件。(三)行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數計算1.選定齒輪類型、精度等級⑴按圖1-1所示的傳動方案，選用行星齒輪。⑵自動洗衣機減速離合器內部減速裝置為一般工作機器，初選8級精度。2.選擇材料及熱處理方法，確定許用應力⑴材料及熱處理方法的選擇中心輪a選選用45鋼正火，硬度為162～217HBS，要求齒面粗糙度1.6行星輪g、內齒圈b選用聚甲醛（一般機械結構零件，硬度大，強度、鋼性、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料）選8級精度，要求齒面粗糙度3.2。⑵確定許用應力由《參考文獻三》圖8—24得=180MPa，=160MPa；由表8—9得=1.3由《參考文獻三》式8—14可得=/=180/1.3=138MPa=/=160/1.3=123.077MPa這里按硬齒面進行設計(適于高速、承載能力高、尺寸緊湊)，硬齒面齒輪傳動抗點蝕能力較強，但常因齒根的折斷而失效，故通常先按齒根彎曲疲勞強度設計公式確定模數等參數，然后校核齒面接觸疲勞強度。3.按齒根彎曲疲勞強度進行設計⑴有中等沖擊，由《參考文獻四》查表9-3，去載荷系數K=1，由表8-19取=1轉矩=/=9549/n=9549×0.2/3×1600=0.3979N*m=397.9N*mm；由《參考文獻三》表8—12得=3.15，=2.7，=2.29；由《參考文獻三》表8—13得=1.49，=1.58，=1.74；／=3.15×1.49／138=0.0340﹥／=2.29×1.74／123.077=0.0342故應對小齒輪進行彎曲疲勞強度計算，即將齒輪模數m的初算公式為／=0.0340代入公式m≥=0.49EQ\r(3,2K/*／eq\3取m=0.9式中：K—載荷系數—嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉矩，N*m；—小齒輪齒形系數，—應力集中系數—齒輪副中小齒輪齒數，==15；—試驗齒輪彎曲疲勞極限，按由《參考文獻二》圖6—26～6—30選取=1201）分度圓直徑d=m*=0.9×15=13.5mm=m*=0.9×24=21.6mm=m*=0.9×63=56.7mm2)齒頂圓直徑齒頂高：外嚙合=*m=m=0.9內嚙合=（-△）*m=(1-7.55/)*m=0.792=+2=13.5+1.8=15.3mm=+2=21.6+1.8=23.4mm=-2=56.7-1.584=55.116mm3)齒根圓直徑齒根高=（+）*m=1.25m=1.125=-2=13.5-2.25=11.25mm=-2=21.6-2.25=19.35mm=+2=56.7+2.25=58.95mm4）齒寬b《參考三》表8—19選取=1=*=1×13.5=13.5mm=*+5=13.5+5=18.5mm=13.5+(5-10)=13.5-5=8.5mm5)中心距a對于不變位或高變位的嚙合傳動，因其節(jié)圓與分度圓相重合，則嚙合齒輪副的中心距為：1、a—g為外嚙合齒輪副=m/2(+)=0.9/2×(15+24)=17.55mm2、b—g為內嚙合齒輪副=m/2(-)=0.9/2×(63-24)=17.55mm中心輪a行星輪g內齒圈b模數m齒數z152463分度圓直徑d13.521.656.7齒頂圓直徑15.323.454.9齒根圓直徑11.2519.3558.95齒寬高b18.518.58.5中心距a=17.55mm=17.55mm（四）驗算齒面接觸強度（1）、齒面接觸應力許用接觸應力可按下式計算，即校核齒面接觸應力的強度條件：大小齒輪的計算接觸應力中的較大值均應不大于其相應的許用接觸應力為，即或者校核齒輪的安全系數：大、小齒輪接觸安全系數值應分別大于其對應的最小安全系數，即>查《參考文獻二》表6—11可得=1.3所以>1.3由《參考文獻二》圖6—9查得=2.06（2）彈性系數由《參考文獻二》表6—10查得=1.605（3）螺旋角系數==1（4）試驗齒的接觸疲勞極限由《參考文獻二》圖6—11～圖6—15查得=520Mpa（5）最小安全系數、由《參考文獻二》表6-11可得=1.5、=2/=520/1.5=346.7Mpa=1.88Mpa≤故安全（五）行星齒輪傳動的受力分析在行星齒輪傳動中由于其行星輪的數目通常大于1，即>1,且均勻對稱地分布于中心輪之間；所以在2H—K型行星傳動中，各基本構件（中心輪a、b和轉臂H）對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡便起見，本設計在行星齒輪傳動的受力分析圖中均未繪出各構件的徑向力，且用一條垂直線表示一個構件，同時用符號F代表切向力。為了分析各構件所受力的切向力F，提出如下三點：=1\*GB2⑴在轉矩的作用下，行星齒輪傳動中各構件均處于平衡狀態(tài)，因此，構件間的作用力應等于反作用力。=2\*GB2⑵如果在某一構件上作用有三個平行力，則中間的力與兩邊的力的方向應相反。=3\*GB2⑶為了求得構件上兩個平行力的比值，則應研究它們對第三個力的作用點的力矩。在2H—K型行星齒輪傳動中，其受力分析圖是由運動的輸入件開始，然后依次確定各構件上所受的作用力和轉矩。對于直齒圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力F，如圖1—3所示。由于在輸入件中心輪a上受有個行星輪g同時施加的作用力和輸入轉矩的作用。當行星輪數目2時，各個行星輪上的載荷均勻，（或采用載荷分配不均勻系數進行補償）因此，只需要分析和計算其中的一套即可。在此首先確定輸入件中心輪a在每一套中（即在每個功率分流上）所承受的輸入轉矩為=/=9549/n=9549×0.2/3×1600=0.3979N*m可得=*=1.1937N*m式中—中心輪所傳遞的轉矩，N*m； —輸入件所傳遞的名義功率，kw；(a)(b)圖5-2傳動簡圖(a)(b)（a）傳動簡圖(b)構件的受力分析按照上述提示進行受力分析計算，則可得行星輪g作用于中心輪a的切向力為=2000/=2000/=2000×0.3979/13.5=58.9N而行星輪g上所受的三個切向力為中心輪a作用與行星輪g的切向力為=-=-2000/=-58.9N內齒輪作用于行星輪g的切向力為==-2000/=-58.9N轉臂H作用于行星輪g的切向力為=-2=-4000/=-117.8N轉臂H上所的作用力為=-2=-4000/=--117.8N轉臂H上所的力矩為==-4000/*=-4000×1.1937/13.5×17.55=-6207.24N*m在內齒輪b上所受的切向力為=-=2000/=58.9N在內齒輪b上所受的力矩為=/2000=/=1.1937×21.6/13.5=1.91N*m式中—中心輪a的節(jié)圓直徑，㎜—內齒輪b的節(jié)圓直徑，㎜—轉臂H的回轉半徑，㎜根據《參考文獻二》式（6—37）得-/=1/=1/1-=1/1+P轉臂H的轉矩為=-*（1+P）=-1.1937×（1+4.2）=-6.207N*m仿上-/=1/=1/1-=p/1+P內齒輪b所傳遞的轉矩，=-p/1+p*=-4.2/5.2×(-6.027)=5.01N*m（六）行星齒輪傳動的均載機構及浮動量行星齒輪傳動具有結構緊湊、質量小、體積小、承載能力大等優(yōu)點。這些是由于在其結構上采用了多個（2）行星輪的傳動方式，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個行星輪來分擔載荷，形成功率分流，并合理地采用了內嚙合傳動；從而，才使其具備了上述的許多優(yōu)點。（七）輪間載荷分布均勻的措施為了使行星輪間載荷分布均勻，起初，人們只努力提高齒輪的加工精度，從而使得行星輪傳動的制造和轉配變得比較困難。后來通過實踐采取了對行星齒輪傳動的基本構件徑向不加限制的專門措施和其他可進行自動調位的方法，即采用各種機械式的均載機構，以達到各行星輪間載荷分布均勻的目的。從而，有效地降低了行星齒輪傳動的制造精度和較容易裝配，且使行星齒輪傳動輸入功率能通過所有的行星輪進行傳遞，即可進行功率分流。在選用行星齒輪傳動均載機構時，根據該機構的功用和工作情況，應對其提出如下幾點要求：（1）均載機構在結構上應組成靜定系統(tǒng)，能較好地補償制造和裝配誤差及零件的變形，且使載荷分布不均勻系數值最小。（2）均載機構的補償動作要可靠、均載效果要好。為此，應使均載構件上所受力的較大，因為，作用力大才能使其動作靈敏、準確。（3）在均載過程中，均載構件應能以較小的自動調整位移量補償行星齒輪傳動存在的制造誤差。（4）均載機構應制造容易，結構簡單、緊湊、布置方便，不得影響到行星齒輪傳動性能。均載機構本身的摩擦損失應盡量小，效率要高。（5）均載機構應具有一定的緩沖和減振性能；至少不應增加行星齒輪傳動的振動和噪聲。為了使行星輪間載荷分布均勻，有多種多樣的均載方法。對于主要靠機械的方法來實現均載的系統(tǒng)，其結構類型可分為兩種：1、靜定系統(tǒng)該系統(tǒng)的均載原理是通過系統(tǒng)中附加的自由度來實現均載的。采用基本構件自動調位的均載裝置是屬于靜定系統(tǒng)。當行星輪間的載荷不均衡是，構件按照作用力的不同情況，可在其自由度的范圍內相應地進行自動調位，從而使行星輪間載荷分布均勻。2、靜不定系統(tǒng)常見的靜不定系統(tǒng)有以下兩種方案：(1)完全剛性構件的均載系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全依靠構件的高精度，即使其零件的制造和裝配誤差很小來保證均載的效果，但會使行星齒輪機構的制造和裝配變得困難復雜，且成本較高。（2）采用彈性件的均載系統(tǒng)。該系統(tǒng)是采用具有彈性的齒輪和彈性支承，在不均衡載荷的作用下，使彈性件產生相應地彈性變形，以實現均在的機械系統(tǒng)。常見的均載機構：①基本構件浮動的均載機構(1)中心輪a浮動（2）內齒輪b浮動（3）轉臂H浮動（4）中心輪a與轉臂H同時浮動（5）中心輪a與內齒輪b同時浮動（6）組成靜定結構的浮動②杠桿聯動均載機構(1)兩行星輪聯動機構（2）三行星輪聯動機構（3）四行星輪聯動機構③采用彈性件的均載機構(1)靠齒輪本身彈性變形的均載機構（2）采用彈性銷的方法（3）用彈性件支承行星輪④浮動用齒輪聯軸器本次所設計行星齒輪是靜定系統(tǒng)，基本構件中心輪a浮動的均載機構。第六章行星輪架與輸出軸間齒輪傳動的設計已知：傳遞功率P=200w,齒輪軸轉速n=1600r/min，傳動比i=5.2，載荷平穩(wěn)。使用壽命10年，單班制工作。（一）齒輪材料及精度等級行星輪架內齒圈選用45鋼調質，硬度為220～250HBS，齒輪軸選用45鋼正火，硬度為170～210HBS，選用8級精度，要求齒面粗糙度3.2～6.3。（二）按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼質齒輪，可應用《參考文獻四》式10—22求出值。確定有關參數與系數。轉矩==/=9549/n=9549×0.2/3×1600=0.3979N*m載荷系數K查《參考文獻四》表10—11取K=1.13）齒數和齒寬系數行星輪架內齒圈齒數取11，則齒輪軸外齒面齒數=11。因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由《參考文獻四》表10—20選取=1。4）許用接觸應力由《參考文獻四》圖10—24查得=560Mpa,=530Mpa由《參考文獻四》表10—10查得=1由《參考文獻四》式10—13可得=/=560/1=560Mpa=/=530/1=530Mpa許用彎曲應力由《參考文獻四》圖10—25查得=210Mpa,=190Mpa由《參考文獻四》表10—10查得=1.3由《參考文獻四》式10—14可得=/=210/1.3=161.5Map=/=190/1.3=146.2Map軟齒面齒輪傳動，常因齒面點蝕而失效，故通常先按齒面接觸疲勞強度設計公式確定齒輪的直徑，然后分別校核大、小齒輪的齒根彎曲疲勞強度查表取彈性系數=189.8；=2.5﹤，所以==530Map≥=9.54mm取齒數=11，m=／=9.54／11=0.9齒輪的模數取標準值m=1==mz=1×11mm=11mm===1×11mm=11mma=1/2×m(+)=1/2×1×(11+11)mm=11mm（三）按齒根彎曲疲勞強度計算確定有關系數與參數：1）齒形系數由《參考文獻四》表10—13查得==3.632）應力修正系數由《參考文獻四》表10—14查得==1.413）許用彎曲應力由《參考文獻四》圖10—25查得=210Mpa,=190Mpa由《參考文獻四》表10—10查得故m1.26=1.26×=0.58=2K/b×==37.0MPa≤=162Mpa==37.0=37.0≤故安全齒根彎曲強度校核合格。（四）驗算齒輪的圓周速度vv=/60×1000=×11×1600/60×1000=0.921m/s由《參考文獻四》表10—22,可知選用8級精度是合適的。第七章行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設計（一）減速器輸入軸的設計1、選擇軸的材料，確定許用應力由已知條件選用45號鋼,并經調質處理,由《參考文獻四》表14—4查得強度極限=650MPa,再由表14—2得許用彎曲應力=60MPa2、按扭轉強度估算軸徑根據《參考文獻四》表14—1得C=118～107。又由式14—2得d=(118～107)=5.36～4.86取直徑=8.5mm3、確定各軸段的直徑軸段1(外端)直徑最少=8.5mm，考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：=9.7mm,=10mm,=11mm,=11.5mm,=12mm,=15.42mm，=18mm。4、確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達到軸于行星齒輪安裝的技術要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=107mm,=3.3mm,=2mm,=44.2mm,=4mm,=18.5mm,=1.5mm,=13mm。按設計結果畫出軸的結構草圖：圖7-1輸入軸簡圖校核軸a、受力分析圖圖7-2受力分析水平面彎矩圖(b)垂直面內的彎矩圖(c)合成彎矩圖(d)轉矩圖圓周力：==2×298.4/13.5=58.9N徑向力：==44.2×tan=21.4N法向力：=/cos=44.2/cos=62.7Nb、作水平面內彎矩圖（7-2a）。支點反力為：=/2=29.45N彎矩為：=29.45×77.95/2=417.0N*mm=29.45×29.05/2=155.42N*mmc、作垂直面內的彎矩圖（7-2b），支點反力為：=/2=10.7N彎矩為：=10.7×77.95/2=417.0N*mm=10.7×29.05/2=155.42N*mmd、作合成彎矩圖（7-2c==1221.21N*mm==455.2N*mme、作轉矩圖(7-2d)：T=9549/n=9549×0.2/1600=1.1936N*m=1193.6N*mmf、求當量彎矩==1415.71N*mm=848.58N*mmg、校核強度=/W=1130.23/0.1=1415.71/0.1×=8.19Mpa=/W=652.566/0.1=848.58/0.1×=6.38Mpa所以滿足=60Mpa的條件，故設計的軸有足夠的強度，并有一定余量。（二）行星輪系減速器齒輪輸出軸的設計 1、選擇軸的材料，確定許用應力由已知條件：齒輪軸選用45鋼正火,由《參考文獻四》表14—4查得強度極限=600MPa,再由表14—2得許用彎曲應力=55MPa2、按扭轉強度估算軸徑=Pη=0.2×97.98%=0.19596kw根據《參考文獻四》表14—1得C=118～107。又由式14—2得d=(118～107)=5.34～4.83取直徑=8.9mm3、確定各軸段的直徑軸段1(外端)直徑最少=8.9m考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：=12mm,==11.3mm,===12mm。4、確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=136.5mm,=19.2mm,=1.1mm,=74.5mm,=1.5mm,=15.8mm,=1.2mm,=23.2mm。按設計結果畫出軸的結構草圖：見圖7-3