【正文】 行星輪減速器中典型零件的三維圖 [32]。最終將標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱齒輪的自動(dòng)參數(shù)化造型、齒輪參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和傳動(dòng)性能分析有機(jī)的結(jié)合為一體 [30]。以蝸桿傳動(dòng)的各個(gè)零件為研究對(duì)象 ,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形單元建模技術(shù)建立了蝸桿傳動(dòng)的特征模型 ,實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAE/CAPP 之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。首先結(jié)合實(shí)際工況條件并考慮到設(shè)計(jì)中的模糊因素 ,建立了以體積最小為目標(biāo)函數(shù)的模糊優(yōu)化模型；然后以窮舉法作為優(yōu)化算法 ,對(duì)圓柱齒輪和蝸桿變速裝置的主要參數(shù)（模數(shù)、齒數(shù)、齒寬系數(shù)等）進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；最后根據(jù)優(yōu)化結(jié)果 ,運(yùn)用參數(shù)化方法繪制了圓柱齒輪、蝸桿、蝸輪等的零件圖和裝配圖。提出了對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫管理 ,將圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算過程中 需要的參數(shù)及計(jì)算后產(chǎn)生的參數(shù)用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理 ,為后續(xù)的造型設(shè)計(jì)提供驅(qū)動(dòng)參數(shù)。 目前主要有以下單位和學(xué)者進(jìn)行了卓有成效的研究工作。 此外，國(guó)外從事該方面研發(fā)工作的還有德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)（ Technical Achen, Ger.）的 WernKueir 加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)（ Memorial Uni. of Newfoundland） 的 Hans J.， Pratt Regli [2325]。以中心距最小為目標(biāo)函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型并優(yōu)化求出蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)（模數(shù)、齒數(shù)等），然后利用 UG軟件和優(yōu)化結(jié)果完成了蝸桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)化繪圖以及三維實(shí)體的造型工作。運(yùn)用 AutoLisp 開發(fā)出了齒輪圖形庫，既方便了圖形的管理 ,又減少了重復(fù)性勞動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)與特征參數(shù)化造型的結(jié)合。在對(duì)漸開線圓柱齒輪進(jìn)行模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)后，將優(yōu)化結(jié)果作為齒輪參數(shù)輸入到齒輪輪廓生成對(duì)話框 ,從而生成三維圖形，為裝配設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真、性能分析以及數(shù)控加工作好了準(zhǔn)備 ,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。以減小體積和提高效率為目標(biāo)建立了模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用最優(yōu)水平截集法和常規(guī)優(yōu)化方法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，并運(yùn)用 SolidWorks 對(duì)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否干涉進(jìn)行了模擬 [18]。 以 Visual 為二次 開發(fā)工具 ， 借助 SolidWorks20xx 的三維建模功能， 在 對(duì)結(jié)構(gòu) 參數(shù) 進(jìn)行 優(yōu)化的基礎(chǔ)上 ， 實(shí)現(xiàn) 了 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 及其 零部件的三維參數(shù)碩士學(xué)位論文 4 化建模，為帶式輸送機(jī)的整機(jī) 優(yōu)化和參數(shù)化 設(shè)計(jì) ，提供了理論依據(jù)和有參考價(jià)值的實(shí)現(xiàn)方法 。實(shí)踐證明，在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，不僅可以減輕機(jī)械設(shè)備自重，降低材料消耗與制造成本，而且可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與工作性能。用這些模型可以進(jìn)行自動(dòng)編程、零件裝配、模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)生工程圖等 [16]。參數(shù)化以其基于特征、全參數(shù)全相關(guān)、全尺寸約束和尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改等優(yōu)勢(shì)，受到人們的廣泛青睞。 為了進(jìn)一步提高帶式輸送機(jī)可控變速裝置的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率、降低設(shè)計(jì)成本與制造成本就需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化及參數(shù)化設(shè)計(jì)。因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品是具有顏色、材料、形狀、尺寸、位置以及運(yùn)動(dòng)關(guān)系等概念的三維實(shí)體，制造對(duì)象也是三維實(shí)體，而利用二維視圖描述、傳遞產(chǎn)品信息由于存在著繪圖、讀圖與理解等過程，易造成信息表達(dá)不完整、理解不一致的問題。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，它是促進(jìn)科研成果開發(fā)與轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化、自動(dòng)化，加快國(guó)民經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，也是進(jìn)一步想計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ) [10] [11]。 CAD/CAM技術(shù)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而形成的一門新技術(shù)，它的應(yīng)用引起了社會(huì)和生產(chǎn)的巨大變革，因 此 CAD/CAM 技術(shù)被視為 20 世紀(jì)最杰出的工程成就之一 [8]。 鑒于目前煤炭工業(yè)發(fā)展的迫切需要，急需開展關(guān)這方面的研究開發(fā)及推廣工作。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟 啟動(dòng)、軟停車、過載保護(hù)、溫度保護(hù)、檢帶運(yùn)行、多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡等功能，而且具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制造成本低、備件購置方便、維護(hù)和日常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，因而它是一種比較理想的軟啟動(dòng)裝置。對(duì)于帶式輸送機(jī)而言， “ 軟啟動(dòng) ” 不僅能夠大幅度減輕傳動(dòng)系統(tǒng)本身所受到的啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)輸送機(jī)關(guān)鍵零部件的使用壽命，同時(shí)還能大大縮短電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的沖擊時(shí)間，減小對(duì)電動(dòng)機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對(duì)電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電力并延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的工作壽命。實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停車是解決大型帶式輸送機(jī)上述問題的有效措施。解決上述問題的有效方法就是合理和最佳地確定大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。 由此可見，啟動(dòng)問題對(duì)帶式輸送機(jī)尤其是大型帶式輸送機(jī)來說，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，它不僅對(duì)啟動(dòng)性能產(chǎn)生直接影響，而且還可以降低輸送機(jī)的成本，因此必須對(duì)啟動(dòng)加以控制。 （ 4）電動(dòng)機(jī)功率增加問題 由于啟動(dòng)時(shí)間過短，啟動(dòng)力矩大，容易發(fā)生燒毀電機(jī)的事故，考慮電動(dòng)機(jī)的選型 時(shí)要相應(yīng)提高安全系數(shù)，增加了正常使用的能耗。為了保證輸送帶運(yùn)行可靠，必須提高輸送帶的強(qiáng)度等級(jí)，相應(yīng)加大了輸送帶的初期投資。當(dāng)它們作用于輸送 帶時(shí)會(huì)引起動(dòng)態(tài)響應(yīng)而導(dǎo)致速度、加速度以及張力的變化，從而產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，影響元部件、輸送帶以及整機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命 [4]。為了消除打滑現(xiàn)象保證有效啟動(dòng)，增大輸送帶與滾筒間的摩擦力，必須提高張緊裝置的初張力，由此相關(guān)連接部件的受力加大，對(duì)強(qiáng)度和剛度要求增加，提高了整機(jī)的初期投資。單機(jī)總功率達(dá)到 5000kW、輸送長(zhǎng)度達(dá)到 10km 以上、運(yùn)量超過 5000t/h、運(yùn)行速度超過 56m/s 的帶式輸送機(jī)已經(jīng)在煤礦得到了實(shí)際應(yīng)用 [2]。 帶式輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運(yùn)距長(zhǎng)、裝卸料方便、可靠性高、運(yùn)費(fèi)低廉、自動(dòng)化程度高等特 點(diǎn) [1]， 它的優(yōu)越性已十 分明顯，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。 Parameterized Model 目錄 v 目錄 摘 要 ................................................................................................................................ i Abstract ............................................................................................................................. v 目錄 ................................................................................................................................... v 1 引言 ............................................................................................................................... 1 研究背景 ............................................................................................................. 1 研究的目的和意義 ............................................................................................. 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................. 4 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .......................................................................................... 4 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 .......................................................................................... 5 課題來源與研究?jī)?nèi)容 ......................................................................................... 6 2 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的特點(diǎn) ............................................................................... 7 概述 ..................................................................................................................... 7 軟啟動(dòng) ...................................................................................................... 7 理想軟啟動(dòng)曲線 ...................................................................................... 7 常用軟啟動(dòng)裝置 .................................................................................... 10 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的組成及工作原理 ............................................... 11 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的組成 ........................................................ 12 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的工作原理 ................................................ 14 本章小結(jié) ........................................................................................................... 16 3 可控變速裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析 ......................................................................... 17 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ....................................................................................................... 17 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .................................................................... 18 系統(tǒng)運(yùn)行曲線 ........................................................................................ 22 動(dòng)力學(xué)分析 ....................................................................................................... 23 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 .................................................................... 23 帶式輸送機(jī)可控變速裝置的輸出特性 ................................................ 26 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳 動(dòng)特性分析 ....................................................................... 26 蝸桿齒面數(shù)學(xué)模型的建立 .................................................................... 27 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力分析 .................................................................... 29 碩士學(xué)位論文 vi 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖條件分析 ............................................................ 32 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩分析 ............................................................ 34 傳動(dòng)效率分析 ................................................................................................... 34 行星齒輪傳動(dòng)效率分析 ........................................................................ 34 蝸桿傳動(dòng)效率分析 ....................