齿轮传动综合实验系统设计及教学实践

王荣先，张莉洁，张旦闻

(洛阳理工学院 机械工程学院，河南 洛阳 471023)

0 引 言

齿轮机构具有高效、可靠、结构紧凑等特点，广泛应用于汽车、航空航天、机床、矿山机械等领域[1]。由于齿轮机构参数复杂，相关理论点多面广,抽象难懂，且传统的教学方式以课堂教学为主，实验内容少、测量手段落后，教学难度较大。例如，对渐开线齿廓啮合传动过程缺乏实验教学和验证手段，影响到对齿轮传动参数、重合度等概念的理解；对齿轮齿根弯曲应力、齿面接触应力缺乏直观认识，影响到对强度设计理论的学习。目前大多数高校只开设有渐开线齿廓的范成原理实验和齿轮参数测定实验两个项目。范成原理实验利用齿轮范成仪观察齿轮啮合传动时两轮的齿廓曲线互为包络线，了解齿廓的形成过程和切制原理；齿轮参数测定实验是使用游标卡尺和齿厚游标卡尺，测量齿轮齿根圆、齿顶圆等参数。

工程上有关于齿轮参数性能、故障检测等方面的研究。如梁经伦等[2]基于视觉测量方法进行了齿轮基本参数在线检测的研究；张慧博等[3]根据齿轮机构动力学验证实验研究了齿轮振动问题；文献[4-8]中设计了基于LabVIEW的齿轮调制故障检测系统。这些研究主要针对工程实践中存在的复杂问题，不适合应用于教学实践。近年来，一些高校学者尝试将现代先进技术应用到教学改革实践中。如寇尊权等[9]基于VB.net语言进行了渐开线内齿轮仿真；王成等[10]研究了齿轮机构认知虚拟仿真实验；……