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2011 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 外文文獻(xiàn)翻譯 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化(機(jī)械制造) 姓 名： 楊 堯 學(xué) 號(hào)： 070607109 (用外文寫(xiě)) 外文出處： CHINESE JOURNAL OF MECHNICAL ENGINEERING Vol.22，No.5,2009 附 件： 1.外文資料翻譯譯文2.外文譯文 附件1：外文資料翻譯譯文 基于范例推理的兩級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究 Ji Aimin1，2，*HUANG Quansheng1，XU Huanmin1，andCHEN Zhengming3 1 College ofMechanical and Electrical Engineering,Hohai University,Changzhou 213022，China 2 StateKeyLab ofCAD&CG,Zh~iang University,Hangzhou 310058,China 3 College ofComputer and Information Engineering,Hohai University,Changzhou 213022，China Received November 18，2008；revised May 22，2009；accepted August 10，2009；published electronically August 14，2009 摘要：兩級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)繁瑣并且耗時(shí)的過(guò)程。為了提高設(shè)計(jì)過(guò)程的效率和智能化，兩級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì)應(yīng)用了基于范例推理（CBR）技術(shù)。首先，分析兩級(jí)齒輪減速器目前的設(shè)計(jì)理論并描述CBR的原則。第二，根據(jù)減速器的特點(diǎn)，研究CBR的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)并提供如下相關(guān)理論：(a)一個(gè)面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示方法 （b）一種與鄰近歸納索引相結(jié)合的檢索方法 （c）一個(gè)結(jié)合基于人工修正規(guī)則修正的自適應(yīng)算法案例。同樣，為了提高案例檢索的可信度，出現(xiàn)了一種新的確定特征權(quán)重的方法和一種相似的算法，即一種帶有層次分析法（AHP）的組合加權(quán)法和粗糙集理論。最后根據(jù)上面的分析結(jié)果，基于CBR的兩級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)由VC++，UG和Access2003開(kāi)發(fā)完成。該項(xiàng)研究提供了一種設(shè)計(jì)兩級(jí)齒輪減速器的新方法。如果上述開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)計(jì)兩級(jí)齒輪減速器，設(shè)計(jì)的效率將會(huì)得到提高，這使得設(shè)計(jì)者能夠從齒輪減速器繁瑣的設(shè)計(jì)中解脫出來(lái)，以便于將更多的努力放在創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，該研究結(jié)果充分體現(xiàn)了在設(shè)計(jì)機(jī)械零件過(guò)程中，CBR技術(shù)的可行性和有效性。 關(guān)鍵詞：兩級(jí)齒輪減速器，基于范例推理（CBR），特征權(quán)重，相似性 1 簡(jiǎn)介 傳統(tǒng)的兩級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì)方法是一個(gè)相當(dāng)耗時(shí)的過(guò)程。甚至目前CAD都被應(yīng)用于其設(shè)計(jì)過(guò)程，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的局限至今仍沒(méi)有得到消除。為了改變這種情況，許多人已經(jīng)做了關(guān)于減速器設(shè)計(jì)方法的研究，主要包括減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)和專(zhuān)家系統(tǒng)（ES）。這兩種方法都有其各自的缺點(diǎn)：在參數(shù)化設(shè)計(jì)中需要考慮每個(gè)部件之間的關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)參數(shù)的變化可能使得減速器的參數(shù)或是結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這就要求設(shè)計(jì)師來(lái)熟悉減速器，并能使用設(shè)計(jì)軟件包括參數(shù)化設(shè)計(jì)的功能。此外在減速器的專(zhuān)家系統(tǒng)中知識(shí)的獲取是非常困難的，這是因?yàn)橐恍?zhuān)家的知識(shí)很難用規(guī)則來(lái)表達(dá)。基于范例推理（CBR）可以改善這兩種缺點(diǎn)。在CBR中一個(gè)新的案例是在一個(gè)即存的案例的基礎(chǔ)上完成的，所以新的案例可以通過(guò)修改某些部分或直接使用即存案例，并且由于在CBR中基本的知識(shí)就是案例，因此案例的獲取要比規(guī)則的獲取容易的多[1-2]。事實(shí)上，案例通常要比規(guī)則或是模型提供更多的信息[3]。SUN， et al[4]開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于CBR的智能夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。KW0NG, et al[5]，介紹了一種由先進(jìn)的CBR系統(tǒng)來(lái)確定適當(dāng)?shù)淖⑺軈?shù)的方法。LIU, et al[6]，提出了一種與聚類(lèi)技術(shù)相結(jié)合的檢索算法來(lái)定位在基礎(chǔ)案例中的個(gè)案，并且給出了一個(gè)基礎(chǔ)案例來(lái)說(shuō)明CBR系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的可行性。PETER[7]開(kāi)發(fā)了一種在接觸力學(xué)領(lǐng)域?qū)ν评眍A(yù)處理階段的工程分析提供智力支持的自動(dòng)化知識(shí)系統(tǒng)。XIONG，et al[8]提供了一個(gè)基于CBR的既實(shí)用又有創(chuàng)意的概念設(shè)計(jì)方法，其體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。這個(gè)系統(tǒng)縮短了概念設(shè)計(jì)的過(guò)程，幫助設(shè)計(jì)者們，并為后續(xù)開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)案例。然而上述成果更注重于CBR的基礎(chǔ)研究而不是與機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合的CBR技術(shù)。因此，我們以?xún)杉?jí)齒輪減速器為例，對(duì)基于CBR的機(jī)械零件加工工藝進(jìn)行討論。 2 CBR的關(guān)鍵技術(shù) CBR是一種類(lèi)似或類(lèi)比的方法。當(dāng)一個(gè)CBR系統(tǒng)解決一個(gè)新問(wèn)題，它會(huì)從先前的案例中重新獲取一個(gè)或多個(gè)與新問(wèn)題最相似的案例，并且在修改的情況下，使其滿(mǎn)足新的情況。CBR的流程被顯示在Fig.1中。根據(jù)CBR的流程，基于案例推理（CBR）的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展需要解決一些問(wèn)題，包括案例描述，案例檢索，案例修正，案例研究和案例庫(kù)維護(hù)，其中案例描述，案例檢索以及案例修正被稱(chēng)作三大關(guān)鍵技術(shù)。 案例描述是指那些案例以一些電腦能夠識(shí)別的傳統(tǒng)標(biāo)志，并按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼的功能。案例可以由一些方法進(jìn)行描述，其中包括幀、對(duì)象謂語(yǔ)、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)和規(guī)則等等，其中幀和對(duì)象謂語(yǔ)是最常用的方法。 案例檢索是一個(gè)按照特征參數(shù)索引值及其相似性來(lái)發(fā)現(xiàn)一個(gè)相關(guān)聯(lián)的案例或是更多類(lèi)似的案例。Ref[9]將案例檢索分作三個(gè)部分：特征識(shí)別、初步匹配以及最優(yōu)選擇。而本文將案例檢索分作四部分：關(guān)鍵特征的提取、特征識(shí)別、初步匹配和最優(yōu)選擇。數(shù)據(jù)采集的觀測(cè)資料通常包括許多特征屬性，而有些屬性卻與數(shù)據(jù)采集無(wú)關(guān)。那些不相關(guān)的屬性會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的效率。去除無(wú)關(guān)的屬性可以改善數(shù)據(jù)采集的效率，使數(shù)據(jù)采集的結(jié)果更容易理解。關(guān)鍵特征提取的目的是為了從案例庫(kù)中提取關(guān)鍵特性來(lái)確立有效的指標(biāo)。特征識(shí)別的目的是要選出新案例的關(guān)鍵特征。特征識(shí)別常指關(guān)鍵特征的提取。由于其包含了豐富的特征屬性，兩級(jí)齒輪減速器的關(guān)鍵特征的提取便更為重要。這些典型的實(shí)例檢索方法包括最鄰近法，索引歸納法，信息導(dǎo)引法，信息神經(jīng)元索引法和模板檢索法。 3 基于案例推理（CBR）的兩級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì) 3.1 案例庫(kù)的建立 3.1.1 案例描述 本文使用的是面向?qū)ο髮拥囊粋€(gè)案例表示模型[11-12]，這向上一層的軟件提供了一個(gè)統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，即，提供各式面向?qū)ο蟮母拍睢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作維護(hù)和靈活性的擴(kuò)張，并給出了具體的關(guān)系保護(hù)模型，并按照映射原理和轉(zhuǎn)換機(jī)理建立一個(gè)透明的對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行合理且有效的管理。映射原理的對(duì)象模型是上一層面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和底層數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模型之間的一種轉(zhuǎn)換關(guān)系。對(duì)象模型層，數(shù)據(jù)庫(kù)，以及其他功能模型間的關(guān)系顯示在Fig.2上。 兩級(jí)齒輪減速器是一個(gè)復(fù)雜的組合，為了案例表述的方便，我們將兩級(jí)齒輪減速器分成五個(gè)組件類(lèi)和兩個(gè)部分組。 五個(gè)組件類(lèi)是由高速齒輪組、低速齒輪組、高速軸和軸承、中速軸和軸承以及低速軸和軸承，兩個(gè)部分組是箱體蓋和箱體。這些組件類(lèi)可以拆分成部分組。最終每個(gè)部分組將會(huì)映射到其潛在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的位置。因此兩級(jí)減速器的對(duì)象知識(shí)模型顯示在Fig.3中。 3.1.2 案例庫(kù)的建立 根據(jù)Fig.3中顯示的兩級(jí)減速器的案例表述模型，兩級(jí)齒輪減速器的特征屬性值和他們的成分都投射到數(shù)據(jù)庫(kù)的底層，從而建立了案例庫(kù)。在底層的數(shù)據(jù)庫(kù)中，每個(gè)目錄都包括了“案例序號(hào)”。這種關(guān)系在每個(gè)部分的映射表和減速器的映射表之間由“案例序號(hào)”來(lái)建立的。Fig.4顯示了在兩級(jí)齒輪減速器的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的案例庫(kù)儲(chǔ)存模式是屬于Access的。由于空間有限，本文并不細(xì)述部分組在Access中的儲(chǔ)存模式。 3.2 案例檢索 本文運(yùn)用的是最鄰近法和索引歸納法相結(jié)合的檢索方法，這是因?yàn)閮杉?jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)是一個(gè)有著長(zhǎng)時(shí)期的經(jīng)驗(yàn)過(guò)程，而且是在兩級(jí)齒輪減速器包括多種案例的情況下。因此最好使用索引歸納法來(lái)進(jìn)行完整的檢索，并且使用最鄰近法來(lái)得到一個(gè)良好的 檢索。Fig.5顯示了詳細(xì)的檢索過(guò)程?，F(xiàn)在本文將依次描述基于案例推理的二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)的案例檢索的子過(guò)程和方法。 3.2.1關(guān)鍵特性的提取 源案例庫(kù)的特征是在關(guān)鍵特性的提取之前就得到預(yù)處理。 （1）數(shù)據(jù)的預(yù)處理。定量參數(shù)的離散歸一化的處理過(guò)程是通過(guò)相同頻率的區(qū)間轉(zhuǎn)化為定性參數(shù)[13]。等頻率區(qū)間處理的原理是為了在每個(gè)小的區(qū)間擁有大部分相同數(shù)量的數(shù)據(jù)時(shí)，將原區(qū)間分為N個(gè)小區(qū)間（N是由用戶(hù)提供的離散數(shù)據(jù)）。第一個(gè)和最后一個(gè)區(qū)間在本文中將會(huì)得到延長(zhǎng)：第一個(gè)區(qū)間的上限值改到零，最后一個(gè)區(qū)間的下限改為無(wú)窮，這是為了確保一個(gè)新案例的屬性值能有新的區(qū)間與之對(duì)應(yīng)，因?yàn)榛诎咐评恚–BR）是一個(gè)不斷研究的過(guò)程（案例的數(shù)量將會(huì)不斷增加），并且避免在增加一個(gè)新的案例和檢索新的案例而不超過(guò)源案例庫(kù)的屬性值時(shí)，將小的區(qū)間再次分割。N個(gè)區(qū)間被標(biāo)識(shí)為0,1,2,3，···，n-1。定性特征屬性以升序或是降序被分配到區(qū)間[0,1]中。例如，“精密級(jí)減速器”有三個(gè)可供用戶(hù)選擇的源案例庫(kù)：類(lèi)7，類(lèi)8和類(lèi)9。類(lèi)7,8,9分別按照上述方法表示為1，0.5，0.屬性值的布爾屬性也很容易確定，相同的是1，不相同的是0。 （2）關(guān)鍵特性的選擇。這些清晰的無(wú)關(guān)的特征在數(shù)據(jù)采集中并沒(méi)有被直接考慮到。然而許多特征在數(shù)據(jù)采集中的重要性卻很難被認(rèn)識(shí)到。這些特征是由有效的策略選擇出來(lái)的。另一方面本文使用決策樹(shù)技術(shù)按照信息量來(lái)選擇關(guān)鍵特性。決定指數(shù)樹(shù)是由關(guān)鍵特征建立的。該算法得到的信息可以用作決策屬性的參考。兩級(jí)減速器的關(guān)鍵特性選擇如下。Table.1給出了源案例庫(kù)。 首先，數(shù)據(jù)采集中顯著的無(wú)關(guān)特性會(huì)被直接剔除。其他由離散歸一化處理的特性轉(zhuǎn)化成了定性屬性，然后按照上述算法的信息增益進(jìn)行挑選。其次，根據(jù)上述的等頻率區(qū)間，傳遞功率的屬性大致可以非為三個(gè)小區(qū)間：（0,10），[10,20]，（20，+∞）。定性數(shù)值的范圍分別表示為0,1,2。傳動(dòng)比，壽命以及傳遞效率的屬性被分作幾個(gè)相對(duì)應(yīng)的小區(qū)間（傳動(dòng)比：（0,15），和（15，+∞）；壽命：（0,350000），（350000,420000）和（42000，+∞）；傳遞效率：（0，0.94）和（0.94,1））。每個(gè)數(shù)字范圍區(qū)間都由0,1…按照順序進(jìn)行排列。齒輪傳動(dòng)的布局的屬性被分為兩類(lèi)。已成型的用0表示，還在加工的用1表示。離散化處理的結(jié)果見(jiàn)Table.2。 排列形式的屬性被看作識(shí)別屬性，而其他屬性被看作決策屬性。按照識(shí)別屬性，案例庫(kù)被分為兩類(lèi)（m=2）。第一類(lèi)由六個(gè)案例組成，其排列形式是擴(kuò)大形式（r1=6），而第二類(lèi)是由其他案例所組成，這些案例的排列形式是同軸形式（r2=4）。根據(jù)信息增益算法，很容易獲得以下信息增益的所有屬性：Gp=0.29，Gt=0.12，GLh=0.29，Gη=0.01；這里，Gp表示的是傳遞功率的增益，Gi表示傳動(dòng)比的增益，GLh表示壽命的增益，Gη表示傳動(dòng)效率的增益。因此傳遞功率，傳動(dòng)比和壽命的屬性都可以以關(guān)鍵特性形式從所有特征屬性值中獲得。 3.2.1 初步匹配 初步匹配是這么一個(gè)過(guò)程，即從案例庫(kù)中選出與當(dāng)前設(shè)計(jì)實(shí)例相關(guān)的一組案例。這個(gè)過(guò)程是由所有關(guān)鍵特征和決策信息增益計(jì)算所建立的索引表所實(shí)現(xiàn)的。建立的索引表在Fig.6中顯示出來(lái)。案例的初步匹配完全是在索引表的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。 3.2.2 最優(yōu)選擇 最優(yōu)選擇是從初步匹配的案例中選出最佳案例的過(guò)程。最優(yōu)案例是由最鄰近法選擇的，所以它對(duì)關(guān)鍵特征權(quán)重的計(jì)算和案例相似性的是不可缺少的。 （1） 特征權(quán)重 特征權(quán)重是被用來(lái)計(jì)算特征的重要性。它可以影響邏輯結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)原始信息源，確定特征權(quán)重的方法被分為兩類(lèi)：主觀法和客觀法。主觀法的信息來(lái)自于專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，而客觀發(fā)的信息來(lái)自于原始的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。兩類(lèi)方法中具有代表性的方法是層次分析法（AHP）[14-15]和粗糙集理論[12]。層次分析法（AHP）是一種決策問(wèn)題被分為一些包括目標(biāo)、規(guī)則、工程等的一些層次的決策方法，并且定性分析法和定量分析法是可以被引導(dǎo)的。使αij表示特征i與特征j比較的重要性的度量。由層次分析法（AHP）得到的特征i的權(quán)重ω1i可以由下面這個(gè)公式計(jì)算得到。 粗糙集理論是一種針對(duì)知識(shí)分類(lèi)的數(shù)據(jù)推理方法，主要適用于分析知識(shí)簡(jiǎn)約性和特征屬性之間的可靠性，并且能解決特征屬性權(quán)重的相似性度量的問(wèn)題。按照特定分類(lèi)，它能通過(guò)既存信息來(lái)評(píng)判所有特征的重要性。關(guān)于權(quán)重計(jì)算的相關(guān)公式如下： 這里 γ（C,D）—屬性即C和D的可靠度 |POS（C,D）|—合集中要素的序號(hào) SGF（a，C,D）—屬性a屬性集D的重要性，a屬于C SGF(C-{i},D)—屬性i的重要程度 ω2i—由粗糙集理論獲得的特征i的權(quán)重 本文運(yùn)用一種層次分析法（AHP）和粗糙集理論相結(jié)合的方法來(lái)彌補(bǔ)兩種方法的缺點(diǎn)。這種聯(lián)合法是根據(jù)線性疊加原理進(jìn)行組合。這種物質(zhì)合并方式顯示在公式(5)中。 這里 ω1i—按照層次分析法獲得的特征權(quán)重 ω2i—按粗糙集理論獲得的特征權(quán)重 α—系數(shù) 根據(jù)合并的方法，減速器關(guān)鍵特征的三個(gè)權(quán)重如傳遞功率的屬性，ω1=0.52；傳動(dòng)比的屬性，ω2=0.28；壽命屬性，ω3=0.20（假設(shè)α=0.5） （2）相似性 兩級(jí)齒輪減速器的特征值是由定性參數(shù)和定量參數(shù)組成的。本文運(yùn)用公式（6）和（7）來(lái)計(jì)算定量特征的相似性[16]，而定性特征的相似性和布爾特性的有兩個(gè)條件：0（不同的）或者1（相同的）。所以本文提出了一種新的關(guān)于案例相似性的算法，表示如下。 相關(guān)距離： 特征相似性： 兩個(gè)案例間的相似性： 這里 dink—案例n和案例k的第i個(gè)屬性間的相關(guān)距離， Vni—案例n的第i個(gè)屬性的特征值， Vki—案例k的第i個(gè)屬性的特征值， SDink —案例n和案例k第i個(gè)屬性的相似性， sim（n，k）—案例n和案例k的相似性， ωt—第i個(gè)特征的權(quán)重， n—特征序號(hào)。 假設(shè)設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)條件顯示于Table.3中的兩級(jí)齒輪減速器，和檢索顯示在Table.4中的兩個(gè)案例。 每個(gè)關(guān)鍵特征權(quán)重分別為0.52，0.28，0.20。案例的相似性可以按照下列公式（6）-（8）計(jì)算得到 。 3.3 案例修正 本文應(yīng)用結(jié)合修改規(guī)則和人工修改的方法來(lái)修正案例。Fig.7給出了案例修正的流程。規(guī)則包括經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算公式。例如，小齒輪通常是指齒寬在5-10mm的齒輪。而且條件限制是進(jìn)行設(shè)計(jì)可行性評(píng)價(jià)的主要措施，正如齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的檢驗(yàn)公式，以及齒根彎曲疲勞強(qiáng)度等等。 4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 基于CBR的第二類(lèi)箱體減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程顯示在Fig.8中。基于CBR的兩級(jí)減速器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)常使用VC++，UG和Access2002作為工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這包括五個(gè)模塊：文件管理、案例檢索、案例修正、進(jìn)入U(xiǎn)G還有幫助模塊，如Fig.9所示。文件管理模塊是用來(lái)管理與案例相關(guān)文件的。案例檢索模塊是用來(lái)檢索案例和檢查被檢索到的案例的信息。案例修正模塊是用來(lái)按照案例序號(hào)修改檢索到的案例的。進(jìn)入U(xiǎn)G模塊是用來(lái)從案例庫(kù)中調(diào)用修改的參數(shù)和通過(guò)由ODBC技術(shù)及UG/Open++工具開(kāi)發(fā)的及系統(tǒng)來(lái)完成三維建模。 下面的一個(gè)實(shí)際的例子被給來(lái)詮釋基于CBR系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)二級(jí)齒輪減速器，而它的設(shè)計(jì)需要有：傳遞功率 5.36kw，傳動(dòng)比為11.06，壽命為310 000h。該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程如下。 （1）如Fig.10的登錄主界面所示，是進(jìn)入該系統(tǒng)和輸入用戶(hù)名和密碼。 （2）Fig。11顯示的是輸入檢索條件來(lái)檢索案例，并選出最相似的案例來(lái)檢查其信息。從檢索結(jié)果中選擇案例3，是因?yàn)樗南嗨菩宰畲?。按照分析，我們很容易發(fā)現(xiàn)案例3和準(zhǔn)備設(shè)計(jì)的案例的偏差小于5%。所以案例3可以作為新設(shè)計(jì)的結(jié)果。 如果檢索結(jié)果和將要設(shè)計(jì)的案例間的偏差大于5%，檢索的結(jié)果便需要修正。案例修正包括全部修正和局部修正。當(dāng)最大相似性的檢索結(jié)果和將被設(shè)計(jì)的案例之間的傳遞功率屬性的偏差大于5%時(shí)，它表示沒(méi)有最佳的相似案例，這就需要重新設(shè)計(jì)。在完成設(shè)計(jì)使，需要確定新案例的相對(duì)索引值，并且新案例將被保存在案例庫(kù)中作為下一次檢索的源案例。上述過(guò)程被稱(chēng)作案例研究。單最大相似性檢索結(jié)果和將要設(shè)計(jì)的案例間傳遞功率的屬性偏差小于5%，其他兩種屬性偏差可以超過(guò)允許的偏差范圍，我們通過(guò)調(diào)整齒輪傳動(dòng)比和相關(guān)齒輪參數(shù)來(lái)完成案例。調(diào)整原則是在保證其他部分參數(shù)不變的情況下，修改齒輪組和支撐軸的參數(shù)。并有必要檢查修改后的齒輪組和軸的強(qiáng)度。按照合并規(guī)則，即檢查齒輪疲勞強(qiáng)度公式，檢查軸的疲勞強(qiáng)度公式，以及人工修改等規(guī)則檢索出的案例中，這些部分將被修正。最后，修正的案例將保存在案例庫(kù)中。例如，給出的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是傳遞功率6.50kw，傳動(dòng)比11.07，壽命310 000h。案例3被檢索到。眾所周知，通過(guò)計(jì)算檢索到的案例和將被設(shè)計(jì)的案例間傳遞功率的誤差是21.95%，這超出了誤差范圍5%。這就意味著案例3需要修正。修正的部分如Fig.12所示。 完成修正后，UG軟件是通過(guò)進(jìn)入U(xiǎn)G模塊運(yùn)行的，而三位建模是通過(guò)使用UG二次開(kāi)發(fā)程序來(lái)獲得修正模塊的相關(guān)參數(shù)。修正齒輪的參數(shù)在Fig.13中列出。 最后，修正的部分保存在案例庫(kù)中。在Fig.14中的對(duì)話框中輸入案例的名稱(chēng)，其這部分的命名原則在界面的注意事項(xiàng)可見(jiàn)。 5 結(jié)束語(yǔ) （1）兩級(jí)齒輪減速器的案例由面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ蛠?lái)表示的，這使得減速器表達(dá)的信息更為便利和準(zhǔn)確，并且有利于案例檢索。 （2）根據(jù)二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)的實(shí)際情形，我們提倡結(jié)合層次分析法（AHP）和粗糙集理論得到的組合加權(quán)法，這可以提高案例檢索的可信度。 （3）基于CBR的兩級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)已成功地開(kāi)發(fā)出來(lái)。這個(gè)系統(tǒng)使得二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)更為容易，快速和更加的智能。這種途徑可作為CBR中其他組件開(kāi)發(fā)的參考。案例庫(kù)中擁有足夠的案例是基于CBR的兩級(jí)減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行的先決條件。如果特定的兩級(jí)減速器的設(shè)計(jì)要求得到滿(mǎn)足，相關(guān)的案例必須添加到案例庫(kù)中。 參考書(shū)目 [1]CADET Sycara K．A case—based synthesis tool for engineering design[J]．International Journal for Expert System，1992，4(2)： 57-88． [2]YANG H，LU W F’L1N A C．A case-based progress planning system for machining of rotational part[J]．Journal of Intelligent Manufacturing,1994，6(5)：41l_43O． [3]AGNAR Aamodt， ENRIC Plaza． Case—based reasoning： foundational issues， methodological variations， and system approaches[J]．Artificial Intelligence Communications，1994，7(1)：39—59． [4]SUN Shuhuang，CHEN Jahau Lewis．A fixture design system using case—based reasoning[J]． Engineering Application Artificial Intelligence，1996，5(9)：533-540． [5]KWONG C K，SMITH G E LAN W S．Application of case based reasoning in injection moulding[J]．Journal of Materials Processing Technology,1997，63：463-467． [6]LIU Jiali，YAN Xiangbin，QI Wei，et a1．A case—based reasoning system for mechanical design[C]／，2DD8 International Conference on Management Science&Engineering a5th)，Long Beach，USA， September 1 12．2008：585—590． [7]WR／GGERS Peter,SIPLIVAYA Marina，JOUKOVA Irina，et a1． Intelligent suppo~of the preprocessing stage of engineering analysis using case-based reasoning[J]．Engineering with Computers，2008，24(4)：383_4O4． [8]XIONG Hongyn n， SUN Surong． Design and realization of case—based reasoning product conceptual design system[C]／，2fJ0 7th International Conference on Computer-Aided Industrial Design and Conceptual Design，Hangzhou，China，November 17—19，2006：1-4 ． [9]CHEN Wenwei，HUANG Jincai．Data warehouse and data mining[M]．Beijing：Post&Telecom Press．2004．(in Chinese) [10]MENG Yanni．Research on design of gear on CBR[D]．Xian： Northwestern Polytechnical University,2006．(in Chinese) [1 1]OCIEPKA P，SWIDER J．0bject—oriented system for computer aiding of the machines conceptual design process[J]．Journal of Materials Processing Technology,2004，15(8)：221—227． [12]QIAN Mei，WANG Bing，wU Genfeng，et a1．A representation of complex structured knowledge based on object—oriented models[J]． Computer Engineering＆Science，2002，3(24)：62—65．(in Chinese) [13]WU Sen，GAO Xuedong，BASTIAN M．Data warehouse and data mining[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press，2003．(in Chinese) [14]QrN Shoukang． Comprehensive evaluation principle and application[M]．Beijing：Publishing House of Electronics Industry, 2003．(in Chinese) [15]ZHANG Z．Static and dynamicfeature weighting in case-based reasoning(CBR)[D]．Burnaby,Canada：Simon Fraser University, 1997． [16]GUPTA K M，MONTAZEMI A R．A connectionist approach for similarity assessment in case-based reasoning systems[J]．Decision Support Systems，1997，l9(6)：237—253． [17] American UGSPLM solution[CP／CD]．Unigraphics NX4．0 Help [18] HUANG Yong， ZHANG Bolin， XUE Ytmfeng． Application foundation andtypical example the secondarydevelopmentofUG and database[M]．Beijing：Publishing House ofElectronics Industry,2008．(in Chinese) [19] LIANG Shubing，ZHANG Zhenfeng．Mastery Access 2002 database development and application[M]．Beijing：Tsinghua University Press，2001．(in Chinese) [20] CHENG Daxian．Machinery design handbook (ofprinO reduce~ television and electric appliances[M]．Beijing：Chemical Industry Press，2004．(in Chinese) 作者簡(jiǎn)介 JI Aimin．born in 1965．is currently a professor and a master candidate supervisor in College of M echanical and Electnca1 Engineering．Hohai University,China．a(chǎn)nd State Key Lab of CAD&CG．Zheiiang University,China．He received his PhD degree from University of Science and Technology of China in 2001． His research interests include digital design and manufacturing，Coriolis mass flow measurement system，etc． Te1：+86-519—85l91959；E-mail：jam@ustc．edu HUANG Quansheng，born in 1983，is currently a master candidate in College of M echanical and Electrical Engineering， Hohai University,China．E—mail：huanquans@126．com XU Huanmin．born in 1974。is currently a lecmrer in College of M echanical and Electrical Engineering，Hohai University,China．She received her PhD degree from Nanjing University of Scienceand Technology,China，in 2008．Her research interests includeprocess reasoning based on mathematical logic decision-makinglogic method，etc． E-mail：alexandra xu2003( vahoo．corn．cn) CHEN Zhengming，born in 1965，is currently a professor and a PhD candidate supervisor in College of Computer and Information Engineering，Hohai University,China．He received his PhD degree from Zhejiang University,China，in 2001．His research interests include in feature modeling and recognition，CAD／CAM integration，etc． E-mail：zmchen@hhuc．edu．cn 附件2：外文原文 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 備注：畢業(yè)論文、開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述封面填寫(xiě)要求：漢字用宋體，三號(hào)，阿拉伯?dāng)?shù)字用Times New Roman字體，三號(hào)，日期格式為：2007-05-12，字體Times New Roman，三號(hào)，對(duì)齊方式為橫線居中。 摘 要 太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置具有效率高，便于網(wǎng)絡(luò)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，25kw熱發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電裝置是目前國(guó)內(nèi)希望發(fā)展的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，而方位角跟蹤內(nèi)置式減速器是太陽(yáng)能發(fā)電裝置的重要部件，齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作性能好，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。我國(guó)的減速器近幾年發(fā)展很快，幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡，多以齒輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但與國(guó)外相比，在材料品質(zhì)，工藝水平，壽命方面存在著一些差距；國(guó)內(nèi)使用的大型減速器或者一些特許要求的減速器，多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口。不管是國(guó)內(nèi)國(guó)外，在減速器設(shè)計(jì)過(guò)程中，都在不斷追求傳遞功率大、減速比大、體積小、重量輕和機(jī)械效率高等性能的減速器，以便更好更快去滿(mǎn)足社會(huì)的需要。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者減速比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題；另外，在材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，可靠性能不夠，使用壽命不長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者減速比大而機(jī)械效率過(guò)低，可靠性能不夠，使用壽命不長(zhǎng)的問(wèn)題，按照設(shè)計(jì)的尺寸要求；選擇25kw熱發(fā)電太陽(yáng)能方位角跟蹤內(nèi)置式減速器方案，再按照設(shè)計(jì)要求擬定傳動(dòng)方案，選擇合適電動(dòng)機(jī)，合理分配各級(jí)傳動(dòng)比，計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，進(jìn)行齒輪，軸的強(qiáng)度計(jì)算，減速器裝備圖設(shè)計(jì)，主要零件圖設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；減速器；行星齒輪； 引言 齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作性能好，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。我國(guó)的減速器近幾年發(fā)展很快，幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡，多以行星齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但與國(guó)外相比，在材料品質(zhì)，工藝水平，壽命方面存在著一些差距；國(guó)內(nèi)使用的大型減速器或者一些特許要求的減速器，多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口。不管是國(guó)內(nèi)過(guò)外，在減速器設(shè)計(jì)過(guò)程中，都在不斷追求傳遞功率大、減速比大、體積小、重量輕和機(jī)械效率高等性能的減速器，以便更好更快去滿(mǎn)足社會(huì)的需要。 而行星齒輪傳動(dòng)具有體積小，重量輕，效率高，傳動(dòng)比范圍大，傳遞功率范圍大和工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類(lèi)機(jī)械上得到廣泛的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就,并獲得了許多的研究成果。近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 此設(shè)計(jì)是教師的在研科研項(xiàng)目，主要通過(guò)設(shè)計(jì)了解各種減速器的特性，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求、目的來(lái)確定可行的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證確定設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)、繪出主要部件的方案設(shè)計(jì)草圖，然后進(jìn)行各種零部件的計(jì)算、校核，繪出裝配圖、零件圖、部件圖。寫(xiě)好設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 1. 設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)25kw熱發(fā)電太陽(yáng)能方位角跟蹤內(nèi)置式的減速器，滿(mǎn)足輸出扭矩為30000NM，減速比為90000，立柱內(nèi)徑為600mm的條件。 2. 方案設(shè)計(jì) 根據(jù)要求，提出以下方案： 方案一：傳動(dòng)形式為多級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)示意圖如圖1所示： 二級(jí)蝸桿傳動(dòng) 級(jí)級(jí)蝸傳動(dòng)桿傳動(dòng)傳動(dòng) 一級(jí)蝸桿 伺服電機(jī) 一級(jí)齒輪 圖1 兩級(jí)蝸輪蝸傳動(dòng)示意圖 此方案優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，只需兩級(jí)蝸桿傳動(dòng)即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但是蝸桿傳動(dòng)效率較低，特別是此方案采用多級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，效率更低，故設(shè)計(jì)時(shí)放棄了此方案。 方案二：多級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)示意圖如圖2所示： 圖2多級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)示意圖 此方案優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，圓柱齒輪傳動(dòng)效率較高，但是此結(jié)構(gòu)體積龐大，并且因?yàn)槊恳患?jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比有限，達(dá)到傳動(dòng)比90000需要很多級(jí)，故此方案不太好。 方案三：行星齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)示意圖如圖3所示： 圖3行星齒輪傳動(dòng)示意圖 行星齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)，在相同條件下，比普通漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器的重量減輕1/2以上，體積縮小1/2~1/3。該設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案為四級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)方式為NGW式太陽(yáng)輪輸入，行星架輸出。在空間限定的情況下，宜采用此種傳動(dòng)方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此減速器具有傳遞扭矩較大、傳動(dòng)比很大、徑向尺寸受限制、立式安裝、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)。綜合以上設(shè)計(jì)方案，并比較以上方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，選擇方案三為最終設(shè)計(jì)方案。 3. 行星齒輪減速器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 原動(dòng)件選型 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，輸出機(jī)構(gòu)輸出扭矩為30000NM，減速比為90000。 方位角驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置選用徐州豐禾回轉(zhuǎn)支承制造有限公司生產(chǎn)的01系列內(nèi)齒式單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，內(nèi)齒圈齒數(shù)為74，模數(shù)為5。為了達(dá)到要求的傳動(dòng)比，在回轉(zhuǎn)支承與行星減速器之間加一個(gè)聯(lián)恒精密公司生產(chǎn)的PN450減速器，其傳動(dòng)比為80，與回轉(zhuǎn)支撐串聯(lián)時(shí)，總傳動(dòng)比為104，額定輸出轉(zhuǎn)矩為23000NM。變速器采用四級(jí)行星減速器傳動(dòng)形式，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖17.1-6，可知單級(jí)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)效率在0.95以上。綜合軸承等的功率損失，取傳遞效率為0.95，單頭蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率為0.7。鞍山新田轉(zhuǎn)盤(pán)軸承實(shí)際可看做一個(gè)蝸桿傳動(dòng)，則整個(gè)減速裝置的綜合傳動(dòng)效率0.95^4×0.7=0.57，則計(jì)算電機(jī)所需的功率為 伺服電機(jī)選取博美德（黃岡）機(jī)械有限公司的SM型60系列電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，機(jī)型代號(hào)為SM 60-006-30LFB，其額定輸出功率200W,轉(zhuǎn)速3000r/min，額定扭矩0.67Nm，額定電流為2.2A，根據(jù)提供的電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線可知，該電機(jī)為恒扭矩調(diào)速。減速驅(qū)動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為90000，回轉(zhuǎn)支撐和購(gòu)買(mǎi)的減速器總傳動(dòng)比為104，則行星齒輪減速器傳動(dòng)比為 則方位角額定輸出轉(zhuǎn)速： 最快速轉(zhuǎn)動(dòng)需用時(shí)間為15分鐘。 輸出扭矩 其中MD為電機(jī)額定扭矩，η為總傳動(dòng)效率。 按照設(shè)計(jì)要求在一天轉(zhuǎn)動(dòng)，一天按12小時(shí)計(jì)算，則每分鐘需要轉(zhuǎn)角為 實(shí)際伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為 3.2 行星齒輪減速器傳動(dòng)比分配 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，利用行星傳動(dòng)功率分流的特點(diǎn)來(lái)承擔(dān)更大的載荷。由3.1計(jì)算得，行星齒輪減速器傳動(dòng)比為。如果每級(jí)傳動(dòng)比取相同，則。行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足傳動(dòng)比條件、同心條件、均布條件和鄰接條件，有空間限制時(shí)，還需滿(mǎn)足空間設(shè)計(jì)要求。 對(duì)于NGW型行星齒輪傳動(dòng)，當(dāng)太陽(yáng)輪輸入，內(nèi)齒圈固定，行星軸輸出時(shí)，傳動(dòng)比計(jì)算公式為： 式中： ， 傳動(dòng)比； za ，太陽(yáng)輪齒數(shù)； zb， 內(nèi)齒輪齒數(shù)； 根據(jù)設(shè)要求，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17.2-4，確定各級(jí)傳動(dòng)比如下： 第一級(jí)：5.7273，za =22, zc =41, zb =104 第二級(jí)：5.7273 za =22, zc =41, zb =104 第三級(jí)：5.1, za =20, zc =31, zb =82 第四級(jí)：5.1 za =20, zc =31, zb =82 則總傳動(dòng)比 傳動(dòng)方式為NGW型，內(nèi)齒圈固定，太陽(yáng)輪輸入，行星架輸出。 將總傳動(dòng)比加以修正可得： 方位角額定輸出轉(zhuǎn)速： 最快速轉(zhuǎn)動(dòng)需用時(shí)間為14.79分鐘。 輸出扭矩 修正后的實(shí)際伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率如下表： 表1：傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù) 第一級(jí)輸入軸 第二級(jí)輸入軸 第三級(jí)輸入軸 第四級(jí)輸入軸 轉(zhuǎn)盤(pán)軸承輸入軸 轉(zhuǎn)盤(pán)軸承輸出軸 各軸轉(zhuǎn)速（r/min） 61.58 10.8 1.877 100.2 0.072 0.000694 各軸轉(zhuǎn)矩（Nm） 0.67 3.65 20.64 100.02 484.6 34778.8 各軸功率（kw） 0.04 0.038 0.036 0.034 0.032 0.0224 3.3 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 3.3.1第四級(jí)齒輪模數(shù)計(jì)算 為了滿(mǎn)足尺寸要求，盡可能減小內(nèi)齒圈的尺寸，齒輪設(shè)計(jì)為硬齒面，行星輪和太陽(yáng)輪材料為20CrMnTi，這種材料適合高速，中載、承受沖擊和耐磨的齒輪及齒面較寬的齒輪,故且滿(mǎn)足需要。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-17和圖16.2-26可知， =1400,=340表面滲碳淬火處理，內(nèi)齒圈材料為42CrMo，這種材料經(jīng)過(guò)正火和調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度等力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)硬度為217-259HRC，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-17和圖16.2-26可知，=1250,=420，表面滲氮處理，圖4為第四級(jí)行星齒輪傳動(dòng)示意圖。 圖4 第四級(jí)行星齒輪傳動(dòng)示意圖 根據(jù)3.1計(jì)算得知驅(qū)動(dòng)裝置的輸出扭矩為 轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的傳動(dòng)比為104，它實(shí)際上就是一個(gè)單頭蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)效率按0.7計(jì)算，則轉(zhuǎn)盤(pán)軸承輸入轉(zhuǎn)矩為： 轉(zhuǎn)盤(pán)軸承蝸桿輸入端通過(guò)聯(lián)軸器與行星齒輪減速器的輸出端相連，故轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的輸入轉(zhuǎn)矩就是行星齒輪減速器的輸出轉(zhuǎn)矩，值為 。輸入電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為0.67Nm，故行星齒輪減速器的第一級(jí)輸入轉(zhuǎn)矩為0.67Nm。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，減速器需要放置在內(nèi)徑為600mm的立柱內(nèi)，所以減速器外徑尺寸應(yīng)小于600mm。由于行星齒輪減速器最后一級(jí)的扭矩最大，計(jì)算減速器最大尺寸時(shí)，只需將最后一級(jí)尺寸控制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)即可。 一般情況下，單級(jí)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)效率大于0.95，考慮到其他損耗，此減速器每一級(jí)傳動(dòng)效率取0.95。 由3.2得，第四級(jí)傳動(dòng)參數(shù)如下： 5.1, za =20, zc =31, zb =82，np=3 式中， ：第四級(jí)傳動(dòng)比； za ：第四級(jí)太陽(yáng)輪齒數(shù)； zc ：第四級(jí)行星輪齒數(shù)； zb ：第四級(jí)內(nèi)齒圈齒數(shù)。 由以上計(jì)算可知，第四級(jí)行星齒輪的傳動(dòng)比為5.1，輸出扭矩為484.6Nm，傳動(dòng)效率為0.95。則第四級(jí)太陽(yáng)輪的輸入扭矩為： 按照設(shè)計(jì)要求在一天轉(zhuǎn)動(dòng)，一天按12小時(shí)計(jì)算，則每分鐘需要轉(zhuǎn)角為 此轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的輸出轉(zhuǎn)速，由轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的傳動(dòng)比為104，計(jì)算得轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的輸入轉(zhuǎn)速為 此轉(zhuǎn)速即為第四級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)速。 依據(jù)傳動(dòng)比關(guān)系即可計(jì)算出第四級(jí)行星齒輪太陽(yáng)輪的輸入轉(zhuǎn)速： 按接觸強(qiáng)度初算a-c傳動(dòng)的中心距和模數(shù)： 中心距計(jì)算公式為： 輸入轉(zhuǎn)矩 Nm 取載荷不均勻系數(shù)KcH=1.1，KcF=1.15 在一對(duì)a-c傳動(dòng)中，太陽(yáng)輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=2 接觸強(qiáng)度計(jì)算最小安全系數(shù)： 許應(yīng)接觸應(yīng)力： 齒數(shù)比u： 太陽(yáng)輪行星輪的材料用40Cr，熱處理方式為表面淬火處理，齒面硬度56～60HRC，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-17和圖16.2-26得=1400MPa，內(nèi)齒輪材料選用45，=1250MPa。 取齒寬系數(shù) 則中心距a： mm 模數(shù)mm 取模數(shù)m=3mm 中心距 mm 3.3.2校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度 ① 校核a-c傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于太陽(yáng)輪和行星輪傳動(dòng)相當(dāng)于定軸線齒輪傳動(dòng)，故可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核a-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。vH是相對(duì)于行星架的圓周速度 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-15計(jì)算 式中 ——材料彈性系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-43 選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)， 查表得 ， ， 將以上數(shù)據(jù)代入得 所以 ——分度圓上的圓周力， ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=32mm 根據(jù)選取的尺寸，確定 ——使用系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-36 選取KA=1.25 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，其計(jì)算公式為： 取齒輪的制造精度為6級(jí)精度， 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-39可得 ，，因?yàn)榇藴p速器太陽(yáng)輪與行星輪相對(duì)滑移速度為 ，故可忽略此滑移 則： ——齒向載荷分布系數(shù)，經(jīng)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-41和 計(jì)算得=1.096 ——齒間載荷分配系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-42 選取=1.1 將以上各數(shù)值代入（3-1）式得 許用接觸應(yīng)力的計(jì)算，公式如下： （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=1400MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 第四級(jí)太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)速為0.37r/min，此減速器壽命設(shè)計(jì)為10年，每天工作12小時(shí)，則太陽(yáng)輪的接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 次 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-18 得 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) 太陽(yáng)輪的接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 次，小于滲碳淬火剛的持久壽命循環(huán)次數(shù)次，故可按靜強(qiáng)度計(jì)算，取 ——工作硬化系數(shù)，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， HBS>470,所以取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-46 選取=1.25 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 綜上所述，a-c傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 ② 校核a-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 （3-4） ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-41和 計(jì)算得=1.096 ——齒間載荷分配系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-42 選取=1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-23和圖16.2-24查得=4.35, =4.11 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù) ，， 所以 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-26 得=800Mpa ——彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-27 得=1.05 ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-48 選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-41 得=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.8 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 因?yàn)?，所以滿(mǎn)足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 ， 故以上設(shè)計(jì)滿(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 ③ 校核c-b傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度 由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動(dòng)屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當(dāng)把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)校核b-c傳動(dòng)的強(qiáng)度。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （3-1） 式中——計(jì)算接觸應(yīng)力 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-15計(jì)算 式中 ——材料彈性系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-43 選取=189.8 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)， 查表得 ， ， 將以上數(shù)據(jù)代入得 所以 ——分度圓上的圓周力， ——齒數(shù)比， ——齒寬， 取=26mm 根據(jù)選取的尺寸，確定 ——使用系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-36 選取KA=1.25 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，其計(jì)算公式為： 取齒輪的制造進(jìn)度為6級(jí)精度， 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-39可得 ，，因?yàn)榇藴p速器太陽(yáng)輪與行星輪相對(duì)滑移速度為 ，故可忽略此滑移 則： ——齒向載荷分布系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-41和 計(jì)算得=1.086 ——齒間載荷分配系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-42 選取=1.1 將以上各數(shù)值代入（3-1）公式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2） ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，取=1250MPa ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 第四級(jí)太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)速為0.37r/min，此減速器壽命設(shè)計(jì)為10年，每天工作12小時(shí)，則太陽(yáng)輪的接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 次 按照傳動(dòng)比計(jì)算得行星輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 次 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-18 得 ——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) 太陽(yáng)輪的接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 次，小于滲碳淬火剛的持久壽命循環(huán)次數(shù) 次，故可按靜強(qiáng)度計(jì)算，取 ——工作硬化系數(shù)，取=1.000 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， HBS>470,所以取=1.000 ——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-46 選取=1.25 將各數(shù)值代入式（3-2）中，得 安全系數(shù) （3-3） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 故c-b接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 ④ 校核b-c傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式 （3-4） ——計(jì)算彎曲應(yīng)力 ——齒向載荷分布系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-41和 計(jì)算得 =1.086 ——齒間載荷分配系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-42 選取 =1.1 ——復(fù)合齒形系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-23 選取 =3.97 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù) ，， 所以 將各數(shù)值代入（3-4）中，得 許用彎曲應(yīng)力 （3-5） ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-26 得=800Mpa ——彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-27 得=1.28 ——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.2-48 選取=0.95 ——相對(duì)表面狀況系數(shù)，=1.0 ——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖16.2-41 得=1 ——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.8 將各數(shù)值代入（3-5）中，得 因?yàn)?，所以滿(mǎn)足齒根彎曲強(qiáng)度 安全系數(shù) （3-6） 式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到 故c-b齒輪滿(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。 為了便于加工，將傳動(dòng)比相同的兩級(jí)齒輪設(shè)計(jì)成相同的模數(shù)，第三級(jí)行星齒輪的模數(shù)與齒數(shù)跟第四級(jí)相同，第一、二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的所有參數(shù)相同。 由于第三級(jí)行星齒輪旋轉(zhuǎn)速度高于第四級(jí)，扭矩小于第四級(jí)，而齒數(shù)模數(shù)相同，所以不需另外校核其接觸疲勞強(qiáng)度與彎曲疲勞強(qiáng)度。通過(guò)查閱手冊(cè)可知，對(duì)于傳動(dòng)齒輪，模數(shù)不能夠2mm，為了合理的布局齒輪箱內(nèi)尺寸，將第一、二級(jí)齒輪模數(shù)取為2mm。根據(jù)前面的設(shè)計(jì)計(jì)算可知，第一、二級(jí)齒輪模數(shù)取為2完全能夠滿(mǎn)足傳動(dòng)需求。至此，行星齒輪減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算完畢，設(shè)計(jì)參數(shù)如下表2： 表2：行星齒輪每級(jí)模數(shù)和齒數(shù) 參數(shù) 級(jí)數(shù) 模數(shù)(mm) Za Zc Zb 第一級(jí) 2 22 41 104 第二級(jí) 2 22 41 104 第三級(jí) 3 20 31 82 第四級(jí) 3 20 31 80 3.4 幾何尺寸的計(jì)算 3.4.1第四級(jí)行星齒輪 由已知：za =20, zc =31, zb =80，m=3，=20和取=0.25，=1 表3：齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪 周轉(zhuǎn)輪 內(nèi)齒輪 分度圓直徑（mm） 60 93 240 基圓直徑（mm） 56.38 87.39 225.53 齒頂高（mm） 3 3 3 齒根高（mm） 3.75 3.75 3.75 齒全高（mm） 6.75 6.75 6.75 齒頂圓直徑（mm） 66 99 234 （） 齒根圓直徑（mm） 52.5 85.5 247.5 （） 齒距（mm） 9.42 9.42 9.42 齒厚（mm） 4.71 4.71 4.71 齒槽寬（mm） 4.71 4.71 4.71 頂隙（mm） 0.75 0.75 0.75 第三級(jí)行星齒輪幾何尺寸的計(jì)算 由已知：za =20, zc =31, zb =82，m=2.5，=20和取=0.25，=1 表4：齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪 周轉(zhuǎn)輪 內(nèi)齒輪 分度圓直徑（mm） 50 77.5 205 基圓直徑（mm） 46.98 72.83 192.64 齒頂高（mm） 2.5 2.5 2.5 齒根高（mm） 3.125 3.125 3.125 齒全高（mm） 5.625 5.625 5.625 齒頂圓直徑（mm） 55 82.5 200 （） 齒根圓直徑（mm） 43.75 71.25 211.25 （） 齒距（mm） 7.85 7.85 7.85 齒厚（mm） 3.93 3.93 3.93 齒槽寬（mm） 3.93 3.93 3.93 頂隙（mm） 0.625 0.625 0.625 3.4.2第二級(jí)行星齒輪 由已知：za =22, zc =41, zb =104，m=1.5，=20和取=0.25，=1 表5：齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪 周轉(zhuǎn)輪 內(nèi)齒輪 分度圓直徑（mm） 33 61.5 156 基圓直徑（mm） 31 57.79 146.59 齒頂高（mm） 1.5 1.5 1.5 齒根高（mm） 1.875 1.875 1.875 齒全高（mm） 3.375 3.375 3.375 齒頂圓直徑（mm） 36 64.5 153 （） 齒根圓直徑（mm） 29.25 57.75 159.75 （） 齒距（mm） 4.71 4.71 4.71 齒厚（mm） 2.36 2.36 2.36 齒槽寬（mm） 2.36 2.36 2.36 頂隙（mm） 0.375 0.375 0.375 第一級(jí)行星齒輪幾何尺寸的計(jì)算 由已知：za =22, zc =41, zb =104，m=1.25，=20和取=0.25，=1 表6：齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算公式 太陽(yáng)輪 周轉(zhuǎn)輪 內(nèi)齒輪 分度圓直徑（mm） 27.5 51.25 130 基圓直徑（mm） 25.84 48.16 122.16 齒頂高（mm） 1.25 1.25 1.25 齒根高（mm） 1.56 1.56 1.56 齒全高（mm） 2.81 2.81 2.81 齒頂圓直徑（mm） 30 53.75 127.5 （） 齒根圓直徑（mm） 24.38 48.13 133.12 （） 齒距（mm） 3.93 3.93 3.93 齒厚（mm） 1.96 1.96 1.96 齒槽寬（mm） 1.96 1.96 1.96 頂隙（mm） 0.31 0.31 0.31 3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.5.1輸入軸的計(jì)算 在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常是只按軸所受的扭矩來(lái)初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。軸的材料選擇45鋼，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa; ——軸所受的扭矩，Nmm; ——軸的抗扭截面系數(shù)，; ——軸的轉(zhuǎn)數(shù) r/min; ——軸傳遞的功率 kW; ——計(jì)算截面處軸的直徑，mm; ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa，見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課本表15-3 由上式可得軸的直徑 式中，，按上式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3。取，于是得 為了與電機(jī)相匹配，取輸入軸尺寸為14mm。 3.5.2輸出軸的計(jì)算 軸的材料選擇45鋼，同理，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3。取由上節(jié)公式可得軸的最小直徑 考慮尺寸要求，取輸出軸的尺寸為55mm。 3.5.2第四級(jí)行星軸的計(jì)算 第四級(jí)行星排輸出扭矩為484.6Nm，由于有3個(gè)行星輪，故每個(gè)行星輪承擔(dān)： 根據(jù): 其中，F(xiàn)為行星軸的受力，L為行星軸與太陽(yáng)輪中心的距離。 根據(jù)設(shè)計(jì)： ，故： 由于行星輪兩端支撐較近，其因受力而產(chǎn)生的彎矩可忽略不計(jì)，故只需對(duì)行星軸進(jìn)行剪切強(qiáng)度計(jì)算。 行星輪軸受力簡(jiǎn)圖如下： 其F1為行星輪對(duì)行星軸的作用力，F(xiàn)2為行星架的支反力，很明顯可以看出，F(xiàn)2= 0.5F1=1.045KN。 行星輪軸所受的剪應(yīng)力為： 代入數(shù)據(jù)得： 行星軸材料為45鋼，屈服極限為355MPa，故此軸完全滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。據(jù)此，不再對(duì)其他行星軸進(jìn)行計(jì)算，其尺寸按照整體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。