1647-載重32噸輪邊減速器

1647-載重32噸輪邊減速器,載重,32,噸輪邊,減速器 1- -摘 　 　 要根 據(jù) 自 卸 車 上 提 供 的 參 數(shù) 以 及 其 要 求 ， 設(shè) 計(jì) 輪 邊 減 速 器 。 該 車 自 重 23 噸 ， 總 重 55噸 ， 載 重 32 噸 。 驅(qū) 動(dòng) 形 式 是 4×2， 要 求 輪 邊 減 速 器 的 速 比 為 4.47。 由 于 其 工 作 環(huán) 境 較差 ， 且 其 載 重 量 大 ， 對(duì) 其 結(jié) 構(gòu) 的 強(qiáng) 度 要 求 較 高 。 首 先 按 照 經(jīng) 驗(yàn) 估 算 一 下 齒 輪 副 的 齒 數(shù) ，然 后 按 照 扭 矩 特 性 和 輪 齒 的 彎 曲 強(qiáng) 度 公 式 計(jì) 算 出 齒 輪 副 的 模 數(shù) 。 計(jì) 算 出 基 礎(chǔ) 參 數(shù) 以 后就 可 以 根 據(jù) 該 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 齒 輪 副 的 其 它 尺 寸 和 參 數(shù) 。 對(duì) 該 齒 輪 副 進(jìn) 行 效 率 檢 驗(yàn) ， 強(qiáng) 度 校核 。作 為 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 最 后 一 級(jí) ， 輪 邊 減 速 器 承 受 著 最 大 的 扭 矩 ， 因 此 齒 輪 副 的 強(qiáng) 度 是否 滿 足 要 求 至 關(guān) 重 要 。 本 文 中 運(yùn) 用 輔 助 軟 件 對(duì) 齒 輪 副 進(jìn) 行 強(qiáng) 度 檢 驗(yàn) 。一 是 利 用 有 限 元 分 析 軟 件 。 ANSYS 是 一 款 很 實(shí) 用 的 有 限 元 分 析 軟 件 ， 利 用 該 軟 件可 以 很 好 的 模 擬 齒 輪 的 受 力 狀 況 。 可 以 將 齒 輪 模 型 簡 化 ， 將 其 完 全 約 束 ， 然 后 施 加 三個(gè) 成 一 百 二 十 度 的 對(duì) 稱 載 荷 ， 以 檢 測 其 受 力 狀 態(tài) 。 通 過 有 限 元 的 分 析 ， 可 以 很 清 楚 的看 到 齒 輪 各 點(diǎn) 的 受 力 狀 態(tài) ， 并 且 可 以 察 看 到 危 險(xiǎn) 的 面 或 點(diǎn) ， 一 般 危 險(xiǎn) 點(diǎn) 在 齒 根 部 分 ，從 應(yīng) 力 大 小 可 以 判 斷 齒 輪 是 否 會(huì) 發(fā) 生 失 效 。二 是 利 用 PROE 自 帶 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 功 能 ， 該 軟 件 也 可 以 很 方 便 的 模 擬 ， 仿 真 齒 輪 的受 力 狀 態(tài) ， 其 功 能 與 ANSYS 相 似 。 操 作 起 來 也 比 較 簡 單 。將 這 兩 種 校 核 結(jié) 果 相 比 較 ， 得 知 本 文 中 所 設(shè) 計(jì) 的 齒 輪 副 是 滿 足 強(qiáng) 度 要 求 的 ， 且 其其 它 方 面 ， 如 傳 動(dòng) 速 比 ， 傳 動(dòng) 效 率 和 安 裝 條 件 等 都 符 合 要 求 。最 后 還 使 用 了 matlab 遺 傳 算 法 對(duì) 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 和 本 文 設(shè) 計(jì) 的 減 速 器 進(jìn) 行 比較 ， 結(jié) 果 相 近 ， 說 明 本 文 中 設(shè) 計(jì) 的 結(jié) 構(gòu) 是 較 合 理 的 。結(jié) 論 ： 通 過 計(jì) 算 ， 建 模 ， 有 限 元 分 析 等 過 程 ， 得 知 ， 本 文 中 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 符合 傳 動(dòng) 效 率 ， 強(qiáng) 度 等 要 求 ， 通 過 優(yōu) 化 ， 得 知 結(jié) 構(gòu) 較 合 理關(guān) 鍵 詞 ： 輪 邊 減 速 器 ； PROE 建 模 ； PROE 分 析 ； ANSYS 有 限 元 分 析 ；MATLAB 遺 傳 算 法 優(yōu) 化2- -Designing the wheel-side planetary reducer of theSGA3550AbstractIn this article,it introduces the designing of the wheel-side planetary reducer.According to the harsh working environment and the large loads,we choose NGW planetary reducer.This kind of structure is simple, efficient transmission, lower cost and easy to manufacture.According to the given parameters,choose the best gear numbers and the m..Principle is that make sure the size of the structure is as small as possible. Calculated all parts of the structure’s size, and then check it’s strength.Design the structure forms of the bearings and the spline.After the completion of mechanical design,we have to establish the main parts of the three-dimensional model with PROE software.While establishing the three-dimensional of the gears,we can ignore the unimportant conditions ,so that we can get a easy and simple model.As the sun gear and the planetary gear bears a large force,so, we can focus on them.Use the pro/mechanism to analyze the structure’s bearing condition,and compare the result with the ANSYS conclusion.At last ,we have to import the model into the ANSYS and go on to the next phase of finite element analysis. In finite element analysis, we can choose a different mesh, to compare their results.Key Words： Wheel-side planetary reducer； PROE； ANSYS； Matlab1- -目 錄摘 　 　 要 ....................................................................................................................................1Abstract ......................................................................................................................................2引 　 　 言 ....................................................................................................................................11 緒 論 .........................................................................................................................................21.1 輪 邊 減 速 器 文 獻(xiàn) 綜 述 .................................................................................................21.1.1 本 課 題 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 前 景 .....................................................................31.2 課 題 背 景 及 開 展 研 究 的 意 義 ....................................................................................41.2.1 課 題 背 景 ...........................................................................................................41.2.2 研 究 的 意 義 .......................................................................................................61.3 研 究 內(nèi) 容 、 主 要 方 法 .................................................................................................71.3.1 研 究 內(nèi) 容 ...........................................................................................................71.3.2 技 術(shù) 要 求 ...........................................................................................................71.4 本 章 小 結(jié) ......................................................................................................................72 齒 輪 傳 動(dòng) 的 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ...................................................................................................82.1 已 知 條 件 ......................................................................................................................82.2 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ......................................................................................................................82.2.1 選 取 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 類 型 和 傳 動(dòng) 簡 圖 .................................................82.2.2 配 齒 計(jì) 算 ...........................................................................................................92.2.3 初 步 計(jì) 算 齒 輪 的 主 要 參 數(shù) ..............................................................................92.3 本 章 總 結(jié) ....................................................................................................................163 驗(yàn) 算 和 效 率 的 計(jì) 算 ..............................................................................................................173.1.裝 配 條 件 的 驗(yàn) 算 .......................................................................................................172- -3.1.1 鄰 接 條 件 .........................................................................................................173.1.2 同 心 條 件 .........................................................................................................173.1.3 安 裝 條 件 .........................................................................................................183.2 傳 動(dòng) 效 率 的 計(jì) 算 .......................................................................................................183.3 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................204 行 星 齒 輪 的 強(qiáng) 度 校 核 ..........................................................................................................214.1 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 受 力 分 析 ......................................................................................214.2 a-c 齒 輪 副 強(qiáng) 度 的 校 核 .............................................................................................224.2.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 ............................................................................224.2.3 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 的 校 核 ....................................................................................274.3b-a 齒 輪 副 的 校 核 ......................................................................................................314.3.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 ............................................................................314.3.2 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 ............................................................................334.4 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................345 軸 承 載 荷 和 壽 命 的 校 核 .....................................................................................................355.1 承 載 軸 承 的 選 用 .......................................................................................................355.2 行 星 輪 軸 軸 承 的 校 核 ...............................................................................................355.3 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................366 花 鍵 的 選 擇 和 計(jì) 算 ..............................................................................................................376.1 主 動(dòng) 軸 花 鍵 的 選 擇 及 強(qiáng) 度 計(jì) 算 ..............................................................................376.1.1 花 鍵 副 齒 數(shù) 與 模 數(shù) 的 確 定 ............................................................................376.1.2 花 鍵 副 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 ........................................................................................376.2.其 他 花 鍵 的 選 擇 .......................................................................................................383- -6.2.1 齒 圈 轂 與 內(nèi) 齒 圈 嚙 合 處 花 鍵 的 選 擇 ...........................................................386.2.2 齒 圈 轂 和 橋 殼 總 成 ........................................................................................386.3 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................387 PROE 建 模 ...........................................................................................................................397.1 PROE/ENGINEER 簡 介 ..........................................................................................397.1.1 PROE/ENGINEER 建 模 過 程 .......................................................................397.2PROE/mechanica 中 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 ..............................................................................447.3 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................458 有 限 元 分 析 ..........................................................................................................................468.1. ANSYS 有 限 元 分 析 軟 件 的 介 紹 ...........................................................................468.1.1 ANSYS 有 限 元 分 析 的 過 程 .........................................................................468.2 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................519.MATLAB 遺 傳 算 法 優(yōu) 化 ...................................................................................................529.1 懲 罰 函 數(shù) 法 ................................................................................................................529.2 優(yōu) 化 程 序 ....................................................................................................................529.3 本 章 小 結(jié) ....................................................................................................................54結(jié) 　 　 論 ..................................................................................................................................55參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................56附 錄 A 外 文 原 文 ............................................................................................................58附 錄 B 外 文 譯 文 ............................................................................................................58致 　 　 謝 ..................................................................................................................................864- -引 　 　 言輪 邊 減 速 器 在 國 內(nèi) 外 都 已 發(fā) 展 多 年 ， 目 前 技 術(shù) 已 經(jīng) 比 較 成 熟 ， 但 國 內(nèi) 的 研 究與 國 外 的 先 進(jìn) 國 家 相 比 仍 有 一 段 差 距 。本 文 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 采 用 普 遍 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) ， 與 普 通 齒 輪 傳 動(dòng) 相 比他 有 很 多 優(yōu) 點(diǎn) ， 如 可 以 減 小 體 積 和 重 量 ， 并 且 可 以 達(dá) 到 較 高 的 變 比 。本 文 根 據(jù) 已 給 出 的 部 分 參 數(shù) ， 設(shè) 計(jì) 了 模 數(shù) 為 8 的 一 級(jí) 行 星 齒 輪 減 速 器 。 計(jì) 算了 其 參 數(shù) ， 并 且 對(duì) 太 陽 輪 和 內(nèi) 齒 圈 的 齒 面 和 齒 根 分 別 進(jìn) 行 了 強(qiáng) 度 校 核 。 并 且 設(shè) 計(jì)了 連 接 件 ， 如 花 鍵 ， 螺 栓 和 聯(lián) 軸 器 等 。 并 且 用 PEOR 建 立 了 三 維 實(shí) 體 模 型 ， 并 組裝 成 裝 配 圖 ， 以 察 看 其 配 合 程 度 。 最 后 ， 將 實(shí) 體 模 型 導(dǎo) 入 ANSYS 有 限 元 分 析 軟 件中 ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 了 有 限 元 分 析 ， 以 比 較 計(jì) 算 結(jié) 果 。5- -1 緒 論輪 邊 減 速 器 是 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 的 最 后 一 級(jí) ， 所 受 到 的 扭 矩 最 大 ， 所 以 其 強(qiáng) 度 和 結(jié)構(gòu) 合 理 與 否 對(duì) 于 整 個(gè) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 有 很 大 的 影 響 。 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 受 到 很 多 條 件 的限 制 ， 如 安 裝 尺 寸 條 件 和 傳 動(dòng) 方 向 等 ， 因 此 在 設(shè) 計(jì) 輪 邊 減 速 器 時(shí) 要 綜 合 考 慮 各 種約 束 條 件 。一 般 輪 邊 減 速 器 有 普 通 直 齒 和 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 兩 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 但 由 于 普 通 直 齒傳 動(dòng) 有 很 多 不 可 避 免 的 缺 點(diǎn) 已 經(jīng) 很 少 使 用 。 如 速 比 的 限 制 ， 安 裝 尺 寸 的 限 制 ， 傳動(dòng) 方 向 的 限 制 等 ， 因 此 本 文 中 所 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 采 用 的 是 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 。1.1 輪 邊 減 速 器 文 獻(xiàn) 綜 述通 過 傳 動(dòng) 將 動(dòng) 力 機(jī) 的 速 度 降 低 ， 使 之 滿 足 執(zhí) 行 系 統(tǒng) 的 需 求 的 傳 動(dòng) 裝 置 稱 為 減速 器 。 減 速 器 是 變 速 器 的 一 種 ， 還 有 增 速 器 。由 一 系 列 相 互 嚙 合 的 齒 輪 所 組 成 的 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 稱 為 輪 系 ， 它 是 一 種 變 速 裝置 ， 在 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 實(shí) 現(xiàn) 定 傳 動(dòng) 比 變 速 或 者 有 級(jí) 變 傳 動(dòng) 比 變 速 ， 即 在 輸 入 軸 與 輸 出軸 之 間 獲 得 預(yù) 期 的 傳 動(dòng) 比 大 小 和 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 。 根 據(jù) 輪 系 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 過 程 中 各 輪 幾 何 軸 線在 空 間 的 相 對(duì) 位 置 關(guān) 系 是 否 固 定 ， 可 將 輪 系 分 為 定 軸 輪 系 和 周 轉(zhuǎn) 輪 系 [5]。我 將 要 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 是 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) ， 它 屬 于 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 當(dāng) 輪 系 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ，至 少 有 一 個(gè) 齒 輪 的 軸 線 是 繞 其 它 定 軸 齒 輪 的 軸 線 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 輪 系 稱 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。周 轉(zhuǎn) 輪 系 由 行 星 輪 ， 行 星 架 ， 中 心 輪 （ 太 陽 輪 ） 三 個(gè) 基 本 部 件 構(gòu) 成 。 周 轉(zhuǎn) 輪系 按 其 自 由 度 的 數(shù) 目 可 以 分 為 兩 種 基 本 類 型 ：差 動(dòng) 輪 系 ， 具 有 兩 個(gè) 自 由 度 的 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 在 三 個(gè) 基 本 構(gòu) 件 中 ， 必 須 給 定 兩 個(gè)構(gòu) 件 的 運(yùn) 動(dòng) ， 才 能 求 出 第 三 個(gè) 構(gòu) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 。行 星 輪 系 ， 即 具 有 一 個(gè) 自 由 度 的 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 三 個(gè) 基 本 部 件 中 ， 任 意 一 個(gè) 固 定 ，在 任 意 一 個(gè) 作 為 輸 入 ， 剩 下 的 作 為 輸 出 件 。行 星 齒 輪 減 速 器 安 結(jié) 構(gòu) 可 分 為 如 下 三 種 ：2K－ H， 3K， K－ H－ V（ K－ 中 心 輪 ， H－ 轉(zhuǎn) 臂 ， V－ 輸 出 軸 ）6- -2K－ H 型 傳 動(dòng) 方 式 簡 便 ， 采 用 較 普 遍 ， 零 配 件 采 購 也 更 方 便 。 因 此 在 本 輪 邊減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 中 也 采 用 2K－ H 型 。 2K－ H 型 傳 動(dòng) 中 ， 有 正 號(hào) 機(jī) 構(gòu) 和 符 號(hào) 機(jī) 構(gòu) 之 分 ，且 他 還 可 分 為 更 多 種 的 形 式 。 如 ： NGW， NW， WW， NN， ZUWGW。 他 們 的 傳動(dòng) 比 范 圍 和 傳 動(dòng) 效 率 ， 以 及 傳 動(dòng) 功 率 范 圍 都 有 很 大 的 不 同 。 根 據(jù) 本 次 要 設(shè) 計(jì) 的 輪邊 減 速 器 的 傳 動(dòng) 比 為 大 約 4.47， 而 NGW 型 最 佳 傳 動(dòng) 比 為 3～ 9， 因 此 選 用 NGW型 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 。NGW 型 是 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 中 應(yīng) 用 最 多 ， 傳 動(dòng) 功 率 最 大 的 一 種 行 星 傳 動(dòng) 。 他 由 內(nèi) 外嚙 合 和 共 用 行 星 輪 組 成 ， 它 的 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 軸 向 尺 寸 小 ， 工 藝 性 好 ， 效 率 高 ， 雖 然傳 動(dòng) 比 比 較 小 ， 但 可 通 過 多 級(jí) 串 聯(lián) 組 成 傳 動(dòng) 比 大 的 輪 系 。 本 設(shè) 計(jì) 中 所 需 傳 動(dòng) 比 較小 ， 因 此 不 用 串 聯(lián) ， 只 需 要 一 級(jí) 就 足 夠 。行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 要 特 點(diǎn) 是 體 積 小 ， 承 載 能 力 大 ， 工 作 平 穩(wěn) ； 但 大 功 率 高 速行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 要 求 制 造 精 度 高 。 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 有 些 類 型 效 率 高 ，但 傳 動(dòng) 比 不 大 。 另 一 些 類 型 則 傳 動(dòng) 比 可 以 很 大 ， 但 效 率 較 低 ， 用 它 們 作 減 速 器 時(shí) ，其 效 率 隨 傳 動(dòng) 比 的 增 大 而 減 小 ； 作 增 速 器 時(shí) 則 有 可 能 產(chǎn) 生 自 鎖 。 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 應(yīng)用 廣 泛 ， 并 可 與 無 級(jí) 變 速 器 、 液 力 耦 合 器 和 液 力 變 矩 器 等 聯(lián) 合 使 用 ， 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大使 用 范 圍 [5]。行 星 輪 作 為 減 速 器 可 以 安 置 在 輪 邊 ， 則 稱 為 輪 邊 減 速 器 。 輪 邊 減 速 器 一 般 分為 普 通 圓 柱 齒 輪 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 ， 由 于 普 通 齒 輪 減 速 器 有 很 多 不 可 避 免的 缺 陷 ， 因 此 采 用 較 少 。有 的 輪 邊 減 速 器 設(shè) 置 在 車 輪 的 輪 轂 內(nèi) ， 使 得 整 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 橋 結(jié) 構(gòu) 更 加 緊 湊 ， 同 時(shí)降 低 主 減 速 器 ， 半 軸 ， 差 速 器 的 負(fù) 荷 ， 減 小 傳 動(dòng) 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 保 證 后 橋 具 有足 夠 的 離 地 間 隙 。 同 時(shí) 提 高 了 車 輛 的 通 過 性 能 以 及 降 低 了 整 車 的 裝 備 質(zhì) 量 。7- -1.1.1 本 課 題 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 前 景1.1.1.1 國 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀我 國 早 在 南 北 朝 時(shí) 代 ， 祖 沖 之 就 發(fā) 明 了 有 行 星 齒 輪 的 差 動(dòng) 式 指 南 針 ， 因 此 我 國行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 應(yīng) 用 比 歐 美 各 國 早 一 千 多 年 。 但 是 隨 著 時(shí) 代 的 發(fā) 展 ， 我 國 漸 漸 落 后于 西 方 發(fā) 達(dá) 國 家 ， 目 前 已 經(jīng) 有 了 很 大 的 差 距 ， 但 是 我 們 正 在 努 力 發(fā) 展 ， 自 主 創(chuàng) 新 ?，F(xiàn) 在 已 經(jīng) 有 許 多 專 家 ， 學(xué) 者 及 工 程 技 術(shù) 人 員 做 了 相 關(guān) 的 研 究 。 但 是 與 國 外 先進(jìn) 的 技 術(shù) 相 比 還 是 有 很 大 的 差 距 。 我 國 自 主 研 發(fā) 的 減 速 器 大 都 是 中 小 功 率 的 ， 以 齒輪 傳 動(dòng) 、 蝸 桿 傳 動(dòng) 為 主 ， 并 且 存 在 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 不 過 關(guān) ， 功 率 與 重 量 比 小 ， 或 者 傳 動(dòng) 比大 而 機(jī) 械 效 率 過 低 ， 可 靠 性 低 ， 使 用 壽 命 不 夠 長 ， 且 新 產(chǎn) 品 研 發(fā) 周 期 長 等 很 多 缺陷 。 因 此 ， 如 何 改 進(jìn) 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 提 高 設(shè) 計(jì) 質(zhì) 量 是 裝 載 機(jī) 行 業(yè) 發(fā) 展 的 關(guān) 鍵 因 素 之 一 [3]。目 前 我 國 新 頒 布 了 NGW－ L 型 （ JB1799-6） 、 NGW-Z 型 （ JB3722-84） 、NGW-S 型 （ JB3723-84） 和 NGW-L 型 （ JB3424-84） 四 個(gè) 行 星 齒 輪 減 速 器 標(biāo) 準(zhǔn) 。并 且 組 織 了 專 業(yè) 化 成 批 生 產(chǎn) ， 在 國 內(nèi) 進(jìn) 行 了 推 廣 應(yīng) 用 。自 中 國 加 入 WTO 后 ， 我 國 的 汽 車 行 業(yè) 迅 猛 發(fā) 展 ， 車 用 減 速 器 也 隨 著 時(shí) 代 的腳 步 逐 漸 成 長 成 熟 起 來 。 進(jìn) 年 來 輪 邊 減 速 器 部 分 也 不 斷 踴 躍 出 很 多 新 的 很 有 創(chuàng) 意的 設(shè) 計(jì) ， 雖 然 這 些 設(shè) 計(jì) 離 最 終 成 型 使 用 還 有 一 些 差 距 ， 但 是 ， 足 見 我 們 在 創(chuàng) 新 設(shè)計(jì) 上 ， 已 經(jīng) 邁 出 了 一 大 步 [3]。但 是 相 比 于 國 外 先 進(jìn) 的 技 術(shù) ， 我 們 還 有 待 于 進(jìn) 一 步 的 提 高 ， 增 加 自 主 創(chuàng) 新 的能 力 。目 前 我 國 所 使 用 的 減 速 機(jī) 主 要 是 從 德 國 ， 英 美 進(jìn) 口 的 ， 自 主 研 發(fā) 的 減 速 機(jī) 一般 很 少 在 大 型 礦 用 車 上 使 用 。1.1.1.2 發(fā) 展 趨 勢目 前 隨 著 電 子 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 非 公 用 車 已 向 著 智 能 化 ， 無 人 化 發(fā) 展 。 越 來 越 多的 電 控 系 統(tǒng) 以 及 液 壓 系 統(tǒng) 被 運(yùn) 用 到 礦 用 車 上 來 ， 使 得 礦 用 車 的 操 作 越 來 越 簡 易 方便 ， 產(chǎn) 量 也 更 大 。 例 如 卡 特 彼 勒 系 列 非 公 用 車 就 有 很 多 人 性 化 的 輔 助 系 統(tǒng) 。 如 ：8- -全 自 動(dòng) 的 緩 行 制 動(dòng) ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 由 電 控 單 元 根 據(jù) 傳 感 器 和 節(jié) 氣 閥 所 給 出 的 數(shù) 據(jù) 自動(dòng) 調(diào) 節(jié) 。 變 速 器 也 有 自 動(dòng) 檔 ， 可 以 自 動(dòng) 改 變 車 速 。 在 機(jī) 械 硬 件 方 面 卡 特 彼 勒 也 可 以稱 得 上 業(yè) 界 內(nèi) 的 航 母 ， 他 的 機(jī) 械 部 分 設(shè) 計(jì) 簡 便 ， 人 性 化 ， 強(qiáng) 度 高 ， 使 用 壽 命 長 ， 且維 修 方 便 [2]。目 前 行 星 齒 輪 都 向 著 大 功 率 ， 大 傳 動(dòng) 比 、 小 體 積 、 高 機(jī) 械 效 率 以 及 使 用 壽 命長 的 方 向 發(fā) 展 。1.2 課 題 背 景 及 開 展 研 究 的 意 義1.2.1 課 題 背 景本 文 是 根 據(jù) 。 。 。 參 數(shù) 和 工 作 環(huán) 境 等 已 知 條 件 所 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 。 減 速 器的 速 比 為 4.47， 其 任 務(wù) 就 是 在 滿 足 傳 動(dòng) 速 比 ， 傳 動(dòng) 效 率 和 傳 動(dòng) 強(qiáng) 度 的 條 件 下 ， 設(shè)計(jì) 出 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 效 率 高 ， 成 本 低 ， 易 加 工 ， 工 藝 性 好 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 。主 要 工 作 任 務(wù) 就 是 根 據(jù) 已 知 條 件 選 擇 齒 輪 副 的 齒 數(shù) 和 模 數(shù) ， 并 校 核 其 齒 輪 副的 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 和 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 。 同 時(shí) 還 要 設(shè) 計(jì) 其 連 接 件 和 其 他 的 一 些 零 配 件 ，如 連 接 用 的 花 鍵 ， 和 支 撐 用 的 軸 和 軸 承 等 。 還 要 考 慮 到 固 定 用 的 擋 圈 和 連 接 螺 栓等 。 在 設(shè) 計(jì) 的 同 時(shí) ， 還 要 考 慮 其 裝 配 條 件 ， 如 裝 配 順 序 ， 裝 配 基 準(zhǔn) 和 公 差 等 。 當(dāng)然 ， 還 要 了 解 一 下 目 前 我 國 的 輪 邊 減 速 器 發(fā) 展 狀 況 ， 已 考 慮 其 細(xì) 節(jié) 問 題 ， 可 以 達(dá)到 與 市 場 結(jié) 合 。根 據(jù) 陜 西 同 力 重 工 有 限 公 司 的 市 場 調(diào) 查 表 明 我 國 非 公 用 車 的 工 作 環(huán) 境 普 遍 為車 輛 行 駛 路 面 工 程 道 路 ， 路 面 松 軟 ， 硬 實(shí) 度 差 ， 道 路 阻 力 大 ， 道 路 附 著 系 數(shù) 小 。且 運(yùn) 營 環(huán) 境 的 空 氣 質(zhì) 量 也 很 差 ， 揚(yáng) 塵 濃 度 很 高 ， 對(duì) 作 業(yè) 工 人 的 身 體 傷 害 很 大 ， 還有 就 是 承 載 運(yùn) 輸 量 大 ， 作 業(yè) 強(qiáng) 度 高 [3]。我 國 目 前 技 術(shù) 落 后 是 由 多 方 面 造 成 的 ， 究 其 原 因 有 一 下 幾 個(gè) 方 面 ：我 們 開 發(fā) 設(shè) 計(jì) 的 體 制 和 環(huán) 境 有 問 題 ， 主 要 是 對(duì) 于 機(jī) 械 自 主 創(chuàng) 新 不 夠 重 視 。 國外 往 往 會(huì) 發(fā) 費(fèi) 很 大 的 經(jīng) 費(fèi) 在 技 術(shù) 研 發(fā) 上 ， 而 我 國 在 這 方 面 明 顯 注 重 不 夠 。 再 加 上對(duì) 于 國 家 的 政 策 往 往 是 “上 有 政 策 ， 下 有 對(duì) 策 ”， 導(dǎo) 致 很 多 很 好 的 指 導(dǎo) 方 針 并 沒有 被 落 實(shí) 。9- -沒 有 成 套 的 系 統(tǒng) 研 究 ， 往 往 導(dǎo) 致 研 究 鏈 斷 開 ， 應(yīng) 該 加 大 工 藝 流 程 機(jī) 電 配 套 相 適應(yīng) 的 研 究 。沒 有 將 現(xiàn) 代 的 新 技 術(shù) 應(yīng) 用 到 開 發(fā) 研 究 中 ， 總 是 守 著 舊 理 論 和 工 具 ， 加 之 80 年代 末 我 國 很 多 的 自 主 研 發(fā) 都 擱 置 癱 瘓 。近 年 來 各 大 學(xué) 和 研 究 所 均 有 學(xué) 者 ， 教 授 加 入 到 減 速 器 的 研 究 中 ， 每 年 都 有 很多 關(guān) 于 減 速 器 的 學(xué) 術(shù) 論 文 發(fā) 表 ， 也 有 很 多 有 新 意 的 方 案 設(shè) 計(jì) 被 提 出 。 例 如 北 京 理 工大 學(xué) 研 制 成 功 的 "內(nèi) 平 動(dòng) 齒 輪 減 速 器 "不 僅 具 有 三 環(huán) 減 速 器 的 優(yōu) 點(diǎn) 外 ， 還 有 著 大 的功 率 /重 量 比 值 ， 以 及 輸 入 軸 和 輸 出 軸 在 同 一 軸 線 上 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 處 于 國 內(nèi) 領(lǐng) 先 地 位 [22]?？v 觀 國 內(nèi) 減 速 器 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ， 我 們 在 保 持 行 業(yè) 的 可 持 續(xù) 發(fā) 展 ， 技 術(shù) 創(chuàng) 新 的 同時(shí) ， 應(yīng) 當(dāng) 看 我 我 們 存 在 的 問 題 。 要 采 取 積 極 地 應(yīng) 對(duì) 方 案 力 爭 在 較 短 時(shí) 間 內(nèi) 能 有 所進(jìn) 展 。 目 前 ， 我 國 該 行 業(yè) 存 在 的 問 題 是 ， 行 業(yè) 整 體 新 產(chǎn) 品 開 發(fā) 能 力 弱 、 工 藝 創(chuàng) 新及 管 理 水 平 低 ， 企 業(yè) 管 理 方 式 較 為 粗 放 ， 相 當(dāng) 比 例 的 產(chǎn) 品 仍 為 中 低 檔 次 、 缺 乏 有國 際 影 響 力 的 產(chǎn) 品 品 牌 、 行 業(yè) 整 體 散 、 亂 情 況 依 然 較 為 嚴(yán) 重 。 因 此 ， 我 國 的 發(fā) 展之 路 仍 是 任 重 道 遠(yuǎn) 。1.2.2 研 究 的 意 義傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 通 常 由 變 速 裝 置 ， 起 停 和 換 向 裝 置 ， 制 動(dòng) 裝 置 及 安 全 保 護(hù) 裝 置 等 基本 部 分 組 成 。 變 速 裝 置 是 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 很 重 要 的 組 成 部 分 ， 它 的 設(shè) 計(jì) 的 好 壞 直 接 關(guān)系 到 傳 動(dòng) 效 率 ， 燃 油 消 耗 率 ， 汽 車 的 使 用 壽 命 ， 甚 至 能 否 啟 動(dòng) 。 而 輪 邊 減 速 器 是傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 最 后 一 部 分 ， 它 起 到 了 減 速 增 扭 和 改 變 傳 動(dòng) 方 向 的 作 用 ， 直 接 將 動(dòng) 力傳 輸 到 輪 胎 上 ， 因 此 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 也 至 關(guān) 重 要 。 尤 其 是 大 型 非 公 用 車 ， 由 于空 間 限 制 ， 必 須 將 更 多 的 傳 動(dòng) 比 分 配 到 驅(qū) 動(dòng) 橋 上 ， 因 此 輪 邊 減 速 器 可 以 大 大 的 改善 整 車 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 。一 般 說 來 ， 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 該 滿 足 以 下 要 求 ：保 證 礦 車 在 各 種 使 用 工 況 下 必 須 的 牽 引 力 變 化 范 圍 。 通 常 4～ 5 倍 ， 有 時(shí) 達(dá) 數(shù)10 倍 。 實(shí) 際 牽 引 力 由 載 重 量 ， 道 路 坡 度 ， 路 面 好 壞 ， 交 通 與 道 路 的 情 況 等 決 定 。10- -保 證 汽 車 在 各 種 使 用 工 況 下 對(duì) 速 的 的 變 化 要 求 ， 這 一 速 度 變 化 應(yīng) 從 零 到 最 高 車速 。 在 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 方 向 不 變 的 情 況 下 ， 可 獲 得 倒 檔 行 駛 。 汽 車 在 轉(zhuǎn) 彎 的 時(shí) 候 ， 能 差速 ， 保 證 轉(zhuǎn) 彎 正 常 。保 證 礦 車 具 有 最 佳 的 動(dòng) 力 性 和 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 。 為 了 使 變 速 器 ， 分 動(dòng) 器 ， 傳 動(dòng) 軸等 總 成 不 致 因 承 受 過 大 扭 矩 而 使 它 們 尺 寸 過 大 ， 重 量 過 重 ， 應(yīng) 將 其 傳 動(dòng) 比 以 盡 可能 的 比 率 分 配 給 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 采 用 較 大 的 傳 動(dòng) 比 ， 使 其 達(dá) 到 所 需 要 的 減 速 要 求 [22]。輪 邊 減 速 器 設(shè) 計(jì) 的 主 要 任 務(wù) 是 ：從 各 方 面 考 慮 ， 選 擇 合 適 的 尺 寸 ， 提 出 整 體 設(shè) 計(jì) 方 案 。各 零 部 件 合 理 布 置 ， 對(duì) 其 強(qiáng) 度 ， 剛 度 ， 壽 命 進(jìn) 行 校 核 ， 使 其 結(jié) 構(gòu) 合 理 ， 性 能優(yōu) 良 。滿 足 傳 動(dòng) 比 條 件 ， 同 心 條 件 ， 裝 配 條 件 和 鄰 接 條 件 。對(duì) 于 兩 級(jí) 或 多 級(jí) 定 軸 齒 輪 傳 動(dòng) 減 速 器 ， 傳 動(dòng) 比 分 配 的 原 則 如 下 :使 各 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 的 承 載 能 力 相 接 近使 各 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 中 的 大 齒 輪 浸 油 深 度 大 致 相 等 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 油 池 潤 滑使 減 速 器 獲 得 最 小 外 形 尺 寸 和 重 量輪 邊 減 速 器 作 為 傳 動(dòng) 系 的 最 后 一 個(gè) 環(huán) 節(jié) ,他 承 載 著 最 大 的 扭 矩 ,他 的 強(qiáng) 度 和 結(jié) 構(gòu)合 理 與 否 直 接 影 響 著 整 車 的 性 能 ,因 此 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 至 關(guān) 重 要 。 我 所 設(shè) 計(jì) 的 輪邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ,體 積 小 巧 ,質(zhì) 量 輕 便 ,使 用 和 更 換 都 很 方 便 ,對(duì) 于 提 高 整 車 的 速 比 ,減 輕 質(zhì) 量 ,較 小 燃 油 消 耗 率 等 方 面 都 起 了 很 大 的 作 用 。1.3 研 究 內(nèi) 容 、 主 要 方 法1.3.1 研 究 內(nèi) 容本 題 。 。 。 。 。 主 要 根 據(jù) 該 車 輛 結(jié) 構(gòu) 及 性 能 要 求 ， 完 成 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) ；設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 主 要 包 括 ：輪 邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 ：輪 邊 減 速 器 齒 輪 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 ；11- -1.3.2 技 術(shù) 要 求分 析 法相 對(duì) 速 度 法 又 稱 轉(zhuǎn) 化 機(jī) 構(gòu) 法 ， 其 中 最 常 用 轉(zhuǎn) 臂 固 定 法 。 給 整 個(gè) 行 星 齒 輪 傳 動(dòng)加 一 個(gè) 公 共 的 角 速 度圖 解 法速 度 圖 解 法作 平 面 運(yùn) 動(dòng) 的 構(gòu) 件 繞 瞬 心 回 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 構(gòu) 件 上 各 點(diǎn) 的 速 度 分 布 呈 三 角 形 圖 。 由 圓柱 齒 輪 組 成 的 行 星 輪 系 屬 于 平 面 機(jī) 構(gòu) ， 利 用 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 各 瞬 心 點(diǎn) 繪 出 速 度 圖 。矢 量 圖 解 法根 據(jù) 速 度 矢 量 繪 圖 。CAD 制 圖ProE 實(shí) 體 模 型 的 建 立ANSYS 有 限 元 分 析優(yōu) 化 設(shè) 計(jì)1.4 本 章 小 結(jié)繪 圖 軟 件 采 用 AutoCAD， 后 期 采 用 PROE 建 立 實(shí) 體 模 型 ， 并 用 ANSYS 有 限元 分 析 軟 件 對(duì) 齒 輪 副 進(jìn) 行 靜 強(qiáng) 度 校 核 。 最 終 完 成 車 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 說 明 書 一 份 。