【正文】 第1章 緒論獨立的閉式傳動裝置雙速變速箱的設計畢業(yè)論文 第1章 緒 論機械工業(yè)是現(xiàn)代化過程的主要推動力量，在國民經濟的發(fā)展過程中起著不可或缺的作用，它為國民經濟建設各個部門提供技術裝備和先進的技術服務。隨著科學技術的發(fā)展和人們對產品日益增加的新的需求，機械產品的設計不僅要實現(xiàn)產品的基本功能，更應該在滿足此功能的基礎上，優(yōu)化產品性能，使設計的產品更能體現(xiàn)人性化、智能化，在環(huán)境保護和能源消耗上也應當體現(xiàn)其先進的綠色設計理念，促進社會、經濟與自然的和諧發(fā)展。 減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，主要用來降低原動機的轉動速度同時增大其轉矩，以滿足工作機對轉速和轉矩的要求。目前，各行各業(yè)在普遍使用的齒輪減速器主要分為：圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪—蝸桿減速器和行星齒輪減速器，其作用場合和功用也千差萬別，共同服務于人類社會。減速器的發(fā)展使用貫穿于機械行業(yè)的始終，1894年法國工程師路易斯雷納本哈特和埃米爾拉瓦索爾經過研制首次在本哈特拉瓦索爾牌汽車上裝了變速器，使汽車變速箱走進了人們的生活?，F(xiàn)在汽車行業(yè)所用的變速箱只要有無級變速箱和手動變速箱，應不同的使用要求和經濟情況而分別使用在不同的汽車上。減速器的發(fā)展經歷了很長的歷程，目前國內外動力齒輪傳動正沿著小型化、高速化、標準化、小震動、低噪聲的方向發(fā)展 。減速機的使用可以降低設備的負載慣量，便于設備更好地調速。而且，減速機在降速的同時還可以提高輸出扭矩，但是輸出扭矩超出了減速器的額定扭矩，就會在一定程度上影響減速器的壽命 。目前世界上主要有積木式組合設計（良好的設置減速機的基本參數(shù)、規(guī)范的尺寸規(guī)格、良好的零件通用性和互換性）、水平與性能（將齒輪減速器的齒輪設計成圓柱形，采用滲碳淬火、磨齒以提高設備的承載能力，這樣的減速器體積小、重量輕、噪音低）、樣式多樣化（一改多去單一的底座安裝方式，在滿足設備生產需要的同時，可以采用空心軸懸掛式、浮動支承底座、電機與減速器一體式連接等安裝方法）。目前國內的減速機研究主要以換肚子的方法，在原有減速機的基礎上更換核心零部件以制造出新型減速機，像DNK、DQJ系列減速器的生產就是將點線傳動嚙合技術應用到中硬齒面減速機領域 研制出的上規(guī)模、上檔次、高技術附加值的標準系列產品。而國外減速器的設計在承載能力方面有著大幅度的提高，在模塊化設計方面有著新的發(fā)現(xiàn)，降噪措施也有進一步的改進，產品密封和外觀設計也比國內出眾很多，此外國際機構也在著手開始制訂減速機的技術條件標準。在此方面的代表減速機有德國sewR、S、K、F系列減速機，西門子弗蘭德減速機和韓國的DKW減速機。雙離合式變速箱（DCT，英文全稱為Dual Clutch Transmission）的出現(xiàn)主要是為了解決汽車換擋時動力傳遞中斷的現(xiàn)象，至今為止有近70年的歷史。它優(yōu)勢明顯，但是內部結構非常復雜，首先它內部的兩組離合器分別由電子控制并由液壓系統(tǒng)推動，這樣傳動軸也相應復雜的被分為兩部分，中心的是新傳動軸負責一組齒輪傳動，而空心傳動軸負責另外一組，其結構設計幾乎顛覆了傳統(tǒng)變速箱的設計。 雖然現(xiàn)階段他的制造成本相對較高，且制作復雜。但是其以傳動效率高，動力傳動無間斷，傳動平穩(wěn)的優(yōu)點，引起了機械行業(yè)的廣泛關注?，F(xiàn)代經濟的快速發(fā)展，科技已經成為第一生產力，企業(yè)之間的競爭已經不僅僅限于資金、人力之間的競爭，如何在相同的能源消耗和人力勞動下獲得最大的經濟效益，已經成為一個企業(yè)在經濟迅猛發(fā)展的今天獲得生存的首要問題?，F(xiàn)一運輸類企業(yè)為了獲得更大的經濟效益，精減運載裝置的質量，在變速機模塊想更改原有傳動模式模式，以減輕裝置質量，改善傳動平穩(wěn)性，提高傳動效率。要求設計一雙速變速箱滿足以上條件，又該雙速變速箱的工作時間特別短，且處于真空工作狀態(tài)，經計劃協(xié)商可以在設計零件上取應力極限狀態(tài)，以最大程度的減重。畢業(yè)設計是圍繞新型變速裝置—雙速變速箱的設計而展開的，所涉及的的主要內容是雙速變速箱的方案設計和總體裝配。根據(jù)課題需要、工作需求以及雙速變速箱的工作環(huán)境的特殊性，在參閱國內外相關資料的基礎上，對雙速變速箱進行整體結構設計（機械零件部分），并以此為根據(jù)完成論文撰寫、裝配圖、零件圖。即將在論文中做詳盡闡述的包括以下幾個方面： 設計雙速變速箱的傳動路線； 設計雙速變速箱的總體結構，包括電動機的選型、齒輪的設計、軸的設計、軸承的選擇與校核、箱體及其附件的設計以及雙速變速箱的潤滑和密封； 所設計的零部件進行三維建模、質量計算； 應用有限元分析的方法，對所設計的零部件進行初步的分析與校核。3第2章 總體方案設計第2章 總體方案設計應廠商要求，根據(jù)運載裝置的實際狀況，可以確定雙速變速箱的工作環(huán)境為真空微重力狀態(tài)，高速運動，周圍環(huán)境可能處于高溫或低溫狀態(tài)，為了保證較好的經濟效益，雙速變速箱的質量應該盡量輕，以使在消耗相同燃料的基礎上，運載質量盡量大的貨物，根據(jù)上訴條件，可以做如下分析。要求設計一雙速變速箱，能夠把原動機（電動機）的運動，經過分路齒輪箱和轉向齒輪箱的傳動，變換成滾珠絲杠的外伸運動，同時還能夠滿足以下要求：滾珠絲杠的運動能夠按照既定的運動圖線實現(xiàn)；雙速變速箱的工作環(huán)境為真空狀態(tài)，要能夠適應極端的工作環(huán)境（極寒和極熱條件），無法進行油潤滑；在滿足設計要求，保證裝置安全可靠的基礎上，盡量減輕裝置的質量。，綜合分析可以得到各運動參數(shù)。 運動圖線 總行程：L=1400mm；總時間：T=高速段行程：Lh=1370mm高速段速度：Vh=180mm/s低速段行程：Ll=30mm低速段速度：Vl=27mm/s加速度：a=250mm/s2 位置鎖止狀態(tài)：Fc=20000N高速段：Fh=1500N低速段：Fl=10000N 根據(jù)運動圖線可以知道雙速變速箱在工作時，使絲杠由靜止狀態(tài)加速到外伸速度最大狀態(tài)所需要的時間為： （21）此段時間滾珠絲杠的伸長距離為： （22）高速段運行時間為： （23）減速運動段時間為： （24）減速段滾珠絲杠外伸的長度為： （25）低速段運行時間為： （26）在這段時間中滾珠絲杠外伸距離比需求長度長了： （27）此段長度均按照高速運動階段的運動速度來計算可知運動時間為： （29）即，雙速變速箱在運載裝置中總的工作時間約為： （210）該雙速變速箱為運載裝置的一部分，后接其他傳動裝置，已知的傳動裝置為：分路齒輪箱、轉向齒輪箱、絲杠螺母運動副，且已知各傳動裝置的傳動參數(shù)如下：分路齒輪箱傳動比為1:2；轉向齒輪箱傳動比為2:1；滾珠絲杠選型： 直徑：Φ16（中空內孔Φ8） 導程：Sb=16 材料：Ti合金TB2 GB/滾珠絲杠采用一端固定一端支撐的安裝方式，重點校核其抗拉強度、屈曲穩(wěn)定性以及振動穩(wěn)定性。位置鎖止狀態(tài)時絲杠受力Fc為單根絲杠在運載裝置啟動時承受的最大慣性力，且Fc=KW?M?Amax/3=270（211）其中：KW為工況系數(shù)，M為延伸段質量，取70kgAmax為運載裝置啟動時的最大加速度， 高速段絲杠受力 Fh為單根絲杠在高速段外伸時承受的力Fh=KO?KS?F/3=150%200%100（212）KO為超載系數(shù)，取150%KS為載荷不均勻系數(shù)，取200%F為要求負載，取100kg鎖片推壓力 Ft為單根絲杠低速段外伸時的推壓力Ft=KTO?FTA/3=300%500/3=500N （213）FTA為總的推壓力，取500NKTO為低速段運動結束時的超載系數(shù)，取300%低速段絲杠最大受力 FL為單根絲杠低速段外伸時的最大力，由低速段外伸受力和鎖片推壓力兩部分構成：FL=Fh+Ft=1000+500=1500N （214）：電動機的運動由圓柱齒輪Z1通過1路（Z1—Z4—C1—Z5—Z6）傳遞給齒輪Z6實現(xiàn)輸出軸的高速運動，其中C1為電磁離合器；通過2路（Z1—Z2—C2—Z3—Z6）傳遞給齒輪Z6實現(xiàn)輸出軸的低速運動，C2為超越離合器。當C1電磁離合器閉合時，經傳遞路線1傳遞到Z6轉速高于經路線2傳遞的轉速，超越離合器C2處于分開狀態(tài)（即不傳遞運動），此時Z6處于高速狀態(tài)；當C1電磁離合器分開時，電動機M1的轉速只能夠通過路線2傳遞給齒輪Z6，此時Z6處于低速狀態(tài)。 傳動原理圖電池離合器的控制主要靠傳感器的識別，在雙速變速箱啟動時，電磁離合器處于閉合狀態(tài)（工作狀態(tài)），此時滾珠絲杠先加速到180mm/s。然后進行勻速運動，當運動距離到達1370mm時，傳感器發(fā)出斷開電源的信號，傳遞給控制中心，然后轉化成電磁離合器的斷開狀態(tài)（非工作狀態(tài)），此時電磁離合器和超越離合器均處于非工作狀態(tài)，滾珠絲杠的外伸運動為減速運動。當速度減至27mm/s時，超越離合器開始工作，此時滾珠絲杠的外伸運動速度為27mm/s，即處于低速運動階段，滾珠絲杠完成后續(xù)運動。在滾珠絲杠的外伸長度達到1400mm時，檢測器再次向控制中心發(fā)出信號，轉換成為控制中心發(fā)出的電動機終止工作的指令，至此，裝速變速箱的工作任務完成。本章在綜合分析減速器和雙離合式變速箱傳動原理的基礎上，充分的分析廠商給定的應用環(huán)境，提煉出了相關的技術參數(shù)。按照機械設計的一般步驟，設計出了雙速變速箱的傳動路線原理圖，并對傳動過程做了簡要說明。47第3章 零部件的設計及質量計算第3章 零部件的設計及質量計算由于工作場合為真空，為了避免電機的真空放電可以選擇直流永磁無刷電機。直流永磁無刷電機是由一塊或多塊永磁體建立磁場的直流電動機，其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機相似，可以由改變電樞電壓來方便調速。與他勵直流電動機相比具有體積小、效率高、結構簡單、用銅量少等優(yōu)點，是小功率電動機的主要類型 。根據(jù)已經確定的傳動方案，可以確定在電