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1、減速箱箱體設(shè)計(jì) 摘要： 隨著信息以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭越來越激烈，產(chǎn)品更新速度愈來愈快，零件的形狀分布越來越多，對(duì)精度的要求也越來越高。多品種、中小批量生產(chǎn)比重明顯提高。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭使得傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法難以適應(yīng)這種多樣化、柔性、復(fù)雜的高效率、高質(zhì)量的加工技術(shù)形態(tài)。 因此，傳動(dòng)機(jī)械行業(yè)是近年來發(fā)展迅速的行業(yè)。由于其傳輸效率高、傳輸功率大、使用壽命長、維護(hù)簡單，得到了廣泛的應(yīng)用。減速器在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起到速度匹配和傳遞扭矩的作用。它廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械中。它是關(guān)系國家戰(zhàn)略地位、反映國家綜合國力的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 本文根據(jù)汽車手動(dòng)減速箱的工作原理，設(shè)計(jì)了一種新型

2、的汽車駕駛培訓(xùn)機(jī)模擬減速箱。具體介紹了減速箱各種組織成分的模擬原理，對(duì)實(shí)際組織功能和運(yùn)行動(dòng)力學(xué)的感覺進(jìn)行了仿真，并對(duì)減速箱的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了驗(yàn)證。 關(guān)鍵字：減速箱，箱體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)和參數(shù)，數(shù)控加工 Abstract: With the rapid development of information and science and technology and the increasingly fierce economic competition, product renewal speed is faster and faster, the shape distribution

3、of parts is more and more, and the requirement for accuracy is higher and higher. The proportion of multi-varieties and small and medium-sized batch production has increased significantly. The fierce market competition makes it difficult for traditional processing equipment and manufacturing methods

4、 to adapt to this diversified, flexible, complex, efficient and high-quality processing technology form. Therefore, the transmission machinery industry has developed rapidly in recent years. Because of its high transmission efficiency, high transmission power, long service life and simple maintenan

5、ce, it has been widely used. The reducer plays the role of speed matching and torque transmission between the prime mover and the working machine or the actuator. It is widely used in modern machinery. It is an important basic industry that relates to the strategic position of the country and reflec

6、ts the comprehensive national strength of the country. According to the working principle of automobile manual reducer, a new type of simulated reducer for automobile driving training machine is designed in this paper. The simulation principle of various organization components of the reducer is in

7、troduced in detail. The feeling of actual organization function and operation dynamics is simulated, and the actual application effect of the reducer is verified. Key words: gearbox, box design, structure and parameters, NC machining  目錄 第1章 概述 3 1.1 減速箱的現(xiàn)狀的介紹 3 1.2 箱體的主要功能 3 1.3 箱體的分類 3 1.

8、3.1 按照功能可以分為： 3 1.3.2 按照制造方法可以分為： 4 1.4 通用減速箱的發(fā)展趨勢(shì) 4 第2章 減速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和要求 5 2.1 減速器結(jié)構(gòu)概述 5 2.1.1 主要特性 5 2.1.2 組成和工作原理 5 2.2設(shè)計(jì)的主要問題和要求 6 2.3 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 第3章 減速箱實(shí)現(xiàn)的基本知識(shí) 7 3.1運(yùn)動(dòng)特性 8 3.2電機(jī)曲線 8 3.3選擇電機(jī)和齒輪比 9 3.4可用電機(jī) 10 3.5選擇減速箱 10 3.6可用減速箱 11 3.7利用所學(xué) 11 3.8參考資料 12 第4章 減速箱箱體的數(shù)控加工 13 4.1立式加工中心

9、13 4.2編程簡介 13 4.3減速器機(jī)座的加工 13 4.3.1夾具設(shè)計(jì) 13 4.3.2孔程序簡介 13 4.3.3加工機(jī)座 14 4.4機(jī)蓋上表面的宏加工 14 第5章 結(jié)論 15 參考文獻(xiàn) 16 致謝 17  第1章 概述 1.1 減速箱的現(xiàn)狀的介紹 所有人都知道，所有汽車駕駛?cè)藛T都必須經(jīng)過嚴(yán)格的駕駛技術(shù)培訓(xùn)，利用汽車駕駛模擬培訓(xùn)機(jī)對(duì)汽車駕駛?cè)藛T進(jìn)行基本的駕駛動(dòng)作和技能培訓(xùn)，是一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的培訓(xùn)方法。 汽車駕駛教練機(jī)模擬變速箱是汽車駕駛教練機(jī)的重要組成部分，也是真實(shí)汽車變速箱運(yùn)行模式和運(yùn)行感覺的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。目前各工廠生產(chǎn)的主動(dòng)式和被動(dòng)式

10、汽車模擬駕駛教練機(jī)多采用真車變速箱上蓋和車頂單元來實(shí)現(xiàn)對(duì)真車變速箱功能的模擬，其缺點(diǎn)是成本高、體積大，不易安裝和維修。另外，安裝換檔傳感器來區(qū)分換檔情況也沒有幫助，也不利于對(duì)駕駛?cè)藛T培訓(xùn)操作的正確或錯(cuò)誤進(jìn)行智能判斷。 雖然目前對(duì)汽車變速箱的研究文獻(xiàn)較多，但汽車駕駛教練機(jī)模擬變速箱的相關(guān)研究文獻(xiàn)卻很少，因此，對(duì)一種新型汽車駕駛教練機(jī)模擬變速箱的研究具有十分重要的意義。 本文根據(jù)我設(shè)計(jì)的一款自主產(chǎn)品，介紹了一種能很好地模擬真實(shí)變速箱工作模式和工作效果的汽車駕駛培訓(xùn)機(jī)模擬變速箱的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)性能和工作原理。 1.2 箱體的主要功能 （1）支撐和容納各式各樣的傳動(dòng)部件，如齒輪、軸、軸承等，使他們

11、維持正常的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)精度。也可將潤滑油保存在箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)部件的潤滑。 （2）安全保護(hù)和密封功能，使箱里面的零件不受外界環(huán)境的干擾，同時(shí)也維護(hù)了機(jī)械工作人員的生命安危，對(duì)振動(dòng)、隔熱、隔音有一定的功效。 （3）使機(jī)器的每一部分由單獨(dú)的盒子和單元組成，方便人們加工、裝配、調(diào)整和修理。 （4）改善機(jī)器外形，調(diào)整機(jī)器各部分的尺寸，使整個(gè)機(jī)器趨于美觀。 1.3 箱體的分類 1.3.1 按照功能可以分為： （1）減速器、汽車變速箱、機(jī)床主軸箱等傳動(dòng)箱的主要作用是容納和支持傳動(dòng)部件及其支撐部件，這些部件需要緊密性、強(qiáng)度和剛度。 （2）泵體和閥體的主要作用，如齒輪泵體和各種液壓閥的閥體

12、，是更改液體流動(dòng)的方向、流量或液體的壓力。除了前一種箱型的需求外，這種箱型還需要能夠受得了箱內(nèi)液體的壓力。 （3）支撐箱，如機(jī)床、立柱等箱件的支撐，要求有一定的強(qiáng)度、剛度和精度，這樣的箱設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意剛度和外觀。 1.3.2 按照制造方法可以分為： （1）鑄鐵一般是鑄造箱的常用材料，有時(shí)也會(huì)用鑄鋼、鑄鋁合金和鑄銅等材料。鑄鐵箱有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸振性能好、加工性好等優(yōu)點(diǎn)。一般用于中小型包裝箱的批量生產(chǎn)。 （2）焊接箱體由鋼板、型鋼或鑄鋼制成。以為它得結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)周期比較短。焊接箱適合小批量的生產(chǎn)，尤其適合大箱。焊接件的使用可以非常有效的減少成本。 （3）沖壓、注塑箱等其它箱體，適合大批

13、量生產(chǎn)的小、輕、結(jié)構(gòu)簡單的箱體。20世紀(jì)70年代到80年代，世界減速器技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，這與新技術(shù)革命的發(fā)展是緊密結(jié)合的，分不開的。 1.4 通用減速箱的發(fā)展趨勢(shì) （1）高水準(zhǔn)、高功能。圓柱齒輪通常經(jīng)過滲碳、淬火和磨削。圓柱齒輪的承受能力提高了四倍以上。它們體積小，體重輕，噪音低，效率高，可靠性高。 （2）積木式設(shè)計(jì)的組合。基本參數(shù)優(yōu)先，尺寸、規(guī)格整齊，零件互換通用，系列產(chǎn)品比較容易擴(kuò)展和改型，有利于組織批量生產(chǎn)和減少成本。 （3）變體的種類和設(shè)計(jì)樣式較多。與傳統(tǒng)的單底座安裝方式不一樣，增加了空心軸懸掛、浮動(dòng)支撐底座、電機(jī)與減速器本體連接、多方向安裝等不同類型，擴(kuò)大了使用范圍。

14、影響減速器水平提高的主要因素如下： ①理論知識(shí)越來越完善，越來越接近實(shí)際(如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修改工藝、變形)。 ②采用優(yōu)質(zhì)材料和各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，提高了材料和熱處理的質(zhì)量控制。 ③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越合理。 ④將處理精度提高到更高級(jí)別。 ⑤提高了軸承的質(zhì)量和使用時(shí)長壽命。 ⑥提高潤滑油的質(zhì)量。 從20世紀(jì)60年代以來，我國制定了圓柱齒輪減速器等通用減速器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。除自主配套使用主機(jī)廠外，還形成了一批專業(yè)性強(qiáng)的減速機(jī)生產(chǎn)廠。現(xiàn)在，我國生產(chǎn)減速器的廠家有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器25萬臺(tái)左右，為我國機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。上世紀(jì)60年代的許多減速機(jī)都是按照上世紀(jì)40年代和50年代蘇聯(lián)的

15、技術(shù)制造的。后來即使有所發(fā)展，但由于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、技術(shù)水準(zhǔn)和設(shè)備條件，總體水平與國際水平相差較大。改革開放以來，我國從外國引入了一大批先進(jìn)的加工設(shè)備。通過引進(jìn)、消化、吸收國外的先進(jìn)技術(shù)和科研成果，漸漸掌握了各種高速、低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技能術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度提高了很多。普通圓柱齒輪的制造精度可以從八到九級(jí)提高到六級(jí)。高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在四到五級(jí)左右。在使用硬齒面后，部分減速器的體積和質(zhì)量明顯減少。承載能力、使用壽命和傳動(dòng)效率都有了非常大的提高，對(duì)主機(jī)的節(jié)能降耗和整體水準(zhǔn)的提高起到了非常大的作用。 第2章 減速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和要求 2.1 減速器結(jié)構(gòu)概述 單級(jí)圓柱

16、齒輪減速器可以運(yùn)用正齒輪、螺旋齒輪或人字齒輪。 單級(jí)圓柱齒輪減速器是一種使用非常頻繁的齒輪減速器。水平減速器一般只有一段，即沿軸線平面切割，分為兩部分箱蓋、箱座（大的垂直減速器只使用兩段）。外殼通常通過灰鑄鐵HT150或HT200制成。重型減速器也可以通過球墨鑄鐵或鑄鋼制成。在單件生產(chǎn)中，特別是大減速器，可采用焊接結(jié)構(gòu)減輕它的重量，縮短生產(chǎn)周期得用時(shí)。 減速箱是用來支撐和固定軸和軸的零件，保證傳動(dòng)精度的重要部件，一般減速器的重量約占總重量的40%-50%，因此，減速器的箱體結(jié)構(gòu)的性能、制造工藝、材料消耗、重量和成本等，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這一系列的問題，再嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)待。 減速箱的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下

17、： 1、箱體應(yīng)有足夠的堅(jiān)硬度 （1）軸承座上下設(shè)有加強(qiáng)筋。 （2）殼體設(shè)計(jì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。凸耳的設(shè)置使軸承座旁邊的連接螺栓離座孔很近，以提高連接的剛性。 設(shè)計(jì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)要當(dāng)心下面幾個(gè)問題: ①靠近兩個(gè)凸臺(tái)螺栓距離S的軸承座應(yīng)盡可能靠近。非油結(jié)構(gòu)箱體（軸承采用油脂潤滑）如采用S（D2），應(yīng)注意凸臺(tái)的連接螺栓（D）和軸承蓋的連接螺釘（D；）。不要相互干擾：對(duì)于有油槽的油箱體（軸承用潤滑油潤滑），取S約等于D2，注意凸耳螺栓孔（D）與油槽沒有連接，以免漏油。d2是軸承座法蘭的外徑。 ②應(yīng)確定凸臺(tái)高度H，以確保有足夠的螺母處理空間作為標(biāo)準(zhǔn)。手柄空間由尺寸c和c2根據(jù)螺栓直徑大小確定。 ③凸臺(tái)沿軸

18、向?qū)挾纫踩Q于f不同的螺栓直徑，由c+c值決定，以確保有足夠的裝卸空間。但應(yīng)小于軸承座法蘭寬度三到五毫米。以便在法蘭的端面上添加L。 （3）箱式座椅的內(nèi)壁應(yīng)設(shè)計(jì)在底部凸出來的地方的里面。 （4）錨栓孔應(yīng)在箱座底部凸緣接觸基礎(chǔ)的位置打開：不得懸掛。 （5）箱式座椅是受力的重要部件。應(yīng)保證箱座壁厚足夠，箱座凸起厚度可大約大于箱蓋法蘭厚度。 2。確保箱體結(jié)合面內(nèi)傳動(dòng)件的密封、定位和潤滑。 為了保證增加I:的精度和殼體軸承座孔的裝配，必須在結(jié)合面凸起的地方上設(shè)置兩個(gè)定位圓錐銷。定位銷d=（0.7-0.8）d2（d2為凸緣連接螺栓直徑），兩錐銷之間的距離應(yīng)遠(yuǎn)一些，一般應(yīng)放在對(duì)角線上。對(duì)于對(duì)稱結(jié)

19、構(gòu)的箱子，定位銷不應(yīng)對(duì)稱布置，以避免箱蓋方向錯(cuò)誤。 為保證箱蓋結(jié)合面與箱座結(jié)合面緊密，結(jié)合面凸緣連接螺栓間距不宜過大，一般不大于一百五十到一百八十毫米，并盡量對(duì)稱布置。 如果滾動(dòng)軸承被齒輪飛濺的潤滑油潤滑，則應(yīng)在箱座凸緣上打開集油槽，集油槽應(yīng)保證潤滑油流入軸承座孔，然后通過軸承座內(nèi)外環(huán)之間的間隙流回箱座。軸承應(yīng)無漏油現(xiàn)象。 2.1.1 主要特性 因?yàn)闇p速器已成為一種常用傳動(dòng)件，大多數(shù)圓柱齒輪減速器都已標(biāo)準(zhǔn)化，而ZD（JB1130-70）是單級(jí)圓柱齒輪減速器的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。其主要參數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。 2.1.2 組成和工作原理 模擬減速箱的主要機(jī)構(gòu)是操縱桿、變速齒輪、齒輪。換檔桿銷，操

20、縱桿銷，換檔彈簧，鋼球，換檔限位器，齒輪箱車身支架，常規(guī)復(fù)位彈簧鉗口、復(fù)位彈簧、定位板、換檔桿、換檔傳感器、墊塊。 圖1 圖2 模擬減速箱的基本工作原理是：通過螺栓和墊塊，換檔限制器固定在齒輪箱體支架的后端；通過換檔銷、操縱桿變速器的前端與支撐體和變速齒輪的中間連接，并與齒輪箱本體支撐接頭，可繞換檔銷轉(zhuǎn)動(dòng)；建立換檔彈簧和變速傳動(dòng)裝置后端的鋼球，具有曲線弧面的換檔機(jī)構(gòu) 限位器接觸，實(shí)現(xiàn)前后齒輪；定位板固定在變速器本體支架、操縱桿將換檔桿和定位裝置連接在一起執(zhí)行左右齒輪，通過復(fù)位彈簧的固定爪，將復(fù)位彈簧固定在變速傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左換檔桿自動(dòng)復(fù)位以及正確的裝備。復(fù)位機(jī)構(gòu)的片彈簧固定在變速器

21、的前部通過模擬彈簧和鋼球的動(dòng)態(tài)感覺而構(gòu)成的傳動(dòng)裝置，以便實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類似于真實(shí)汽車變速箱的仿真。 技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用效果由于所設(shè)計(jì)的模擬減速箱體積小，重量輕，因此模擬減速箱已應(yīng)用于五級(jí)汽車駕駛模擬教練員手冊(cè)中。變速箱。它取代了目前汽車駕駛模擬培訓(xùn)師對(duì)真實(shí)汽車零件的使用。為汽車駕駛培訓(xùn)機(jī)變速箱改造，體積大，價(jià)格高。因?yàn)槟M變速箱是汽車駕駛模擬訓(xùn)練器的主要部件之一，因此，汽車駕駛模擬訓(xùn)練器的體積、重量和生產(chǎn)成本可以也明顯減少。 2.2設(shè)計(jì)的主要問題和要求 箱體設(shè)計(jì)應(yīng)第一個(gè)考慮箱體里面零件的布置以及與箱外面部零件的關(guān)系。比如說，箱體的形狀和尺寸應(yīng)由車床根據(jù)兩個(gè)尖塔的要求來確定。此外，還應(yīng)思考下面的問

22、題：1、達(dá)到強(qiáng)度和剛度的要求。用較大的力來實(shí)現(xiàn)箱體零件的強(qiáng)度是一個(gè)重要的問題，但對(duì)許多箱體零件來說，評(píng)價(jià)其性能的主要標(biāo)準(zhǔn)是剛度，因?yàn)橄潴w的剛度不單單是影響傳動(dòng)零件的正常工作，而且影響零件的工作精度。2、散熱和熱變形。箱內(nèi)零件的摩擦起熱改變了潤滑油的粘度，影響了潤滑性能。溫度的升高引起箱體的熱變形，特別是溫度分布不均勻的熱變形和熱應(yīng)力，對(duì)箱體的精度和強(qiáng)度有很大的影響。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。如支點(diǎn)布置、鋼筋布置、開孔位置、連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，都有利于提高箱的強(qiáng)度和剛度。4、做工好。包括毛坯制造、機(jī)械加工和熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)維修等方面的工藝。5、外形好，質(zhì)量小。不同盒子的設(shè)計(jì)可能會(huì)強(qiáng)

23、調(diào)上述要求。 2.3 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)駕駛?cè)藛T培訓(xùn)要求，模擬減速箱的設(shè)計(jì)目標(biāo)是模擬實(shí)際車輛的變速箱和實(shí)際變速箱的工作方式和操縱方式動(dòng)力感覺基本上要達(dá)到相似的效果，能顯著降低體積、重量以及在這一前提下的汽車駕駛模擬教練機(jī)的生產(chǎn)成本。 我們?cè)O(shè)計(jì)了汽車駕駛訓(xùn)練器模擬變速箱，如下圖所示。 圖3 模擬減速箱的顯著技術(shù)特點(diǎn)是兩個(gè)方面：一方面，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種簡單而巧妙的定位機(jī)構(gòu)，并將換檔傳感器安裝在。另一方面，它的下端是設(shè)計(jì)一套復(fù)位機(jī)構(gòu)，使薄片彈簧固定在變速傳動(dòng)裝置的前部，通過模擬彈簧和鋼球的動(dòng)態(tài)感覺。實(shí)際車輛的模擬變速箱和實(shí)際變速箱，其運(yùn)行模式和操縱感基本相似。實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)車輛的良好仿真

24、運(yùn)行感覺，受到部隊(duì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)伛{駛的普遍歡迎學(xué)校。 模擬減速箱不僅可以用于汽車駕駛培訓(xùn)，而且還可以用于在坦克和工程機(jī)械等的模擬駕駛教練。 第3章 減速箱實(shí)現(xiàn)的基本知識(shí) 這一章將向大家介紹變速箱設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基本知識(shí)。首先，我將向大家介紹他的運(yùn)動(dòng)特征。接下來，我將討論如何選擇電機(jī)和齒輪比給定的應(yīng)用要求。然后，我將提供關(guān)于選擇變速箱的信息，然后概述可用的馬達(dá)和變速箱。最后，我將演示如何在一個(gè)示例問題中使用大家在本章中學(xué)到的內(nèi)容，并指出如果大家想了解更多的話，還需要額外的工具和資源。 3.1運(yùn)動(dòng)特性 電機(jī)的幾個(gè)重要特性提供了有關(guān)電機(jī)及其性能的信息。它們是電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，它的電流牽引，它的輸

25、出速度，它的功率，它的效率，每一個(gè)我將依次討論。這些特性是相互依存的，所有這些都可以從四個(gè)值得到：電機(jī)的失速轉(zhuǎn)矩、失速電流、自由電流和自由速度。 扭矩，是指電機(jī)輸出扭矩是指電機(jī)輸出軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)的力的大小。如果對(duì)電機(jī)施加太多的扭矩，其輸出軸就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。其他的運(yùn)動(dòng)特性通常被寫成轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。當(dāng)需要公制單位時(shí)，它通常是以N-m來測(cè)量的，而當(dāng)需要英國單位時(shí)，則用oz-in來測(cè)量。 電流拉伸，是指電機(jī)的電流牽引力是電機(jī)在任何給定負(fù)載下所產(chǎn)生的電流量。隨著電機(jī)負(fù)載（轉(zhuǎn)矩）的增加，電機(jī)所吸引的電流呈線性增長。 速度，是指電機(jī)的輸出速度是輸出軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。隨著電機(jī)負(fù)載的增加，輸出速度線性減小。

26、 動(dòng)力，是指馬達(dá)的功率是馬達(dá)工作的速度。它本質(zhì)上是一種衡量電機(jī)完成工作的速度。它的值（以瓦茨為單位）是由方程給出的。 效率，是指電機(jī)效率是一種測(cè)量電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方法。大部分剩余的能量轉(zhuǎn)化為熱能，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在效率很低的扭矩/轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒壞。效率是由方程給出的。 3.2電機(jī)曲線 電機(jī)的速度、電流、功率和效率通常與輸出扭矩相對(duì)應(yīng)，從而使它們的值更易于可視化。這些曲線的方程都是從上面討論的四種規(guī)范導(dǎo)出的，使用的是前面幾頁中的方程式1到4。 此頁面上的圖表顯示了電機(jī)的電機(jī)曲線，這是非常常見的。 圖4 3.3選擇電機(jī)和齒輪比 現(xiàn)在大家已經(jīng)了解了區(qū)分電機(jī)的規(guī)范，大家可以為

27、自己的應(yīng)用程序選擇電機(jī)和齒輪比。哪個(gè)電機(jī)最適合某一給定的工作，這完全取決于應(yīng)用程序的要求。這意味著我們必須確定最終結(jié)果，例如你移動(dòng)的負(fù)載的大小以及你希望它移動(dòng)的速度，然后將這些結(jié)果轉(zhuǎn)化為輸出扭矩和速度等要求。 首先看一下可用電機(jī)的規(guī)格。在選擇電機(jī)和齒輪傳動(dòng)比時(shí)，需要考慮許多因素，包括以下幾個(gè)方面： （1）齒輪傳動(dòng)將如何影響電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和速度。通常，齒輪將用于降低速度和增加扭矩。 （2）無效率的動(dòng)力傳輸。每一階段的齒輪傳動(dòng)或鏈條運(yùn)行約90%的效率。 （3）理論與實(shí)際性能的差異。由于理論性能通常比實(shí)際性能要好，即使在考慮到效率不高的情況下，選擇具有健康安全系數(shù)的電機(jī)和齒輪傳動(dòng)比也是非常重

28、要的。也就是說，確保它們能夠以比所需的速度更快的速度處理比預(yù)期負(fù)載更多的負(fù)載。 （4）單個(gè)電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的電流量受配電板上的斷路器的限制。當(dāng)使用40安培斷路器時(shí)，你的電流牽引限制在最多40安培，這意味著你應(yīng)該設(shè)計(jì)的電機(jī)在預(yù)期負(fù)荷下牽引小于40安培。此外，機(jī)器人一次最多可以畫出120安培，受主斷路器的限制。 在失速負(fù)荷或接近失速負(fù)荷的情況下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，即它們所能輸出的最大扭矩，將導(dǎo)致它們?nèi)紵?，因?yàn)樘峁┙o電機(jī)的大部分能量將轉(zhuǎn)化為熱量。馬達(dá)所能承受的熱量與其總質(zhì)量直接相關(guān)。由于這個(gè)原因，許多的重型發(fā)動(dòng)機(jī)比小的發(fā)動(dòng)機(jī)更不可能燒毀。 如果沒有一臺(tái)電機(jī)能滿足您的要求，請(qǐng)考慮配對(duì)電機(jī)。當(dāng)兩個(gè)電機(jī)組合

29、時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩和電流拉力是相加的，而輸出速度不發(fā)生變化。如果兩個(gè)不同的電機(jī)匹配在一起，它們的自由速度必須通過齒輪減速來匹配。例如，將Fisher Price和CIM電機(jī)組合在一起將需要額外的三比一齒輪減速，因?yàn)樗妮敵鏊俣却蠹s是3倍。如果輸出速度不匹配，它將導(dǎo)致增加阻力在變速箱，并否定任何好處有多個(gè)電機(jī)。 在選擇電機(jī)和齒輪比時(shí)，通過在計(jì)算中考慮所有這些因素，你將確保你的機(jī)器人第一次按照你的意愿工作。本教程末尾的示例問題將演示如何進(jìn)行這些計(jì)算。 圖5 3.4可用電機(jī) 本步驟將描述一些通用的情況下，我們調(diào)查的三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，這三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都是非常相似的，唯一的區(qū)別在于它們的性能指標(biāo)。通常，它們

30、被用于機(jī)械手，如驅(qū)動(dòng)俯仰輪、電梯或傳送帶/收集器系統(tǒng)。 RS-775是一個(gè)更大和更強(qiáng)大的版本的RS-500系列電動(dòng)機(jī)。它也常用于機(jī)械手。然而，RS-775發(fā)動(dòng)機(jī)有著發(fā)展簡便車的歷史，這使得一些團(tuán)隊(duì)避免使用它們。 CIM是提供給FRC團(tuán)隊(duì)的最大、最強(qiáng)大、最可靠的電機(jī)。因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)只允許使用其中的4個(gè)，所以他們應(yīng)該被分配到動(dòng)力和可靠性最需要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 車窗馬達(dá)是一種帶有蝸桿變速箱的馬達(dá)。其高轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速常用于機(jī)械手中。由于蠕蟲驅(qū)動(dòng)程序，它們不能被反向驅(qū)動(dòng)，這是一些應(yīng)用程序所需要的功能。 Vex 393是2012賽季的一款新發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，它并沒有多大用處。然而，它的體積小，扭矩相對(duì)較高，非常適

31、合于機(jī)械手的二次功能。隨著團(tuán)隊(duì)對(duì)它的熟悉，這個(gè)馬達(dá)可能會(huì)在更多的應(yīng)用中得到更廣泛的應(yīng)用。 3.5選擇減速箱 現(xiàn)在大家已經(jīng)選擇了電機(jī)和齒輪比，您需要選擇一個(gè)變速箱。選擇變速箱的第一個(gè)要求是所選擇的馬達(dá)必須安裝在變速箱上。雖然大多數(shù)電機(jī)都有獨(dú)特的螺栓模式，但BaneBots RS-550電機(jī)、Fisher Price電機(jī)和AndyMark 9015電機(jī)都屬于RS-500系列電動(dòng)機(jī)，因此具有相同的安裝模式。 接下來，減速箱必須有你選擇的齒輪比。然而，這一要求還有更多的余地。一些減速箱可以“堆疊”在一起，創(chuàng)造更大的削減。此外，并非所有的減少需要發(fā)生在變速箱，而是可以通過電力傳輸系統(tǒng)，如鏈輪和鏈條

32、。你想要的精確的齒輪減速器也可能是不可用的，在這種情況下，足夠接近通常是足夠好的。 最后，變速箱必須有一個(gè)輸出軸，大家可以使用。雖然不同尺寸的鍵合軸是最常見的，但六角形軸在FRC中越來越流行。也有許多不同的樞紐，以適應(yīng)各種類型的輸出軸。最終，在選擇變速箱時(shí)，這是限制性最小的要求。 圖6 3.6可用減速箱 這一節(jié)提供了與通用馬達(dá)兼容的常用變速箱。 3.7利用所學(xué) 現(xiàn)在，我將通過一個(gè)示例問題來演示如何完成設(shè)計(jì)變速箱的過程。上圖顯示了兩級(jí)電梯的圖片，這是FRC中常見的一種機(jī)械手部件。挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)變速箱，它能夠驅(qū)動(dòng)3英寸直徑的絞車，并在1.5秒內(nèi)將電梯的最高高度提升到84英寸高。為了

33、解決這個(gè)問題，我們將做兩個(gè)主要的簡化：第一，假設(shè)18磅的負(fù)載適用于電梯的整個(gè)行程，而實(shí)際上絞車必須將第一級(jí)的重量提升到距離的一半。其次，我們將忽略加速和減速時(shí)間，因?yàn)檫@些計(jì)算超出了本教程的范圍。 首先，我們將把所有的單位轉(zhuǎn)換成公制，因?yàn)楣茊挝桓菀资褂谩＝酉聛?，我們必須將我們的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)化為可以用來選擇電機(jī)和齒輪比的要求。計(jì)算絞車所需的轉(zhuǎn)速，提升電梯的輪調(diào)次數(shù)，計(jì)算絞車的負(fù)荷等。 現(xiàn)在我們必須選擇電機(jī)和齒輪比。我們將從看可用電機(jī)的規(guī)格開始，并猜測(cè)哪一種電機(jī)適合這項(xiàng)工作。我們將嘗試使用一個(gè)單一的BaneBotsRS-550作為我們的起點(diǎn)，因?yàn)樗母咝阅?，意味著它將能夠更快地完成工作。此外?/p>

34、它通常用于像這樣的應(yīng)用程序，這意味著它可能是一個(gè)很好的適合的工作在一般情況下。為了簡化估計(jì)，我為RS-550做了一個(gè)電機(jī)曲線圖。 首先，我們要確保電機(jī)不會(huì)超過40A，并擊穿斷路器?？匆幌聢D，我們可以從視覺上看到，RS-550的負(fù)載需要0.23Nm才能畫出40A，以確保電機(jī)不會(huì)達(dá)到這個(gè)值，即使在很重的負(fù)載下，我們也會(huì)嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)20A的電流圖。再看一下這個(gè)圖，我們可以看到它對(duì)應(yīng)于.115 Nm的扭矩?，F(xiàn)在，我們可以計(jì)算減少，我們需要達(dá)到所需的扭矩3.05Nm。 減速機(jī)：我們現(xiàn)在選擇了26：1的減速機(jī)，這意味著我們可以計(jì)算出電梯電機(jī)應(yīng)該遇到的確切負(fù)荷。 電機(jī)負(fù)載：現(xiàn)在，我們可以使用“電機(jī)特性

35、”中的方程式(1)來計(jì)算我們期望RS-550在這個(gè)負(fù)載下繪制的電流： 電流抽獎(jiǎng)：我們的估計(jì)電流，21.0A，很好地在我們可以接受的范圍40A。接下來，我們將用方程(2)確定齒輪箱輸出軸的轉(zhuǎn)速。在計(jì)算的這一階段，我們將考慮75%的變速箱效率。 電機(jī)速度：現(xiàn)在，我們可以檢查，看看我們選擇的齒輪比率是否將允許我們達(dá)到我們想要的輸出速度，357 rpm。 減速箱速度：最后，現(xiàn)在我們已經(jīng)驗(yàn)證了我們的齒輪比滿足我們的要求，我們可以計(jì)算出電機(jī)需要多長時(shí)間來提升電梯。 提升時(shí)間：我們現(xiàn)在已經(jīng)完全證實(shí)，我們的RS-550發(fā)動(dòng)機(jī)和26：1變速箱將達(dá)到或超過我們最初的目標(biāo)。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界的性能往往比理論性能差

36、，因此“過度設(shè)計(jì)”這些系統(tǒng)是明智的。這樣做還可以確保我們的簡化不會(huì)使我們的系統(tǒng)執(zhí)行得比預(yù)期的差得多。 當(dāng)你第一次經(jīng)歷這個(gè)過程時(shí)，當(dāng)你嘗試不同的馬達(dá)和齒輪比時(shí)，你可能需要多次的計(jì)算。當(dāng)你獲得經(jīng)驗(yàn)，你將獲得一個(gè)直覺，哪些馬達(dá)和比率將很好地工作。 這個(gè)過程的最后一步是選擇一個(gè)減速箱。在本例中，選擇RS-550版Banebot的P60變速箱，減幅為26：1很有道理。它不僅與我們的馬達(dá)兼容，而且有正確的齒輪減速器和一個(gè)普通的5英寸鍵控輸出軸。 希望這個(gè)示例問題有助于大家理解選擇電機(jī)和變速箱的過程。此外，我希望它已經(jīng)向各位展示了如何正確地應(yīng)用大家所掌握的理論。 3.8參考資料 這一章旨在為學(xué)習(xí)馬

37、達(dá)和減速箱以及一些可以加快設(shè)計(jì)過程的工具提供一些額外的資源。但是，不要用工具來代替理解理論。相反，使用它們是因?yàn)槟呀?jīng)根據(jù)自己的計(jì)算驗(yàn)證了它們，也因?yàn)槟私馑鼈兪侨绾喂ぷ鞯摹? JohnV-Neun的設(shè)計(jì)計(jì)算器該電子表格可以大大加快電機(jī)和齒輪比的選擇過程。然而，只有當(dāng)你理解了計(jì)算背后的理論時(shí)，才使用它。 第一次遇到物理學(xué)本課講授了在FRC中遇到的一些基本物理概念。我看了它關(guān)于馬達(dá)和變速箱理論的部分，以確保我在這一章中掌握了我所有的信息。然而，這一章比其關(guān)于馬達(dá)和變速箱的章節(jié)更詳細(xì)。 第4章 減速箱箱體的數(shù)控加工 4.1立式加工中心 立式加工中心主軸在垂直的位置?？赏瓿摄娤鳌㈢M孔、鉆孔、

38、攻絲、切削等工序。立式加工中心至少有三個(gè)軸和兩個(gè)連桿。一般可以實(shí)現(xiàn)三軸三連桿。其中一些可由五軸或六軸控制，加工中心的加工范圍可由技術(shù)人員同時(shí)控制的軸數(shù)決定。 立式加工中心立柱高度有限制，確定Z軸運(yùn)動(dòng)范圍的時(shí)候要考慮：（1）工件高度；（2）夾具高度；（3）刀具長度；（4）操縱器刀具占用的空間變化。 4.2編程簡介 在數(shù)控加工程序面前，首先要了解：數(shù)控編程的主要工作內(nèi)容，編程的工作步驟，每一步都要遵循工作原理等，最后要滿足數(shù)控程序使用數(shù)控機(jī)床零件的要求，首先要寫下所有加工零件的工藝、過程。參數(shù)及位移數(shù)據(jù)處理程序，控制機(jī)床及加工件的運(yùn)動(dòng)。因此必須根據(jù)圖紙和加工程序規(guī)定的數(shù)控機(jī)床零件加工程序的格

39、式和規(guī)定的代碼，給出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和坐標(biāo)，以及數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度、主軸啟停、正負(fù)、冷卻泵啟閉、刀具T。o過程信息，將記錄在控制介質(zhì)中，并進(jìn)入數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。在數(shù)控加工中，從拉拔零件到制作控制介質(zhì)的過程稱為編程。 4.3減速器機(jī)座的加工 4.3.1夾具設(shè)計(jì) 在銑削過程中，將工件毛坯多余的材料切除。因此，在實(shí)際加工過程中，由于切削材料的運(yùn)動(dòng)，刀具和工件必然會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的力。同時(shí)，刀具的切削運(yùn)動(dòng)基于加工坐標(biāo)系。執(zhí)行一系列處理操作。因此，在整個(gè)加工坐標(biāo)系中，工件必須保持在一個(gè)固定的位置。因此，在加工過程中的工件需要用夾具固定其空間位置，保證在加工過程中不因切削力而產(chǎn)生位移或損傷。夾

40、具的設(shè)計(jì)和使用將根據(jù)加工條件或工件的幾何結(jié)構(gòu)而變化。 4.3.2孔程序簡介 固定周期的孔加工具有固定周期的孔加工功能，其它方法需要多個(gè)程序段來完成一個(gè)程序段的功能。下表列出了孔加工的所有固定周期。一般來說，在一孔加工的固定周期內(nèi)完成以下6個(gè)步驟： 1、快速定位X和Y軸。 2、快速定位Z軸到R點(diǎn)。 3、孔加工。 4、孔底作用。 5、Z軸返回點(diǎn)R。 6、Z軸快速返回到初始點(diǎn)。 4.3.3加工機(jī)座 圖7 4.4機(jī)蓋上表面的宏加工 由于宏的知識(shí)在工廠中并不常用，所以這里只簡單介紹一下，我們將機(jī)器覆蓋面作為加工面，這里我們講的是平面加工，下圖是減速器的覆蓋面上表面的縮略圖

41、。 圖8 第5章 結(jié)論 根據(jù)駕駛?cè)藛T培訓(xùn)要求和汽車工作原理，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的模擬汽車駕駛教練機(jī)。減速箱。模擬減速箱的工作模式和操縱動(dòng)力學(xué)感覺實(shí)際車輛的變速箱基本相似，模擬的變速箱可以顯著降低汽車駕駛模擬訓(xùn)練器的體積、重量和生產(chǎn)成本。因此，受到部隊(duì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)伛{駛學(xué)校的普遍歡迎。 而在國內(nèi)輸電產(chǎn)品的出口中，仍以許多中小功率、小規(guī)格產(chǎn)品批量出口或以主機(jī)出口為主要形式，總統(tǒng)的份額還相對(duì)較小，力求提高產(chǎn)品質(zhì)量和可擴(kuò)展性，積極開拓國際市場(chǎng)，應(yīng)是發(fā)展企業(yè)在中國尋求市場(chǎng)機(jī)會(huì)是一條重要途徑。 針對(duì)國內(nèi)減速器行業(yè)的現(xiàn)狀，為了保持行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，充分認(rèn)識(shí)到行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)

42、也要看到存在的問題，積極研究對(duì)策，采取措施，力爭在相關(guān)方面取得進(jìn)展。非常短的時(shí)間。目前，減速器行業(yè)存在的突出問題是，整個(gè)行業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)能力、技術(shù)創(chuàng)新和管理水平較低，企業(yè)管理模式比較粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品如時(shí)間，還缺乏國際影響力的產(chǎn)品品牌，整個(gè)行業(yè)，形勢(shì)依然嚴(yán)峻。在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)行業(yè)優(yōu)勢(shì)企業(yè)的并購整合，盡快形成具有一定市場(chǎng)影響力、規(guī)模和實(shí)力、較強(qiáng)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)支持能力的品牌。 參考文獻(xiàn) [1]劉品.可靠性工程基礎(chǔ).中國計(jì)量出版社，1994. 12 [2]呂慧瑛.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).上海交通大學(xué)出版社，2001. 8 [3]孫德茂.數(shù)控機(jī)床銑削加工直接編程技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [

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45、連續(xù)可變變速器.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2009（9）：1232-1236. [17]林少義.某型汽車變速箱參數(shù)設(shè)計(jì).廈門大學(xué)學(xué)報(bào)技術(shù)，2008（12）：62-65.  致謝 在寫這篇文章的過程中，作為我的導(dǎo)師，王女士以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)、深刻的知識(shí)和廣闊的視野為我營造了良好的學(xué)術(shù)氛圍。同時(shí)，我不僅接受了新的思想，確立了明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，了解了基本的思維方式，掌握了一般的研究方法，而且還了解了很多處理人、接受事物和處理世界的原則。其嚴(yán)謹(jǐn)寬厚、樸素樸實(shí)、平易近人的人格魅力、細(xì)致感人的人文關(guān)懷等高尚風(fēng)度，讓人感受到春風(fēng)和溫暖。正是因?yàn)樗诎倜χ袑?duì)全文進(jìn)行了多次審閱，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行了修

46、改，并為本文的寫作提供了許多有針對(duì)性和有價(jià)值的意見，才使本文得以成型。在此，我衷心感謝王先生無懈可擊的奉獻(xiàn)精神、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度、深厚的專業(yè)素養(yǎng)和平易近人的待人態(tài)度。同時(shí)，我要感謝張先生、趙先生和李先生多年來的修養(yǎng)和教育。 四年的閱讀和生活在這個(gè)季節(jié)即將結(jié)束，但在我的生活中只是一個(gè)逗號(hào)，我將面臨另一個(gè)旅程的開始。四年的學(xué)習(xí)，在老師、親戚朋友的大力支持下，經(jīng)歷了艱難困苦，也收獲了很多。由于這篇論文即將發(fā)表，我有很多想法，而且我的心情很長一段時(shí)間都不平靜。我崇拜偉人和名人，但我更渴望將我的尊敬和贊美獻(xiàn)給一個(gè)普通人，我的導(dǎo)師。我不是你最好的學(xué)生，但你是我最尊敬的老師。你嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)，博學(xué)的知識(shí)，深

47、刻的思想，開闊的視野，為我創(chuàng)造了一個(gè)良好的精神氛圍。與其釣魚，不如教人釣魚，同時(shí)停留，沉浸其中，讓我不僅接受新的想法，樹立一個(gè)宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，了解基本的思維方式，從選題到指導(dǎo)論文寫作，通過你仔細(xì)的撥號(hào)，經(jīng)過深思熟慮。常讓我有“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。 感謝我的父母，我能得到如此優(yōu)秀的教育，養(yǎng)育的恩典，沒有回報(bào)，你將永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的愿望。當(dāng)論文即將完成時(shí)，我的心情不可能平靜。從項(xiàng)目開始到論文順利完成，有多少尊敬的老師、同學(xué)和朋友給了我無聲的幫助，請(qǐng)?jiān)诖私邮芪艺嬲\的感謝！同時(shí)，謝謝學(xué)院為我提供了一個(gè)比較設(shè)計(jì)的良好環(huán)境。另外，我還要特別感謝師姐對(duì)我實(shí)驗(yàn)以及論文寫作的指導(dǎo)，她為

48、我完成這篇論文提供了巨大的幫助。還要感謝，XX和XX同學(xué)對(duì)我的無私幫助，使我得以順利完成論文。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的XX老師也時(shí)常幫助我，在此我也衷心的感謝他。 最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的同學(xué)和所有人表示衷心地感謝，假如沒有你們，我將無法想象我會(huì)如何度過這段極其具有挑戰(zhàn)性和困難的學(xué)習(xí)生涯，在這里，我要衷心的祝福你們平安、健康、幸福。 最后，我要感謝所有在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過我的導(dǎo)師、朋友和同學(xué)，以及我在設(shè)計(jì)中引用或提到的論文的作者。隨著本科生畢業(yè)論文的撰寫，我四年的大學(xué)生活很快就要結(jié)束了?；貞浰哪甑娜松?，從對(duì)大學(xué)生活的無限期待，到教師在課堂上的深刻學(xué)術(shù)知識(shí)，從教室圖書館的奔波，到豐富多彩的業(yè)余生活，這些都是生動(dòng)而難忘的。光陰似箭，日月如梭。轉(zhuǎn)眼間，我們就要畢業(yè)了。隨著離校日期的臨近，畢業(yè)論文的完成也即將結(jié)束。從項(xiàng)目的開始到論文的圓滿完成，老師、同學(xué)和朋友都離不開我的熱情幫助。請(qǐng)接受我誠摯的謝意。