【正文】 第1章 緒論獨立的閉式傳動裝置雙速變速箱的設(shè)計畢業(yè)論文 第1章 緒 論機(jī)械工業(yè)是現(xiàn)代化過程的主要推動力量，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中起著不可或缺的作用，它為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各個部門提供技術(shù)裝備和先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對產(chǎn)品日益增加的新的需求，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計不僅要實現(xiàn)產(chǎn)品的基本功能，更應(yīng)該在滿足此功能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)品性能，使設(shè)計的產(chǎn)品更能體現(xiàn)人性化、智能化，在環(huán)境保護(hù)和能源消耗上也應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)其先進(jìn)的綠色設(shè)計理念，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)與自然的和諧發(fā)展。 減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置，主要用來降低原動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度同時增大其轉(zhuǎn)矩，以滿足工作機(jī)對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)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(wù)于人類社會。減速器的發(fā)展使用貫穿于機(jī)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(jīng)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(jìn)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(yīng)不同的使用要求和經(jīng)濟(jì)情況而分別使用在不同的汽車上。減速器的發(fā)展經(jīng)歷了很長的歷程，目前國內(nèi)外動力齒輪傳動正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、小震動、低噪聲的方向發(fā)展 。減速機(jī)的使用可以降低設(shè)備的負(fù)載慣量，便于設(shè)備更好地調(diào)速。而且，減速機(jī)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(shè)計（良好的設(shè)置減速機(jī)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(shè)計成圓柱形，采用滲碳淬火、磨齒以提高設(shè)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(shè)備生產(chǎn)需要的同時，可以采用空心軸懸掛式、浮動支承底座、電機(jī)與減速器一體式連接等安裝方法）。目前國內(nèi)的減速機(jī)研究主要以換肚子的方法，在原有減速機(jī)的基礎(chǔ)上更換核心零部件以制造出新型減速機(jī)，像DNK、DQJ系列減速器的生產(chǎn)就是將點線傳動嚙合技術(shù)應(yīng)用到中硬齒面減速機(jī)領(lǐng)域 研制出的上規(guī)模、上檔次、高技術(shù)附加值的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。而國外減速器的設(shè)計在承載能力方面有著大幅度的提高，在模塊化設(shè)計方面有著新的發(fā)現(xiàn)，降噪措施也有進(jìn)一步的改進(jìn)，產(chǎn)品密封和外觀設(shè)計也比國內(nèi)出眾很多，此外國際機(jī)構(gòu)也在著手開始制訂減速機(jī)的技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)。在此方面的代表減速機(jī)有德國sewR、S、K、F系列減速機(jī)，西門子弗蘭德減速機(jī)和韓國的DKW減速機(jī)。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(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，首先它內(nèi)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(yīng)復(fù)雜的被分為兩部分，中心的是新傳動軸負(fù)責(zé)一組齒輪傳動，而空心傳動軸負(fù)責(zé)另外一組，其結(jié)構(gòu)設(shè)計幾乎顛覆了傳統(tǒng)變速箱的設(shè)計。 雖然現(xiàn)階段他的制造成本相對較高，且制作復(fù)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(jī)械行業(yè)的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技已經(jīng)成為第一生產(chǎn)力，企業(yè)之間的競爭已經(jīng)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(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)成為一個企業(yè)在經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)效益，精減運載裝置的質(zhì)量，在變速機(jī)模塊想更改原有傳動模式模式，以減輕裝置質(zhì)量，改善傳動平穩(wěn)性，提高傳動效率。要求設(shè)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(jīng)計劃協(xié)商可以在設(shè)計零件上取應(yīng)力極限狀態(tài)，以最大程度的減重。畢業(yè)設(shè)計是圍繞新型變速裝置—雙速變速箱的設(shè)計而展開的，所涉及的的主要內(nèi)容是雙速變速箱的方案設(shè)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(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對雙速變速箱進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計（機(jī)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(shè)計雙速變速箱的傳動路線； 設(shè)計雙速變速箱的總體結(jié)構(gòu)，包括電動機(jī)的選型、齒輪的設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承的選擇與校核、箱體及其附件的設(shè)計以及雙速變速箱的潤滑和密封； 所設(shè)計的零部件進(jìn)行三維建模、質(zhì)量計算； 應(yīng)用有限元分析的方法，對所設(shè)計的零部件進(jìn)行初步的分析與校核。3第2章 總體方案設(shè)計第2章 總體方案設(shè)計應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益，雙速變速箱的質(zhì)量應(yīng)該盡量輕，以使在消耗相同燃料的基礎(chǔ)上，運載質(zhì)量盡量大的貨物，根據(jù)上訴條件，可以做如下分析。要求設(shè)計一雙速變速箱，能夠把原動機(jī)（電動機(jī)）的運動，經(jīng)過分路齒輪箱和轉(zhuǎn)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(yīng)極端的工作環(huán)境（極寒和極熱條件），無法進(jìn)行油潤滑；在滿足設(shè)計要求，保證裝置安全可靠的基礎(chǔ)上，盡量減輕裝置的質(zhì)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?fàn)顟B(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?fàn)顟B(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(zhuǎn)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(zhuǎn)向齒輪箱傳動比為2:1；滾珠絲杠選型： 直徑：Φ16（中空內(nèi)孔Φ8） 導(dǎo)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(qiáng)度、屈曲穩(wěn)定性以及振動穩(wěn)定性。位置鎖止?fàn)顟B(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(zhì)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(fù)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(jié)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(gòu)成：FL=Fh+Ft=1000+500=1500N （214）：電動機(jī)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(dāng)C1電磁離合器閉合時，經(jīng)傳遞路線1傳遞到Z6轉(zhuǎn)速高于經(jīng)路線2傳遞的轉(zhuǎn)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(dāng)C1電磁離合器分開時，電動機(jī)M1的轉(zhuǎn)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(jìn)行勻速運動，當(dāng)運動距離到達(dá)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(zhuǎn)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(dāng)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(dá)到1400mm時，檢測器再次向控制中心發(fā)出信號，轉(zhuǎn)換成為控制中心發(fā)出的電動機(jī)終止工作的指令，至此，裝速變速箱的工作任務(wù)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(chǔ)上，充分的分析廠商給定的應(yīng)用環(huán)境，提煉出了相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。按照機(jī)械設(shè)計的一般步驟，設(shè)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(shè)計及質(zhì)量計算第3章 零部件的設(shè)計及質(zhì)量計算由于工作場合為真空，為了避免電機(jī)的真空放電可以選擇直流永磁無刷電機(jī)。直流永磁無刷電機(jī)是由一塊或多塊永磁體建立磁場的直流電動機(jī)，其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機(jī)相似，可以由改變電樞電壓來方便調(diào)速。與他勵直流電動機(jī)相比具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、用銅量少等優(yōu)點，是小功率電動機(jī)的主要類型 。根據(jù)已經(jīng)確定的傳動方案，可以確定在電