【正文】 ............................ 53 三維繪圖軟件及其二次開發(fā)技術(shù) .................................................................. 54 二次開發(fā)原理 ........................................................................................ 54 二次開發(fā)思路 ........................................................................................ 55 漸開線齒輪參數(shù)化建模 ................................................................................... 56 主要思路 ............................................................................................... 56 漸開線齒輪建模 ................................................................................... 57 三維模型程序的編制 ............................................................................ 58 建模程序與應(yīng)用軟件的連接 ................................................................ 60 程序運行結(jié)果 ........................................................................................ 60 行星傳動機構(gòu)參數(shù)化建模 .............................................................................. 61 行星齒輪傳動的特點 ............................................................................ 61 行星齒輪傳動機構(gòu)參數(shù)化建模的基本思路 ........................................ 62 界面設(shè)計 ................................................................................................ 62 程序設(shè)計 ................................................................................................ 63 目錄 vii 程序運行結(jié)果 ........................................................................................ 66 本章小結(jié) ........................................................................................................... 68 6 總結(jié) 與展望 .................................................................................................................. 69 全文總結(jié) ........................................................................................................... 69 展望 ................................................................................................................... 70 參考文獻 ......................................................................................................................... 71 第 1 章 引言 1 1 引言 研究背景 帶式輸送機自 1795 年被發(fā)明以來，經(jīng)過 200 多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用，特別是第三次工業(yè)技術(shù)革命后新材料、新技術(shù)的采用，帶式輸送機的發(fā)展步入了一個新紀元。 本文針對 帶式輸送機可控變速裝置 的結(jié)構(gòu)特點，認真研究了以下三個方面的問題： （ 1）基于帶式輸送機可控變速裝置的工作原理和功能要求，對其進行 了 運動學(xué)、動力學(xué)分析 、傳動效率分析 以及蝸桿傳動機構(gòu)的傳動特性分析。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。 （ 3） 以 Visual ，編制優(yōu)化計算程序，并以 SolidWorks的三維建模功能為基礎(chǔ)， 實現(xiàn)了 帶式輸送機可控變速裝置 的 參數(shù) 優(yōu)化與 三維 自動 建模的 一體化設(shè)計 。 近年來，隨著我國工業(yè) 現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，綜合機械化采煤工藝的推廣應(yīng)用使得礦井的開采量和運輸量日益增大，從而 長距離、大運量、大功率 輸送設(shè)備的需求量越來越大 [2]。同時，提高輸送帶的強度等級還必須相應(yīng)加大滾筒碩士學(xué)位論文 2 的直徑，以滿足輸送帶最小彎曲半徑的要求，從而又加大了機械加工件的初期投資。 “ 軟啟動 ” 是指機械設(shè)備在空、重載工況下，能夠逐步克服整個系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動，而這種啟動是可控的 [7]。隨著市第 1 章 引言 3 場競爭的日益激烈及全球市場的形成，對制造業(yè)來說， 21 世紀企業(yè)競爭的核心將是新產(chǎn)品的開發(fā)能力及制造能力， CAD/CAM 技術(shù)作為提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的強有力手段，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，它的應(yīng)用和發(fā)展直接影響著現(xiàn)代制造系統(tǒng)的最終功能及實現(xiàn) [9]。參數(shù)化技術(shù)的提出，令 CAD 技術(shù)實現(xiàn)了劃時代的技術(shù)革命，使人們逐步認識到參數(shù)化三維造型 系統(tǒng)的魅力。 法國格勒諾布爾大學(xué)（ University of Grenoble）的 Tsay, 進行了基 于特征的參數(shù)化齒輪系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究 [19] [20]。 第 1 章 引言 5 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)的相關(guān)研究工作雖然起步較晚，但是已有了很大進展。 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的張淑敏以圓柱齒輪減速器為例闡述了 Pro/Engineer 和AutoCAD 等軟件的二次開發(fā)方法，并利用 AutoCAD 創(chuàng)建了標準漸開線齒輪參數(shù)化造型的設(shè)計程序和驅(qū)動程序。 （ 2） 針對可控變速裝置的結(jié)構(gòu)特點，建立帶式輸送機可控變速裝置優(yōu)化設(shè)計的 數(shù)學(xué)模型。 理想軟啟動曲線 針對大型帶式輸送機的實際工況，理想的驅(qū)動裝置應(yīng)滿足以下技術(shù)要求： （ 1） 啟 動時間可在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，使帶式輸送機平 穩(wěn) 啟 動，并可實現(xiàn)滿載 啟 動； （ 2） 啟 動加速度控制在一定的范圍內(nèi)，可有效降低 啟 動時的動態(tài)初張力，降低整機輸送帶的選用安全系數(shù)，有效地降低輸送帶的初期投資； （ 3）在多機啟動或多點中間 起 動時，可以實現(xiàn)多機的功率平衡； （ 4）電動機空載 啟 動，降低對電網(wǎng)的沖擊； （ 5）具有過載保護功能； （ 6）帶式輸送機瞬時停車時，可以實現(xiàn)不停電動機，提高電動機使用壽命； （ 7）帶式輸送機低速檢帶運行時，系統(tǒng)不會嚴重發(fā)熱導(dǎo)致停車故障，確保正常檢修工作。此處加速度最大值比 Harrison推薦的大 27%，加速度的一階導(dǎo)數(shù)在 t=0、 T/2及 T處均不連續(xù)，但加速度導(dǎo)數(shù)的峰值只是 Harrison曲線的 81%。如圖 23所示。其工作原理是通過控制器調(diào)節(jié)功率器件中的絕緣柵極，使進入功率器件的交流電源頻率發(fā)生變化。 BOSS 系統(tǒng)裝置傳動效率低，不能實現(xiàn)無級調(diào)速，傳動系統(tǒng)種存在薄弱環(huán) 節(jié)，其中摩擦片是易耗品，使用壽命短，液壓控制系統(tǒng)復(fù)雜，價格昂貴。因此，帶式輸送機可控變速裝置碩士學(xué)位論文 12 的總體結(jié)構(gòu)具有設(shè)計新穎，制造成本低，備件購置方 便，維護和日常運行費用較低等特點。 第 2 章 帶式輸送機可控變速裝置的特點 13 128746539潤 滑 油 液 圖 25 液壓系統(tǒng)原理圖 Principle of the hydraulic system 1 油箱 2液壓泵 4單向閥 5液壓馬達 6電液比例節(jié)流閥 7溢流閥 8電液比例溢流閥 9電液比例調(diào)速閥 1Tank 2Hydraulic pump 4Oneway valve 5Hydraulic Motor 6Electrohydraulic proportional throttle 7Relief 8Electrohydraulic proportional relief valve 9 electrohydraulic proportional speed valve 電液比例調(diào)速閥 9 可控制潤滑油液的流量。 （ 1）額 定運行狀態(tài) 由圖 24 可知，主電動機 2 通過聯(lián)軸器 1 將運動和力矩傳給軸 Ⅰ ，再通過齒輪 4 和軸 Ⅱ 傳給 2KH 行星傳動機構(gòu)的中心輪 8。適當調(diào)整液壓系統(tǒng)，使此轉(zhuǎn)動方向與主電動機工作時的轉(zhuǎn)向一致，然后再啟動主電動機就可實現(xiàn)主電動機的空載啟動。 在帶式輸送機可控變速裝置中設(shè)有電動機轉(zhuǎn)速檢測與控制系統(tǒng)，通過檢測電動機轉(zhuǎn)速的變化來判斷電動機載荷的大小。本裝置除采用循環(huán)潤滑系統(tǒng)對各個傳動件進行潤滑外，還設(shè)置有溫度檢測與控制系統(tǒng)。主電動機輸入轉(zhuǎn)速1n ，蝸桿轉(zhuǎn)速 2n ，轉(zhuǎn)臂 H 輸出轉(zhuǎn)速 Hn ，蝸輪和內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速為 bn ，太陽輪轉(zhuǎn)速 an ，各轉(zhuǎn)速方向和各齒輪齒數(shù)如圖 31 所示。 （ 2）轉(zhuǎn)臂運動學(xué)分析 如圖 3 2 所示，太陽輪 a 的角速度為 a? ，內(nèi)齒輪 b 的角速度為 b? ，轉(zhuǎn)臂 H 的第 3 章 可控變速裝置運動學(xué)、動力學(xué)分析 19 角速度為 H? ， c 為行星輪。由式（ 3–9）得： 1001aHHabZnnn Z Z i? ? ?? （ 3–13） 當變速裝置運行在軟啟動、軟制動、功率平衡及過載保護工作過程中時，均有 1 10nn? ，且蝸桿轉(zhuǎn)速 2n 是不斷變化的。 根據(jù)設(shè)計要求，主電動機通電后始終以額定轉(zhuǎn)速 10n 運轉(zhuǎn)， 1 0?? ，于是 22()bH abZZ Z i???? ? （ 3–11） 由上式知，輸出構(gòu)件的角加速度 H? 是蝸桿角加速度 2? 的函數(shù)，則可通過控制蝸桿的運動來控制系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速的角加速度，即輸出轉(zhuǎn)速的角加速度是可控的。若忽略摩擦，則作用在基本構(gòu)件上的外轉(zhuǎn)矩代數(shù)和為零，且它們所傳遞的功率代數(shù)和也為零，即： 0a b HT T T? ? ? （ 3–1） 0a a b b H HT T T? ? ?? ? ? （ 3–2） 式中 aT 、 bT 、 HT ——太陽輪、內(nèi)齒輪和轉(zhuǎn)臂所受外轉(zhuǎn)矩， Nm? ； a? 、 b? 、 H? ——太陽輪、內(nèi)齒輪和轉(zhuǎn)臂角速度， /rads 。能夠提供可調(diào)的、平滑而無沖擊的啟動力矩，能夠較好的實現(xiàn)輸送機的加減速度控制、多機驅(qū)動的功率平衡、檢帶運行、過載保護及溫度保護等多種功能，與煤炭生產(chǎn)結(jié)合緊密，開發(fā)推廣前景廣闊，是大運量、大功率、長距離帶式輸送機理想的驅(qū)動裝置。當輸出軸轉(zhuǎn)速下降值超過某預(yù)設(shè)值或載荷偏差超過了設(shè)定值時可認為過載，此時控制系統(tǒng)發(fā)出信號并啟動過載保護程序使液壓系統(tǒng)向液壓馬達供油，電液比例調(diào)速閥 6 的開口量逐漸開到最大而解除內(nèi)齒輪的約束，行星傳動機構(gòu)由內(nèi)齒輪不動系桿輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橄禇U不動內(nèi)齒輪輸出，從而避免電動機過熱或零部件損壞，實現(xiàn)了過載保護。輸送機停車前滾筒一般具有一定的轉(zhuǎn)速，若控制系統(tǒng)發(fā)出停車信號，首先將電液比例溢流閥 8 的壓力調(diào)節(jié)到額定值，然后使電液比例調(diào)速閥 6 的開口量按照一定的規(guī)律由零逐漸增大，液壓馬達將帶動內(nèi)齒輪按 照軟啟動時它們的轉(zhuǎn)速方向轉(zhuǎn)動，且