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附件1：外文資料翻譯譯文
人工智能的應(yīng)用工程13（2000）741-750
控制系統(tǒng)中的液壓驅(qū)動器的設(shè)計結(jié)構(gòu)分析
本諾斯坦，愛爾馬菲爾
帕德博恩大學數(shù)學系和計算機科學系，出版D-33095，德國大學
杜伊斯堡大學測量系和控制系，出版D-47048，德國大學
摘要 在目前，液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個復(fù)雜而費時的工作，不能完全實現(xiàn)自動化。不過，像模擬或控制的重要概念性設(shè)計任務(wù)，可以有效地選擇由一臺電腦支配。成功支配的前提是要一個有根據(jù)的分析結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。本文分析不同結(jié)構(gòu)層次的液壓系統(tǒng)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息以此說明在設(shè)計過程的運用。本文的另一個重要點是，結(jié)構(gòu)信息從圖形的方式，來理論研究相關(guān)的電路圖。相關(guān)學院版權(quán)所有2000。
關(guān)鍵詞：計算和知識為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計方法，對液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，圖形研究
1．導(dǎo)言
靜液壓驅(qū)動器提供了有利的動力特性，為此成為在工業(yè)應(yīng)用的主要驅(qū)動的力量。大型液壓系統(tǒng)，如植物的海洋技術(shù)以及機床驅(qū)動，擁有大量的執(zhí)行機構(gòu)。因此，單一的部件或整個子系統(tǒng)可能會出現(xiàn)復(fù)雜的相互依賴性，從而使得一系列嚴格的設(shè)計及其各種控制任務(wù)具有挑戰(zhàn)性。像這方面的復(fù)雜性和尺寸，圖1就是代表性的例子。
圖 1.冷軋廠液壓電路圖。
圖1顯示了一個冷軋廠電路圖（706室，1994-1995年）。這里有20多個驅(qū)動器在連續(xù)鋼帶工作。
設(shè)計這種大型液壓控制系統(tǒng)意味著設(shè)計整個系統(tǒng)的過程。實際上，根據(jù)直覺和人們設(shè)計的經(jīng)驗，這樣做是比較準確的。本文介紹了一種液壓驅(qū)動器的基本結(jié)構(gòu)，以及依賴關(guān)系和子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。這種方法可以進行徹底地結(jié)構(gòu)性分析從而可以從設(shè)計過程的自動化得出基本結(jié)論。
本文的方案已經(jīng)實現(xiàn)并支持了一個以技術(shù)知識為基礎(chǔ)系統(tǒng)集成的水力設(shè)計（斯坦，1995年）。目前，本設(shè)計結(jié)合了CAD的基本針對射流，來檢查和計算分析結(jié)構(gòu)，設(shè)施模擬方法和處理基本設(shè)計規(guī)則。
水力知識的設(shè)計，需要從電路圖出發(fā)定義并且從信息結(jié)構(gòu)中提取。本文在這方面作出介紹，舉例如下。第2節(jié)介紹了這兩種定義和規(guī)范是在液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次運作。第3節(jié)布里簡要討論分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。第4節(jié)以計算機為基礎(chǔ)準確地分析并確定不同類型的液壓系統(tǒng)之間的功能。此外，還介紹了如何進行自動化結(jié)構(gòu)分析。第5節(jié)概述了結(jié)構(gòu)信息設(shè)計。
2．液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析
大部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計是通過利用的經(jīng)驗和工程師的直覺。由于缺乏對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)深入的分析，沒有進行結(jié)構(gòu)上分析。相反，使用有限的系統(tǒng)指令可能是一個解決辦法，所以結(jié)果高度依賴個人的能力而定。這種做法只通常適合變化不大設(shè)計任務(wù)。
下面，植物系統(tǒng)學液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹，體現(xiàn)出了系統(tǒng)分析的問題。其應(yīng)用到的液壓驅(qū)動初步設(shè)計進行了結(jié)構(gòu)信息處理，使系統(tǒng)滿足客戶的需求，從而進行有針對性的推導(dǎo)。
2.1．液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次
該系統(tǒng)學發(fā)展的重點體現(xiàn)在三個層次（菲爾等。1996）。系統(tǒng)描述功能結(jié)構(gòu)，組成結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分化的理論結(jié)構(gòu)三者之間對應(yīng)的不同特點（圖2）。從這些不同點中總結(jié)出對系統(tǒng)的影響。
我們將集以冷軋廠四輥的立場樣本子系統(tǒng)描繪圖為重點來說明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次。圖3（1994年）。
圖3.冷軋廠安裝四輥立場圖。
要顯示的功能結(jié)構(gòu)一定要通過分析（函數(shù)）不同植物對液壓系統(tǒng)運行的基本模式。描述某種物體的質(zhì)量系統(tǒng)關(guān)鍵因素在功能結(jié)構(gòu)，例如“液壓軸”的定義。
定義2.1（液壓軸）。A是用來實現(xiàn)整個液壓函數(shù)的液壓軸。 A是用來實現(xiàn)工作鏈接，相互控制的作用和供應(yīng)因素（菲爾，1996年）。
圖4.立場描述了其功能等級。
圖5.安排結(jié)構(gòu)的例子（a，b）和開關(guān)狀態(tài)結(jié)構(gòu)（c，d）。
圖6.說明在輥立場組件級別。
圖4中體現(xiàn)了一個水平滾動功能。第3節(jié)總結(jié)出液壓軸的探測及其相互依賴性。
以組件的結(jié)構(gòu)選擇上的一個函數(shù)實現(xiàn)的過程進行討論。這種過程的結(jié)構(gòu)包括對液壓元件（泵，閥，缸等）以及它們理論幾何安排（圖5-a和5-b）。通過開關(guān)狀態(tài)結(jié)構(gòu)控制的可能組合整體特點是：閥門，例如，可以打開或關(guān)閉（圖5-c和5-d）。圖7揭示了系統(tǒng)理論結(jié)構(gòu)的級別。
圖7.說明水平輥立場系統(tǒng)理論。
該系統(tǒng)的理論架構(gòu)包含了一個整體及其單個部件液壓驅(qū)動的動態(tài)行為信息。描述動態(tài)的常見方法是差分和差分方程或狀態(tài)空間形式。（施瓦茨，1991）系統(tǒng)的理論觀點，包括處理控制數(shù)量的資料，以及控制系統(tǒng)的動態(tài)行為。在圖中體現(xiàn)了系統(tǒng)的理論架構(gòu)。
通過比較分析，并在該驅(qū)動器的性能要求仿真得出結(jié)論，才能決定是否為開環(huán)或閉環(huán)控制每個液壓軸。進一步的措施就是分配適當控制策略（線性，非線性等）（出版，1992-1994年）。
備注。雖然結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了質(zhì)的代表，分別更加定量地描述系統(tǒng)組件和液壓系統(tǒng)的水平。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計顯示分析對液壓設(shè)備的行為有很多的影響（參照圖2）：（1）首先，由于它是要符合客戶的需求，所以功能結(jié)構(gòu)必須被視為不變的考慮因素。只有在特定結(jié)構(gòu)令人滿意的情況下，修改特定機構(gòu)的分析方法才是可取的；（2）要注意到，組件要啟發(fā)式和分析方法相結(jié)合并和用來更改或交換的液壓元件構(gòu)成控制系統(tǒng)；（3）系統(tǒng)理論水平有助于對動態(tài)行為的研究：理論控制提供了一個合適的控制策略，并且選擇了參數(shù)化等分析方法
2.2．液壓軸及其連接
液壓軸結(jié)構(gòu)的分析對液壓系統(tǒng)的檢測和評價都是圍繞系統(tǒng)利益的。這些分析有助于更加深入了解各個部分的內(nèi)在相關(guān)性，并提供能源概述流動方面應(yīng)遵守的規(guī)定。
在2.1節(jié)中考慮到液壓軸的定義的共同特點，以實現(xiàn)單一功能單元為標準。請注意，有些執(zhí)行機構(gòu)（液壓馬達/缸）可能會起到同樣的功能，形成一個單一的（圖）液壓軸。這種情況給人的印象是：（1）相同的子電路是由單一的控制元件控制；（二）同步進行的運動，是由開環(huán)或閉環(huán)控制，或（如圖8-c,8-d）如單位指向和機械齒輪聯(lián)軸器執(zhí)行一個獨特的運動。
圖8.多執(zhí)行器液壓軸。
除了獨立液壓軸的考慮，有必要進行調(diào)查其相互依賴性。以下類型的耦合已規(guī)定：
0級（無耦合。）液壓無軸具有耦合，如果沒有壓力，它們之間就沒有信息聯(lián)系。
1級（信息耦合。）信息耦合是唯一由液壓控制連接軸連接的。
2級（并行耦合。）擁有自主進入一個共同的電力供應(yīng)液壓軸耦合并行。
3級（系列聯(lián)軸器。）一系列耦合連接的電源（或裝置）是通過之前或以下軸實現(xiàn)液壓軸。
4級（順序耦合。）順序耦合給出，如果一系列軸性能取決于狀態(tài)變量，例如：壓力或前一個工作，以便在序列上定位。
冷軋廠的圖運用功能結(jié)構(gòu)的概念，以及他們的液壓軸聯(lián)軸器。左側(cè)的圖是一方面。設(shè)想了圖中結(jié)構(gòu)部分的軸，右邊顯示了一個整體形式耦合方案。
3．結(jié)構(gòu)分析的優(yōu)點
基本的設(shè)計方案體現(xiàn)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的分析。尤其是功能分析，這是一個將其修改簡化，擴展和適應(yīng)系統(tǒng)的液壓軸檢測方法。（斯坦，1996年）。
將液壓軸分開處理，明顯減少了在以下幾方面的設(shè)計工作：
智能仿真。智能模擬策略是分析復(fù)雜的系統(tǒng)：確定子系統(tǒng)，降低自由度，并進行自主模擬。這種方法減少了仿真的復(fù)雜性并簡化其結(jié)果說明。因為他們是完全不可分割的一部分，所以液壓軸建立要符合子系統(tǒng)降低自由度。
靜態(tài)設(shè)計。移動概念的液壓軸信息（開/關(guān)中心，負荷傳感， 再生電路等）可以進行計算與靜態(tài)設(shè)計（沃爾特，1981;佩措爾德和赫明，1989年）的程序選擇。此外，改裝應(yīng)用要考慮軸耦合知識水平。
控制概念選擇。輸入和輸出變量之間的耦合選擇在提供控制概念的基礎(chǔ)上考慮作出必要的決定。分析矩陣D（施瓦茨，1991年）在這產(chǎn)生一個共同的方案。請注意，可處理的系統(tǒng)任務(wù)是有限的。提供的結(jié)構(gòu)分析功能：（1）SISO系統(tǒng)，可以應(yīng)用，以及分離各控制器的標準設(shè)計方法（2）降低秩序，為此，可以有效的研究更多電子耦合的子系統(tǒng)。
診斷。假設(shè)一個軸，有一個液壓回路納入其液壓軸，診斷重點的過程可以按以下分析：如果發(fā)現(xiàn)只是一個單體液壓軸有癥狀，然后缺陷部件必定是這個軸心的組成部分。如果癥狀觀察到幾個軸，軸耦合類型會就進一步分析缺陷部件。黑塞和斯蒂（1998）描述這個系統(tǒng)設(shè)置已經(jīng)投入運行了。
請注意，液壓軸之間的聯(lián)接器的智能分類形式是可以無論其是否為水力設(shè)計分解。雖然級別0或1級耦合的子系統(tǒng)是可以縮短自由度，更多的信息并行是有必要的，系列、連續(xù)聯(lián)軸器。例如：A，B兩個液壓軸。
4．圖的液壓驅(qū)動器的理論分析
對液壓驅(qū)動器進一步分析的主要原因是自動檢測功能結(jié)構(gòu)的不足，其原因在于他們連接的液壓軸。 請注意，在通常的設(shè)計過程中，液壓軸沒有明確的構(gòu)建模塊。這有兩方面原因：（1）設(shè)計上自上而下的方式，液壓系統(tǒng)，從液壓軸開始，到隨后的步驟完善并總是這樣的。（2）無論是源于經(jīng)驗還是設(shè)計師自動源結(jié)構(gòu)功能，都能夠能夠興建組件級液壓系統(tǒng)。此外，指定一個液壓系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)主要工作是設(shè)計技術(shù)圖紙文件，也沒有傳統(tǒng)的或標準化的方法。這就強調(diào)了結(jié)構(gòu)信息需要進行的自動檢測。進一步分析，就是一個圖論問題，并在下面，我們就會回到一些基本圖形，如重圖，路徑，或有關(guān)的理論概念組成部分。這些概念用于標準的方式，和我們闡述的主要思想不可以作為專家在圖論的理解。第4.3節(jié)我們給讀者提供了所使用定義的簡短介紹。
4.1．耦合類型的層次結(jié)構(gòu)
4.2．開始鑒定運作液壓軸
4.3．從圖定義理論
從之前的圖論中，已在本文中基本的定義。為了深入研究，有興趣的讀者可以參考相關(guān)文獻（例如莫爾納等，1990；容尼克爾，1990年；麥克霍格，1990年）。
機電工程學院
畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯
設(shè)計題目: 汽車減速器殼加工工藝及專用機床設(shè)計
譯文題目: 少齒差環(huán)式齒輪減速器研究評述
學生姓名： 劉延輝
學 號： 2004142023
專業(yè)班級： 機自0402
指導(dǎo)教師： 馬玉平
正文：外文資料譯文 附 件：外文資料原文
指導(dǎo)教師評語：
簽名： 年 月 日
正文：
機械工程學院，天津大學，天津，300072,P.R.中國
少齒差環(huán)式齒輪減速器研究評述
摘要--由于少齒差環(huán)式齒輪減速器有高傳輸率，高承載能力，結(jié)構(gòu)簡單及低制造成本的特點，從而在中國學術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域被引起高度重視。但是，因為缺乏系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計理論，它的應(yīng)用是有限的。本文對環(huán)式減速器的介紹涉及到受力分析，承載能力，平衡和減輕振動，機械效率和系列產(chǎn)品設(shè)計方面。此外，還介紹了一些尚待解決問題。
關(guān)鍵詞：環(huán)式齒輪減速器，受力分析，承載能力，平衡，減振，效率。
一、 引言
少齒差環(huán)式齒輪減速器的前身是K-H-V少齒差同軸行星齒輪系，它有兩個缺點：行星齒輪軸的極限尺寸和它的使用壽命短;并且必須有輸出聯(lián)接機構(gòu)，如圖1所示。
圖.1 K-H-V 傳輸草圖
1985年，一名中國工程師陳宗元，發(fā)明了三環(huán)傳輸，巧妙地克服了K-H-V傳輸?shù)纳鲜鰡栴}[ 1 ]。
三環(huán)傳輸如圖2所示。
圖.2三環(huán)傳輸
在平行四桿機構(gòu)中作為曲柄的輸入軸1和支撐軸2，是偏心輪部件的一部分。平行四桿機構(gòu)中的聯(lián)接件3，即環(huán)板，同時也是一個裝在輸出軸4上的內(nèi)齒輪與外齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)圍繞的固定軸。輸入軸不旋轉(zhuǎn)的平移運動驅(qū)動環(huán)板3。三個平行四桿機構(gòu)的設(shè)置，避免曲柄和聯(lián)接件在一直線時有不定度。這個相角是120度。單級傳動時傳動比的范圍在11-99，雙級傳動是可達到9801，如果需要可以達到更高。
為了達到可視化的目的，一個對稱的三環(huán)減速器CAD實體模型如圖3所示。
與其它變速箱相比，三環(huán)變速箱有高傳輸率，高承載能力，結(jié)構(gòu)簡單，并且低生產(chǎn)成本等特征，因此引起了學術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域關(guān)注。
在中國，這一變速箱已經(jīng)應(yīng)用在冶金工業(yè)，采礦業(yè)，交通運輸，建筑和輕工業(yè)。不過，由于研究開發(fā)的局限和早期設(shè)計的缺點，仍然存在一些問題，如振動，環(huán)板破裂，軸承使用壽命短。在某種程度上，破壞了它的形象，也限制它進一步應(yīng)用。
在本文中，是在受力分析，承載能力，平衡和減輕振動，機械效率和系列產(chǎn)品的設(shè)計方面做的評論。
圖.3.三環(huán)減速器（對稱）
二、 受力分析
這種環(huán)式變速箱，是一種過自由度機構(gòu)，由于它對彈性變形的靈敏性和制造誤差，其受力分析是復(fù)雜的。列變形的相容性方程式是有必要的。
在20世紀90年代，有幾個工程人員論述了變速箱的受力分析。但這個基本的假設(shè)在工作中可能偏離實際的應(yīng)用。因此，分析的結(jié)果還有待論證。
在對減速器的動力學與振動的深入分析中，對環(huán)式減速器動態(tài)性能的改進是必要的。楊和張[ 2 ]建立了變速箱的彈性動力學方程，并分析了固有頻率，振動方式和動態(tài)響應(yīng)。由系統(tǒng)的動態(tài)行為引起的環(huán)板的變形的影響已不容忽視。
文獻[3,4]，采用有限元建模對環(huán)板的位移和變形進行了分析。據(jù)此顯示，環(huán)板的張力和彎曲變形對系統(tǒng)的運動學和動力學性能的影響是不容忽視的。因此，環(huán)板的兩種變形不能忽視，在文獻[ 4 ]中并作為相容性方程的參數(shù)之一。
一個許多因素都考慮在內(nèi)的變速箱受力分析程序，可能已經(jīng)投入實際使用[ 5 ] 。通過這個程序可以得到齒輪和軸承負載隨時間變化的關(guān)系曲線圖。
三、 承載能力
多齒嚙合的彈性效應(yīng)是研究承載能力的重點，這是一個在少齒差內(nèi)齒嚙合中特別的現(xiàn)象。如圖.4所示 ，當一雙0號齒嚙合時，相鄰的齒輪副工作表面的間隙（1- 4）非常小。當在荷載作用下牙齒變形，間隙可能消失，從而形成多齒嚙合。
圖.4. 多齒彈性嚙合
早在1965年ястребов [ 6 ]預(yù)言存在這種效應(yīng)，并提出了計算間隙值的公式。后來Sunaga [ 7 ] 通過一個實驗進一步證明了它的實際存在?；邶X剛度，間隙和制造誤差，舒[8，9] 通過光彈性實驗推導(dǎo)出同時嚙合對齒的數(shù)目和測量出分布于齒對的載荷。
據(jù)Sunaga及舒的論證，同時嚙合對齒不能超過3-5 。但是，在他們的實驗中，他們未能給實驗齒輪誤差的標準值。然而該基圓齒距誤差是隨機的并且對負荷分布有很大的影響，他們的實驗結(jié)果不能作為多齒嚙合實際效應(yīng)的證據(jù)。后來，文獻[ 10 ]作出類似的努力。因為該基圓齒距誤差遠遠大于3號和4號對齒的間隙，他們計算齒輪誤差的辦法是值得商榷的。
文獻[ 11 ]巧妙推導(dǎo)出間隙的理論值，計算出彈性變形，并取得了同時嚙合對齒的數(shù)量和負荷分布系數(shù)。結(jié)論是，通常同時工作的齒對只有3對 ，還不能像一些產(chǎn)品樣品要求的達成9-18。
基圓齒距誤差是影響最大的一個誤差。據(jù)文獻[ 11 ]基圓齒距誤差可能導(dǎo)致瞬時單齒嚙合。他們提出把負荷分布系數(shù)引入疲勞強度來評價牙齒彎曲，并認為最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在同一時間。對在載荷分布方面的誤差影響有更準確的估計是必要的。首先分析表明，這種現(xiàn)象的積極影響太重要以至于不能忽視，然而誤差的負面影響也應(yīng)考慮。
四、平衡和減振
三個環(huán)板相互不平衡產(chǎn)生振動力。也存在著一個周期性振動力矩，使得減速器振動。在早期設(shè)計中使用非對稱裝置（如圖2所示）。 這種裝置使減速器振動強烈。對對稱裝置來說平衡也是必要的。因為在早期設(shè)計中的缺陷，人們不太接受這種減速箱。
文獻[ 12 ] 通過在輸入和支撐軸上安裝四個平衡錘，成功地解決了三環(huán)減速器的平衡問題，如圖6所示。
雙環(huán)式減速器（如圖5所示）設(shè)計，由王[ 13,14 ] ，用一個分裂軌道裝置來避免運動的欠自由度，有一個更好的動態(tài)性能。不過，結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多了。
圖.5 .有分裂軌道裝置的雙環(huán)減速器
上文作者提出了一種新型的雙環(huán)式減速器，如圖6所示，在圖中，兩個平行四桿機構(gòu)之間的相位角不到180° ，撤銷了分裂軌道裝置。安在高速軸上的四個平衡錘使得這個變速箱平衡性很好[15] 。
圖. 6 .沒有分裂軌道裝置的雙環(huán)減速器
為了獲得三個平行機構(gòu)的負載平衡，文獻[ 16-18 ]提出了彈性環(huán)和獨自油膜漂浮理論。
五、機械效率
小齒差內(nèi)嚙合齒輪之間的相對滑動是輕微的。齒輪表面的摩擦，并不是功率損耗的主要原因。在這個方面它不同于其他變速器。劉[19,20]指出在凸、凹齒面之間幾乎沒有間隙。產(chǎn)生熱量是潤滑油膜被擠出主要原因，影響了機械效率。劉提議使用固體潤滑劑。他的實驗表明，用固體潤滑，工作效率可達到97.4 ％，而使用液體潤滑只有90.6 ％ 。
劉的這一點是被接受的，采用傳統(tǒng)機械效率評價公式不能正確評價減速器的效率。因此，環(huán)式減速器的效率低于2K- H型行星減速器。當在高功率和持續(xù)運行時，熱量平衡分析是必不可少的。
六、系列產(chǎn)品設(shè)計
生產(chǎn)這種減速機的廠大部分在中國，都采用了1995年由中國冶金工業(yè)部制定的標準 [21,22] 。理論分析和實踐經(jīng)驗都表明，實際負荷能力遠大于給出的標準。明顯地，原來的設(shè)計沒有把多齒的彈性嚙合納入考慮范圍，承載能力評價也很保守。
現(xiàn)在，在對環(huán)式變速箱充分成熟的理論分析下，推動了先進的制造標準的成熟：
1．考慮環(huán)板變形的運動-彈性靜力學分析方法 [ 4 ] 。
2.考慮多齒的彈性嚙合的承載能力評價方法 [ 11 ] 。
3.CAD技術(shù)程序包，它可以自動地確定小齒差內(nèi)嚙合齒輪幾何參數(shù)[23] 。
4.參數(shù)優(yōu)化方法，它可以保證一個合適的軸承壽命及齒輪強度[ 5 ] 。
通過總結(jié)了以上提到的所有論述，天津大學的機械傳動試驗室已經(jīng)完成了系列產(chǎn)品的設(shè)計，其中包括400個模型（ 20個型號，每個有20個傳動比） 。全新設(shè)計的產(chǎn)品負載容量，遠遠高于舊標準，有些甚至高于硬齒面減速機[ 5 ] 。
七、提議與展望
這種變速箱具有廣闊的應(yīng)用前景。在要求較低的應(yīng)用中，許多普通齒輪和蝸桿減速器，甚至兩級行星齒輪減速器都應(yīng)該被他代替。為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢，以下工作應(yīng)該得到實施。
1.齒輪彎曲強度的可靠性設(shè)計方法的確定，應(yīng)把制造誤差考慮在內(nèi)。
2.在更高的速度情況下（超過1500轉(zhuǎn)/每分鐘 ），一個完全的彈性動力學分析應(yīng)該要想辦法核實它是否可以被使用。
一種新型雙環(huán)齒輪減速器的設(shè)計與運動仿真
摘要：一種獲得專利的雙環(huán)形齒輪減速機,本文闡述了它的設(shè)計原理及其動態(tài)性能模擬性能。這種新型的驅(qū)動器的一個獨特的特點是兩個平行四桿機構(gòu)的相位角是不同的，并且略小于180度，四個安裝在兩曲軸上的平衡錘，以平衡這個機構(gòu)的慣性力和慣性力矩。對它的工作原理、優(yōu)點和設(shè)計上的問題進行了論述?？紤]到環(huán)板、齒輪、軸承等的彈性變形，提出一個彈性動力學模型來分析其動態(tài)響應(yīng)。模擬結(jié)果表明，與軸承套相比，行星軸承工作在更苛刻的條件下。齒輪和軸承波動載荷表明減速器振動的主要原因是系統(tǒng)的彈性變形而非機構(gòu)的慣性力和慣性力矩。
關(guān)鍵詞：雙環(huán)齒輪減速器;行星齒輪傳動;彈性動力學
三環(huán)減速器，即內(nèi)嚙合行星齒輪變速箱，有許多優(yōu)勢，包括大傳動比，高負荷能力，以及體積緊湊[ 1 ] 。但是，在其應(yīng)用中也存在著一些弊端。一個是在曲軸工作過程中，軸承套有不平衡的慣性力矩產(chǎn)生。這個不平衡力矩就是振動力矩，有可能產(chǎn)生振動和噪聲負面的影響[ 2 ] 。由于輸入速度的增加，振動變得更加嚴重。另外一個弊端是偏心輪軸套的微動磨損[ 3 ] 。六個偏心軸襯不僅帶來裝配困難，而且使行星軸承過早疲勞。
為消除上述弊端，辛等人[ 4 ] 提出了一個完全平衡的三環(huán)減速器。中間和兩側(cè)環(huán)板的相位角差都是180度，中間環(huán)板厚度是兩側(cè)的兩倍。因此，三相位機構(gòu)的慣性力和慣性力矩是完全平衡的。不過，從機理出發(fā)， 這種內(nèi)嚙合行星齒輪傳動機構(gòu)是三個平行四桿結(jié)構(gòu)和內(nèi)嚙合齒輪傳動機構(gòu)的結(jié)合。
連接器和曲柄在一條直線時該誰運動將不確定。這一位置往往取名為"死點" 。由于兩個相鄰機構(gòu)的相位角差是180度，平行四桿機構(gòu)的三個相位將同時達到"死點"。因此，要克服"死點" ，這個設(shè)備需要增設(shè)兩個同步帶來同步驅(qū)動曲軸，這使得結(jié)構(gòu)減速器更加復(fù)雜化。除了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，偏心軸襯的微動磨損依然存在。為解決關(guān)于偏心軸襯的問題，唐等人提出了一個類似的雙環(huán)齒輪減速機[ 5 ] 。固定在兩個曲軸的四個平衡錘用來平衡慣性力矩。同樣，并置的平行四桿機構(gòu)相位角差是180度，也是這個道理。由于"死點"問題 ，需要增設(shè)橋式齒輪副使輸入分流到兩個曲軸。上述兩個驅(qū)動器需要一個第一期傳輸，以克服"死點" ，這使得驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)相對松散。
在本文中，為消除前面所提到內(nèi)嚙合行星齒輪傳動的弊端設(shè)計了一種新型的雙環(huán)齒輪減速機[ 6 ]?？紤]到零件的彈性變形，設(shè)計了一個彈性動力學模型系統(tǒng)來顯示其動態(tài)性能。
3.結(jié)論
一種新型的雙環(huán)齒輪減速機的設(shè)計及其動態(tài)性能用彈性動力學模型來模擬。這個驅(qū)動裝置的特點是有不到180度的相位差。這一設(shè)置使減速器單功率輸入，和體積減小變?yōu)榭赡?。安裝在曲軸四個平衡錘來平衡這個機構(gòu)的慣性力和慣性力矩。
與軸承套相比的動態(tài)仿真結(jié)果表明，行星齒輪機構(gòu)在更苛刻的條件下工作。此調(diào)查表明，零件的彈性變形是這種新型雙環(huán)齒輪減速機振動的主要因素，而不是慣性力和慣性力矩，這是不同于慣性力和慣性力矩是環(huán)式齒輪減速機振動的主要因素這一主流認識的[ 2 ] 。
大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）
2t汽車后橋總體設(shè)計
摘要：汽車后橋是汽車的驅(qū)動部分,是整個汽車傳動系的最末端,對汽車的性能起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)車橋能否傳遞驅(qū)動力，汽車車橋分為驅(qū)動橋和從動橋。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按齊總體布置來說共有三種，即普通的非斷開式驅(qū)動橋，帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。本設(shè)計對象是小型低速載貨汽車的后驅(qū)動橋。
本設(shè)計完成了小型低速載貨汽車的后驅(qū)動橋中主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件的設(shè)計。本文根據(jù)小型低速載貨汽車的后驅(qū)動橋的要求，通過選型，確定了主減速器傳動副類型，差速器類型，驅(qū)動橋半軸支承類型。通過計算計算，確定了主減速比，主、從動錐齒輪、差速器、半軸以及橋殼的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。
最后利用CAD軟件繪制零部件裝配圖和裝配總圖并通過主要零部件的校核計算和對主要零部件二維繪圖，確定所設(shè)計的能夠滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：汽車后橋；驅(qū)動橋；主減速器；差速器
i
南華大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）
The overall design of the rear axle for 2 tons bus
Abstract:Automobile rear axle is part of the car's driver is the far end of the entire automobile transmission, the performance of the car plays a vital role.According to weather the axle could transfer driving force or not,the automobile axle is divided into drive axle and driven axle. Sport utility passenger vehicle (SUV) for the four-wheel drive, both cities run, field sports, in addition to the premium sedan with the comfort, we must also have a higher cross-country and safety. The object that is designed for small low-speed trucks is drive of rear axle.
The design of drive of rear axle includes the design of the main reducer , the design of the differential device and rear axle design. According to the requirements of the rear axle,i can identify the main types of main gear box, differential device, rear axle.And by calculating, i can identify the main reduction ratio, the main, driven helical bevel gear , differential device and the shell of the main parameters of the bridge structure and size. One part of the calculation using the computer program to complete the self, reducing computing time and improve efficiency.
Finally,I use CAD software to draw parts of assembly drawings and the whole assembly drawings.In the meanwhile,I checking through the major components of the calculation of the main components and two-dimensional drawings, to determine the design to meet the design requirements.
Key words:automobile rear axle ; drive axle ; main reducer ; differential device
ii
論文 (設(shè)計) 內(nèi)容及要求：
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）原始依據(jù)
1.設(shè)計目的：
載重汽車后橋是汽車重要組成部分，它承載著載重汽車的滿載荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；后橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋機構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重大的影響外，對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟型、平順性、通過性機動性和操動穩(wěn)定性等有直接的影響。
2.原始數(shù)據(jù)：
汽車主減速器傳達比為5.625，汽車后橋輪距為1320mm，彈簧鋼板之間的距離為940mm，汽車的最大行駛速度為90km/h,后橋所承受的載荷為總載荷的62%。
二、畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容
1、設(shè)計內(nèi)容：
1） 確定汽車后橋總體設(shè)計方案；
2） 確定主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置、橋殼和各種齒輪的結(jié)構(gòu)形式和主要的設(shè)計參數(shù)；
3） 對主、從動錐齒輪、半軸齒輪、和半軸強度進行校核；
4） 制動器的設(shè)計
2、 主要步驟：
1） 查閱相關(guān)資料；
2） 根據(jù)參數(shù)確定設(shè)計方案；
3） 主要部件的選型設(shè)計；
4） 各機構(gòu)的圖紙繪制及總裝的繪制；
5） 資料文件的整理編寫設(shè)計說明書。
三、畢業(yè)設(shè)計（論文）基本要求
本課題主要是培養(yǎng)學生的設(shè)計計算和繪圖等實際能力，經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計，學生應(yīng)初步具備工程設(shè)計的實際能力。
1、 根據(jù)汽車的后橋中體設(shè)計方案，繪制A0計算機圖紙3張。
2、 要零件的設(shè)計計算，繪制零件圖4張。
3、 整理編制設(shè)計說明書，內(nèi)容包括主要部件的結(jié)構(gòu)形式和主要設(shè)計參數(shù)；總體設(shè)計方案的確定；對主、從動錐齒輪、半軸齒輪、半軸強度進行校核，設(shè)計說明書的正文部分字數(shù)不少于20000字，英文摘要不少于300字，計算機打印。
4、 設(shè)計方案明確，設(shè)計原理合理，圖樣清晰完整，設(shè)計計算準確。
5、 翻譯有關(guān)英文資料1-2篇，不少于2000字，計算機打印。
四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排
2011.12.28-2012.03.5 完成畢業(yè)設(shè)計資料的準備及英文資料的翻譯工作
2012.3.06-2012.03.15 擬定激射方案及完成主減速器的設(shè)計
2012.03.16-2012.03.25 完成差速器的設(shè)計
2012.03.26-2012.03.30 完成驅(qū)動車輪傳動裝置的設(shè)計
2012.04.01-2012.04.10 完成傳動齒輪的設(shè)計
2012.04.21-2012.04.25 完成其他零件的設(shè)計
2012.04.26-2012.05.18 完成總體設(shè)計，裝配圖及零件圖的繪制
2012.05.19-2012.05.25 設(shè)計子論總匯，編寫設(shè)計說明書、打印及裝訂
2012.05.26-2012.06.4 認真審核畢業(yè)設(shè)計并做好畢業(yè)答辯準備
五、主要參考文獻
[1] 車輛工程手冊編輯委員會編制.汽車工程手冊設(shè)計篇[m].北京：人民交通出版社，2001.5
[2] 王望于主編.汽車設(shè)計第三版[m].北京：機械工業(yè)出版社,2000.5
[3] 車輛機械手冊委員會編著.機械設(shè)計手冊第三版[m].北京：機械工業(yè)出版社,2004.8
[4] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（第五版）[m].北京：人民交通出版社,2005
[5] 王中亭主編.汽車概論（第二版）[m].北京：機械工業(yè)出版社,2006
[6] 彭如恕主編.現(xiàn)代工程制圖（第一版）[m].長沙：國防工業(yè)出版社,2006
[7] 朱孝錄主編.齒輪傳動設(shè)計手冊（第一版）[m].北京：化學工業(yè)出版社,2005
[8] 孫桓,陳作模主編.機械原理（第七版）[m].北京：高等教育出版社,2005
[9] 濮良貴,紀名剛主編.機械設(shè)計（第八版）[m].北京：高等教育出版社,2005
[10] 于永泗,齊民主編.機械工程材料（第七版）[m].大連：大連理工大學出版社,2007
[11] 水根主編.機械制造工程學（第二版）[m].北京：清華大學出版社,2004
[12] 成大先主編.機械設(shè)計手冊[m].北京：化學化工出版社,2004
[13] 曙程主編.金屬切削機床（第一版）[m].北京：機械工業(yè)出版社，1993
[14] 楊昂岳等主編.機械制造工程學[m].長沙：國防科技大學出版社,2004
[15] 張展主編.機械設(shè)計通用手冊第一版[m].北京：中國勞動出版社,1994.5
[16] 謝鐵邦主編.互換性與技術(shù)測量（第三版）[m].武漢：華中科技大學出版社,1998
[17] 諸文農(nóng)主編.底盤設(shè)計上冊[m].北京：機械工業(yè)出版社,1981.7
指導(dǎo)老師：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目
2t汽車后橋總體的設(shè)計
設(shè)計（論文）題目來源
自選課題
設(shè)計（論文）題目類型
工程設(shè)計
起止時間
2011.12.28-2012.6.4
一、設(shè)計（論文）依據(jù)及研究意義：
在日常生活中，汽車特別是貨車是經(jīng)常使用的交通工具。其作用越來越受人們的重視。所以汽車設(shè)計行業(yè)是最受歡迎、最有深造意義的行業(yè)之一。如何來進行汽車創(chuàng)新性設(shè)計，將對本次設(shè)計有著極為深遠的影響；對它的研究，也必定對我們將來繼續(xù)學習深造或者走上工作崗位都有著極其重要的幫助。
二、設(shè)計（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標：（技術(shù)方案、路線）
我們設(shè)計的主要內(nèi)容是：根據(jù)設(shè)計要求確定汽車后橋的主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等部件的各個參數(shù)，合理地分配各個零件的位置，使其達到使用要求。
驅(qū)動橋的作用是將變速器輸出的轉(zhuǎn)矩通過各個部件傳遞給驅(qū)動輪，通過主減速器齒輪副實現(xiàn)減速增距，并通過差速器實現(xiàn)左右兩輪的差速作用。
三、設(shè)計（論文）的研究重點及難點：
本次設(shè)計中，由于我是第一次接觸汽車設(shè)計這門新學課程，設(shè)計方向和思路不是很清晰，其動手難度比較大。
在整個設(shè)計中，我們研究的是如何正確地選擇汽車后橋的各個參數(shù)，如何恰當?shù)靥幚砗髽蚋鱾€部件的位置關(guān)系以使其達到預(yù)期的設(shè)計目的。在這些方面，資料和經(jīng)驗都非常的缺少，這也就成了我們設(shè)計的難點。
四、設(shè)計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：
本項目利用學過的專業(yè)知識和圖書館的資料以及網(wǎng)絡(luò)的資料對汽車后橋的結(jié)構(gòu)及后橋的作用有個完整的了解，熟悉汽車后橋的工作原理以及結(jié)構(gòu)參數(shù)，對汽車的裝配有個初步的了解。
具體的時間安排為：
2011.12.28-2012.03.5 完成畢業(yè)設(shè)計資料的準備及英文資料的翻譯工作
2012.3.06-2012.03.15 擬定激射方案及完成主減速器的設(shè)計
2012.03.16-2012.03.25 完成差速器的設(shè)計
2012.03.26-2012.03.30 完成驅(qū)動車輪傳動裝置的設(shè)計
2012.04.01-2012.04.10 完成傳動齒輪的設(shè)計
2012.04.21-2012.04.25 完成其他零件的設(shè)計
2012.04.26-2012.05.18 完成總體設(shè)計，裝配圖及零件圖的繪制
2012.05.19-2012.05.25 設(shè)計子論總匯，編寫設(shè)計說明書、打印及裝訂
2012.05.26-2012.06.4 認真審核畢業(yè)設(shè)計并做好畢業(yè)答辯準備
五、進行設(shè)計（論文）所需條件：
本次設(shè)計是大學四年來最綜合性的一次設(shè)計，也是大學期間最后一次學校性的設(shè)計。為了這次設(shè)計的順利完成，我做了大量的準備工作，包括翻閱大量資料，了解現(xiàn)在的汽車市場，親自到現(xiàn)場參觀考察，進行實地測量。更為重要的是，我必須獨立進行思考和分析設(shè)計過程 ，所以，一個安靜、方便的設(shè)計環(huán)境在此次設(shè)計中起了很大的作用。當然，除此之外，熟練掌握CAD等機械制圖軟件，能夠根據(jù)一定的資料分析實驗數(shù)據(jù)，快速、準確地繪制所需圖紙一些必要的相關(guān)工具（工程手冊，繪圖板和電腦）都是必不可少的條件。
六、指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)老師：
年 月 日
大學機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
1 概述－－結(jié)構(gòu)方案的確定 ………………...........…………………..……1
1.1 概述 ………………...........……...............................………....…………1
1.2 結(jié)構(gòu)方案的分析及選擇 ………………...........……..……….........……2
2 主減速器設(shè)計 ………………………………................................…………5
2.1 主減速器型式及選擇 ………………………….............……….………5
2.2 主減速器齒輪的齒型 ………………………….............………….……6
2.3 主減速器齒輪設(shè)計和計算 ……………………….....………….………8
2.4 主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………….................…….……..25
3 差速器及半軸設(shè)計 ………………………………............................…..…27
3.1 差速器的功能原理 ……………………………….................…...……27
3.2 差速器的其本參數(shù)的選擇和設(shè)計計算 ………….....……….……..…29
3.3 半軸的設(shè)計 ………………………….............................……….…..…34
4 橋殼及殼附件設(shè)計 ……………………………......................….....…..…39
4.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇 …………………….........……………...……39
4.2 驅(qū)動橋殼強度計算 ……………………………...................….………40
4.3 驅(qū)動橋殼材料的選擇 …………………………….............……...……41
5 制動器設(shè)計 ……………………….................................…...…….…..…...43
5.1 概述 …………………………………................................................…43
5.2 制動器的結(jié)構(gòu)方案分析 ……………………….............……….…..…44
5.3 制動器主要參數(shù)的確定 …………………….................……….……..45
5.4 制動器主要結(jié)構(gòu)元件 .................................………………….…......…48
參考文獻 ……………………………………………….............................………51
謝辭 …………………………………….........................................………….……52
附錄 ……………...…………………….........................................…………..……53
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