汽車緩速器的設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖

汽車緩速器的設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,汽車,緩速器,設(shè)計(jì),sw,三維,10,cad 汽車緩速器的設(shè)計(jì) 摘 要 當(dāng)今社會(huì)，隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)汽車的行駛安全性要求越來越高，安裝電渦流緩速器確保車輪制動(dòng)器處于良好的技術(shù)狀態(tài),使車輪制動(dòng)器的溫度大大降低。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，提出了汽車緩速器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算，構(gòu)建了汽車緩速器總的指導(dǎo)思想，從而得出了該汽車緩速器的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且安全系數(shù)高的結(jié)論。 關(guān)鍵詞 電渦流緩速器；原理；計(jì)算；結(jié)論 I ABSTRACT With the rapid development of the modem automobile industry,great importancehas been paid to the safety of the vehicle，especially the heavy trucks working in themountain or in the mine area and the city buses driving in the congested roads．By the analysis ofthe use property ofthe current clutch，the necessity ofusing theretarders is clear in the heavy trucks and the city buses． Throuthe comparison ofthe current different retarders，the advantage and disadvantage of the eddy currentbrake is introduced．How the mathematical model of the eddy current brake in theliterature is discussed，then the paper illustrates the difference of the results of thecalculation and the experiment data，and discuss the reason why it is arise．The paperintroduces the usual method to solve the question by using the finite element methodin the world currently． Key words the eddy；current brake；structure；design； II 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 電渦流緩速器的簡(jiǎn)要介紹 2 1.3 電渦流緩速器的優(yōu)缺點(diǎn) 3 1.4 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 第2章 電渦流緩速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 2.1 電渦流緩速器的總體方案圖 11 2.2 電渦流緩速器的工作原理 13 2.3 電渦流緩速器的安裝位置 15 第3章 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 3.1 轉(zhuǎn)子軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.2 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 3.3 轉(zhuǎn)子軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 20 3.4 軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 20 第4章 電渦流緩速器的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)設(shè)計(jì) 26 4.1 文獻(xiàn)所提到的模型 27 4.2 J．H．Wouterse模型 29 4.3 綜合文獻(xiàn)模型后提出的計(jì)算公式 30 4.3.1 制動(dòng)功率的理論推導(dǎo) 30 第5章 電渦流緩速器的功能參數(shù)設(shè)計(jì) 31 5.1車型選擇 31 5.2緩速器模型選擇 32 5.3緩速器參數(shù)設(shè)計(jì)與校核 32 結(jié)論 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 IV 第1章 緒 論 1.1課題的來源與研究的目的和意義 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。機(jī)械設(shè)計(jì)是一門通過設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱為設(shè)計(jì)人員或者機(jī)械設(shè)計(jì)工程師。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。 如前所訴，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類帶來好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即使將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。 一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就使用原來的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)?所花費(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)過驗(yàn)證的新觀念結(jié)合起來。 新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。 在設(shè)計(jì)的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實(shí)際的想法，也會(huì)在設(shè)計(jì)的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設(shè)計(jì)方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機(jī)器。設(shè)計(jì)人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來適應(yīng)人們。這并不是一項(xiàng)容易的工作，因?yàn)閷?shí)際上并不存在著一個(gè)對(duì)所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程 研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 總體上講，電渦流緩速器在我國(guó)研制、生產(chǎn)和應(yīng)用尚處在起步階段。雖然早在1964年上?？蛙噺S曾研制過電渦流緩速器，并安裝在上海到黃山的長(zhǎng)途客車上。但由于種種原因，電渦流緩速器在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用并沒得到應(yīng)有的重視。隨著現(xiàn)在汽車的驅(qū)動(dòng)功率、車速以及載荷的增加使得車輪制動(dòng)器的負(fù)荷進(jìn)一步加大，加之人們對(duì)汽車的安全性、使用經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性重視，電渦流緩速器的作用在國(guó)內(nèi)汽車界也日益受到重視。2002年6月1日交通部已頒布實(shí)施中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT／T325--2002“營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中型客車中高二級(jí)，大型客車中高一級(jí)、高二級(jí)和高三級(jí)客車都必須裝置緩速器。因此可以預(yù)計(jì)電渦流緩速器必將在國(guó)內(nèi)擁有廣闊的市場(chǎng)前景。只有時(shí)間能對(duì)上述問題給出正確答案。但是， 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和銷售只能在對(duì)上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計(jì)工程師還應(yīng)該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對(duì)最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行磋商。 通常 ，在制造過程中會(huì)出現(xiàn)某個(gè)問題。可能會(huì)要求對(duì)某個(gè)零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設(shè)計(jì)人員批準(zhǔn)，以保證不會(huì)損傷產(chǎn)品的功能。有時(shí)，在產(chǎn)品的裝配時(shí)或者裝箱外運(yùn)前的試驗(yàn)中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。總是存在著更好的方法來完成設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷努力，尋找這些更好的方法。 近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應(yīng)該是一個(gè)對(duì)材料的連續(xù)不斷的重新評(píng)價(jià)過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會(huì)減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會(huì)對(duì)材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會(huì)要求使用不同的材料。來自國(guó)內(nèi)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、對(duì)產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會(huì)促使人們對(duì)材料進(jìn)行重新評(píng)價(jià)。由于材料選用不當(dāng)造成的產(chǎn)品責(zé)任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關(guān)系已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結(jié)果，設(shè)計(jì)工程師的制造工程師都必須認(rèn)真仔細(xì)地選擇、確定和使用材料。 制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通?？梢苑譃閹讉€(gè)明確的階段：（a）初步設(shè)計(jì)；（b）功能設(shè)計(jì)；（c）生產(chǎn)設(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者著重考慮產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個(gè)方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應(yīng)該對(duì)其中一個(gè)或幾個(gè)方案作進(jìn)一步的改進(jìn)。在此階段，關(guān)于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時(shí)間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。 在功能設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)階段，要做出一個(gè)切實(shí)可行的設(shè)計(jì)。在這個(gè)階段要繪制出相當(dāng)完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機(jī)或者實(shí)物模型，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗(yàn)可能會(huì)表明，在產(chǎn)品進(jìn)入到生產(chǎn)階段之前，應(yīng)該更換某些材料，但是，絕對(duì)不能將這一點(diǎn)作為不認(rèn)真選擇材料的借口。應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品的功能，認(rèn)真仔細(xì)地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個(gè)很有成就的公司在制造所有的樣機(jī)時(shí)，所選用的材料應(yīng)該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術(shù)。這樣對(duì)公司是很有好處的。功能完備的樣機(jī)如果不能根據(jù)預(yù)期的銷售量經(jīng)濟(jì)地制造出來，或者是樣機(jī)與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機(jī)就沒有多大的價(jià)值。設(shè)計(jì)工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段去做。因?yàn)?，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段材料的更換是由其他人進(jìn)行的，這些人對(duì)產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計(jì)工程師。 在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段中，與材料有關(guān)的主要問題是應(yīng)該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設(shè)備相適應(yīng)，能夠利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應(yīng)。 在制造過程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)對(duì)使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗(yàn)表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進(jìn)行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費(fèi)的代價(jià)要高。在設(shè)計(jì)階段做好材料選擇工作，可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當(dāng)然，這些新材料可能降低成本、改進(jìn)產(chǎn)品的性能。但是，必須對(duì)新材料進(jìn)行認(rèn)真的評(píng)價(jià)，以確保其所有性能都滿足要求。應(yīng)當(dāng)記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責(zé)任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長(zhǎng)期使用性能而引起的。 產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計(jì)人員和公司在選擇材料時(shí)，采用最好的程序。在材料過程中，五個(gè)最常見的問題為：（a）不了解或者不會(huì)使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮擦黑年品可能的合理用途（如有可能，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)進(jìn)一步預(yù)測(cè)和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當(dāng)造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯(cuò)誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當(dāng)其長(zhǎng)期性能數(shù)據(jù)是如此的時(shí)候；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗(yàn)證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。 通過對(duì)上述五個(gè)問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結(jié)論。對(duì)這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計(jì)人員和工業(yè)界按照適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。 從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對(duì)材料的性質(zhì)，特點(diǎn)和加工方法有一個(gè)全面而基本的了解。 1.2 電渦流緩速器的簡(jiǎn)要介紹 這方面的內(nèi)容以國(guó)內(nèi)學(xué)者文獻(xiàn)居多，主要講述關(guān)于各種緩速器和電渦流緩速器的基本結(jié)構(gòu)與原理，安裝方式，使用效果以及安裝及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。 文獻(xiàn)[3]闡述了一種與市場(chǎng)上常見的電渦流緩速器結(jié)構(gòu)不一樣的設(shè)計(jì)方法。它的電磁線圈繞定子徑向端面布置，這樣雖然在制造時(shí)比較復(fù)雜，但整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)變得相對(duì)簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)子工作層采用在低碳鋼的表面鍍上O．15mm的銅，這樣可使轉(zhuǎn)子盤的電導(dǎo)率增大，產(chǎn)生的渦電流和制動(dòng)力矩也就相應(yīng)變大。在轉(zhuǎn)子的外表面設(shè)計(jì)出風(fēng)道，以加強(qiáng)散熱效果。作者在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)影響制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小的各參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)主要優(yōu)先考慮定子鐵磁線圈和轉(zhuǎn)子工作面 的形狀的影響，然后通過測(cè)試磁感應(yīng)強(qiáng)度值的分布來進(jìn)行參數(shù)選定。 文獻(xiàn)[4]闡述了在日本客車上大量使用的永磁式電渦流緩速器，它是在緩速器上配置2列永久磁鐵，其中一列固定，另一列通過氣動(dòng)控制沿圓周方向移動(dòng)，從而控制緩速器的接通(工作)與斷開(不工作)。它的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)大幅度的輕量化、小型化；幾乎不消耗電力：連續(xù)使用也不會(huì)產(chǎn)生過熱。缺點(diǎn)在于所提供的制動(dòng)力矩偏小，只能用于中型的客車。 文獻(xiàn)[5]闡述了一種新型電動(dòng)機(jī)，它的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電渦流緩速器基本一樣，當(dāng)在定子鐵磁線圈中通以交變的電壓時(shí)，旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)就會(huì)在轉(zhuǎn)子盤中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，整個(gè)過程與電渦流緩速器中產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩正好相反。文獻(xiàn)對(duì)這種電機(jī)中轉(zhuǎn)子盤上的磁感應(yīng)強(qiáng)度、渦電流的分布進(jìn)行分析，先采用結(jié)構(gòu)與經(jīng)驗(yàn)分析的方法對(duì)其驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行計(jì)算，然后采用有限元的分析，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。此文對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子盤上的電壓分布的假設(shè)和簡(jiǎn)化很值得借鑒。 1.3 電渦流緩速器的優(yōu)缺點(diǎn) 電渦流緩速器是一種新型非接觸式減速裝置，較之傳統(tǒng)制動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn),極大地改善汽車的制動(dòng)性能，提高汽車行駛的安全性、平順性，減少生命財(cái)產(chǎn)損失；消除傳統(tǒng)制動(dòng)時(shí)的尖銳噪聲和粉塵對(duì)環(huán)境的污染；節(jié)約車輛保養(yǎng)費(fèi)用和附帶的停駛待修時(shí)間損失，延長(zhǎng)制動(dòng)片和輪胎的使用壽命。 小型車輛的制動(dòng)裝置一般包含了“手制動(dòng)”（手剎）和“腳制動(dòng)”（剎車踏板），而眾多體積龐大、車體沉重、性能日漸優(yōu)越的現(xiàn)代重型商用車輛（就是俗稱的大客、重卡）為了（山區(qū)）行車安全，還普遍在前兩種傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上，加裝了各種輔助制動(dòng)系統(tǒng)，包括排氣輔助制動(dòng)、電渦流緩速器、液渦流緩速器、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置等方式途徑 就本人所見，重型商用車輛輔助制動(dòng)系統(tǒng)的目的都是在于兩點(diǎn)：一是確保在各種工況和路況條件下對(duì)車速的有效控制，二是盡量減少對(duì)車輛制動(dòng)系統(tǒng)硬件的磨損、尤其是對(duì)山區(qū)安全行車危害極大的(制動(dòng)鼓、摩擦襯片）熱衰退現(xiàn)象。 在四大輔助制動(dòng)系統(tǒng)中，國(guó)產(chǎn)客車目前主要采用電渦流緩速器。其原理在于利用電磁感應(yīng)把車輛行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而揮發(fā)掉，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相當(dāng)于在重型商用車輛的傳動(dòng)軸上加裝了一臺(tái)“發(fā)電機(jī)”，機(jī)械裝置部分包括了定子、轉(zhuǎn)子和固定架。不通電時(shí)，無接觸無磨損，當(dāng)制動(dòng)電路接通后，傳動(dòng)軸便受到電磁場(chǎng)的阻力，達(dá)到制動(dòng)目的。電控部分包括手（腳）控開關(guān)、指示燈、制動(dòng)氣壓傳感器、繼電器等，其主要作用則是駕駛員通過對(duì)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)，從而控制制動(dòng)力矩的大小。電渦流緩速器具有價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維修方便的特點(diǎn)，相比液力緩速器在響應(yīng)時(shí)間上有突出優(yōu)勢(shì)。 1.4 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對(duì)汽車緩速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個(gè)國(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購(gòu)，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)。其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。 由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬(wàn)美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)。SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬(wàn)，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬(wàn)1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實(shí)說明了越來越多的工程師和設(shè)計(jì)者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，易于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點(diǎn)。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設(shè)計(jì)時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌脑O(shè)計(jì)方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計(jì)過程中降低設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場(chǎng)上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過程比較簡(jiǎn)便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者，乃至整個(gè)機(jī)械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬(wàn)美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬(wàn)，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬(wàn)1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用SolidWorks的時(shí)間已達(dá)5500萬(wàn)小時(shí)。在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院（MIT）、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)（教育機(jī)構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等也在應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會(huì)階段逐漸廣泛應(yīng)用，并且SolidWorks公司對(duì)中國(guó)市場(chǎng)重點(diǎn)開發(fā)，日后SolidWorks應(yīng)用將會(huì)更加完善，更加普遍。通過前文對(duì)SolidWorks的深入了解后，往后會(huì)對(duì)SolidWorks進(jìn)行個(gè)別應(yīng)用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學(xué)分析等。 第2章 電渦流緩速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 電渦流緩速器的總體方案圖 電渦流緩速器是電渦流緩速裝置的主要總成。該制動(dòng)器由定子和轉(zhuǎn)子組成，數(shù)個(gè)鐵芯和線圈組成定子組，裝在汽車兩縱梁之間。轉(zhuǎn)子由兩個(gè)帶冷卻葉片的鑄鐵轉(zhuǎn)子盤和轉(zhuǎn)子軸組成，與汽車傳動(dòng)軸相接，并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，其中電渦流緩速器的總體方案圖如下圖所示： 2.2 電渦流緩速器的工作原理 本次設(shè)計(jì)的電渦流緩速器簡(jiǎn)單地講其工作原理是：利用電磁學(xué)原理把汽車行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，從而實(shí)現(xiàn)汽車的減速和制動(dòng)。 電渦流緩速器制動(dòng)力矩的產(chǎn)生具體過程是：當(dāng)駕駛員接通緩速器的控制手柄(或踩下制動(dòng)踏板)開關(guān)進(jìn)行減速或制動(dòng)時(shí)，電渦流緩速器的勵(lì)磁線圈自動(dòng)通以經(jīng)調(diào)節(jié)的直流電流而勵(lì)磁，產(chǎn)生的磁場(chǎng)在定子磁極、氣隙和前后轉(zhuǎn)子盤之間構(gòu)成回路，如圖2-9所示。磁極磁通量的大小與勵(lì)磁線圈的匝數(shù)以及所通過的電流大小有關(guān)。這時(shí)在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤上，其內(nèi)部無數(shù)個(gè)閉合導(dǎo)線所包圍的面積內(nèi)的磁通量就發(fā)生變化(或者說其內(nèi)部無數(shù)個(gè)閉合導(dǎo)線就切割勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁力線)，從而在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部產(chǎn)生無數(shù)渦旋狀的感應(yīng)電流，即渦流以磁極的正上方為界，在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)就會(huì)分別產(chǎn)生磁通正在減少和磁通正在增加的兩種渦流，其方向相反。一旦渦電流產(chǎn)生后，磁場(chǎng)就會(huì)對(duì)帶電的轉(zhuǎn)子盤產(chǎn)生阻止其轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力(即產(chǎn)生制動(dòng)力)，阻力的方向可由弗萊明(Flemin)左手法則來判斷。阻力的合力沿轉(zhuǎn)子盤周向形成與其旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩，如圖2一10所示。同時(shí)渦流在具有一定電阻的轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱。這樣，車輛行駛的動(dòng)能就通過感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱能，并通過轉(zhuǎn)子盤上的葉片產(chǎn)生的強(qiáng)勁風(fēng)力將熱量迅速散發(fā)出去。 圖2—11是在試驗(yàn)系統(tǒng)上測(cè)得的某電渦流緩速器四個(gè)不同檔位上產(chǎn)生的制動(dòng)力矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的特性曲線。從特性曲線上可以看出力矩隨轉(zhuǎn)速增加而迅速增大，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)有極大值，而后隨著轉(zhuǎn)速增加制動(dòng)力矩略有下降。這主要是由于渦流去磁效應(yīng)影響的結(jié)果。 2.3電渦流緩速器的安裝位置 一般對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置的貨車，緩速器安裝在傳動(dòng)軸之間，定子固定通過連接支架固定在貨車底梁上。而對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)后置的客車，緩速器的定子殼體用支架固定在變速器輸出端端蓋上。還可將其裝于主減速器上。 第3章 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 轉(zhuǎn)子軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸是組成機(jī)械的重要零件之一，它是安裝各種傳動(dòng)零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過軸承與機(jī)座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個(gè)組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計(jì)中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 由于振動(dòng)輸送所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計(jì)的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，由于小帶輪已經(jīng)設(shè)計(jì)好，大帶輪的尺寸也就定了，只剩下軸徑的確定，軸的初步設(shè)計(jì)是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，校核彎曲強(qiáng)度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、和其他機(jī)械性能等的要求，采用熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計(jì)計(jì)算來選擇軸的材料，選用最常見的45#鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa 軸與其上的零件組合成一個(gè)組合體，在軸的設(shè)計(jì)中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用45號(hào)鋼，為保證其力學(xué)性能，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。 1、初步計(jì)算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計(jì)公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動(dòng)軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個(gè)支點(diǎn)的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號(hào)，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時(shí)，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長(zhǎng)度，考慮到要裝軸承座和機(jī)構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L(zhǎng)度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長(zhǎng)度。 3.2 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×8=48720小時(shí)； (1）已知nⅡ=458.2r/min?兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為深溝球軸承6204型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0? 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1N???FA2=FS2=315.1N； (3)計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取f?P=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? (4)軸承壽命計(jì)算 ∵P1=P2故取P=750.3N；? ∵深溝球軸承 ε=3； 3.3 轉(zhuǎn)子軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 ①判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 由文獻(xiàn)[1] 附表可知，用插入法求出 ， 軸按精車加工，由文獻(xiàn)[1] 附圖可知，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻(xiàn)[1] §，§可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻(xiàn)[1]附表查取。因，， ， 又由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為 （3.53） 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的截面形狀系數(shù)為 由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 3.4 軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 （1）滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻(xiàn)[2]表得KN，KN，，。 （2）壽命驗(yàn)算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻(xiàn)[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗(yàn)算 h （4.3） h=年 由于緩速器的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 第4章 電渦流緩速器的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)設(shè)計(jì) 4.1文獻(xiàn)所提到的模型 從國(guó)外的文獻(xiàn)來看，有關(guān)電渦流緩速器計(jì)算和仿真的模型有很多，其中最早的模型是1942年的Smytheuq模型，他給出了一個(gè)最基本的模型。1983年Bigeontgl用有限元的方法對(duì)其進(jìn)行了求解，以后陸續(xù)有學(xué)者對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體下的導(dǎo)體電渦流分布進(jìn)行了數(shù)值算法的具體研究。1991年Wouterse¨刮提出的模型，對(duì)電渦流緩速器定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)制動(dòng)力矩的影響進(jìn)行了研究，并給出了影響公式。還有其他的學(xué)者也做了這方面的工作。國(guó)外的這些學(xué)者，大都通過實(shí)驗(yàn)對(duì)自己提出的理論進(jìn)行了驗(yàn)證，并通過實(shí)驗(yàn)，研究各個(gè)參數(shù)變化對(duì)制動(dòng)力矩的影響。 4.2 J．H．Wouterse模型 當(dāng)電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)與作用在轉(zhuǎn)子盤上的磁場(chǎng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度相垂直的電場(chǎng)E=v×B。如果這個(gè)速度相對(duì)于關(guān)鍵速度比較低的話，那么，由渦流電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng)就和源磁場(chǎng)強(qiáng)度Bo。相比較低?？梢约俣ㄗ饔迷谵D(zhuǎn)子盤上的磁場(chǎng)強(qiáng)度等于Bo。我們可對(duì)轉(zhuǎn)子盤上的電流模式作一個(gè)理想假定。假設(shè)轉(zhuǎn)子盤繞磁極旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電流分布如下圖所示。 圖3-2電渦流緩速器幾何模型和低速下渦流的理想流向 無論是通過理論或是實(shí)驗(yàn)，都可得出當(dāng)后，轉(zhuǎn)子盤的直徑超出磁極的尺寸對(duì)制動(dòng)力矩的影響變小，83％的制動(dòng)力矩都可在域獲得。當(dāng)圓盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由渦旋電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱了由電磁線圈所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這使得制動(dòng)功率p=Tw切趨向于一個(gè)常量。通過對(duì)不同速度下磁極下的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可得出下面的結(jié)論。(1)在速度較低的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度與轉(zhuǎn)子盤靜止時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度相差不是太大。進(jìn)入磁極的部分磁場(chǎng)強(qiáng)度稍低于磁極的未端其磁場(chǎng)強(qiáng)度稍。(2)在某一速度下，將產(chǎn)生最大制動(dòng)力矩。此時(shí)，盡管在磁極的未端磁感應(yīng)強(qiáng)度高于磁極下的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度已經(jīng)很明顯的低于。(3)在高速下，磁感應(yīng)強(qiáng)度下降得更快。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)速度是關(guān)鍵速度的三倍時(shí)，其磁極下的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)減少到四分之一。依據(jù)以上的觀察，Wouterse提出了下面的高轉(zhuǎn)速時(shí)的計(jì)算公式： 在Wouterse的建議里也運(yùn)用了另外的在高轉(zhuǎn)速區(qū)域已知的現(xiàn)象：制動(dòng)力與1成正比，他修正了在高轉(zhuǎn)速時(shí)的模型，使得這一特性得以突出，因此模型在高轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)變地更加與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相接近。盡管Wouterse的模型給出了一個(gè)在高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速區(qū)域全面的解決方法， 但高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)必須用兩種不同的表達(dá)式。但從模擬和控制的角度來看，在確定劃分高低轉(zhuǎn)速區(qū)判斷臨界轉(zhuǎn)速或過渡區(qū)域時(shí)存在著困難。正如Wouterse在他的文章里指出的那樣，方程(3．5)中的比例因子是不能準(zhǔn)確獲得的，被估計(jì)為一個(gè)固定的值。當(dāng)?shù)恼`差為10～20％時(shí)，就能引起方程(3．5)的10％誤差。 4.3綜合文獻(xiàn)模型后提出的計(jì)算公式 4.3.1制動(dòng)功率的理論推導(dǎo) 由于國(guó)外文獻(xiàn)中公式的系數(shù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)值，結(jié)合理論推導(dǎo)計(jì)算出來的，而我們?nèi)鄙龠@些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故從他們?cè)O(shè)計(jì)的思路出發(fā)，考慮其中各個(gè)因素的影響，一是他們對(duì)電流值的近似處理，一是對(duì)作用在轉(zhuǎn)子盤上的磁場(chǎng)的處理，得出了自己的制動(dòng)力矩的公式。從能量轉(zhuǎn)換角度講，電渦流緩速器的工作過程是在電磁鐵勵(lì)磁的作用下，通過在轉(zhuǎn)子盤上產(chǎn)生渦流進(jìn)而引起渦流損耗，將制動(dòng)或減速時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，再散發(fā)到空氣中。因而，從分析轉(zhuǎn)子盤的渦流損耗，可以得到緩速器制動(dòng)時(shí)的功率。在分析電渦流緩速器制動(dòng)功率的過程中，作如下簡(jiǎn)化和假定：①電磁繞組產(chǎn)生的磁通只分布在直徑為d的磁軛圓形面積內(nèi)，不考慮其漏磁情況：②前后轉(zhuǎn)子盤簡(jiǎn)化為兩塊環(huán)狀的金屬盤；③各導(dǎo)磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率為常數(shù)，且不考慮磁路的磁飽和以及磁滯耗損的影響。 如圖3．4所示，在轉(zhuǎn)子盤上與磁極相對(duì)應(yīng)的圓形區(qū)域I，其磁通量為式中Sp為磁極的磁軛面積，也就是氣隙的作用面積：勵(lì)磁電磁鐵和轉(zhuǎn)子盤間氣隙磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)是電磁鐵勵(lì)磁和渦流去磁的共同作用的結(jié)果。這個(gè)圓形區(qū)域在轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)過程中，其磁通量是不斷變化的，從圖3-4位置(I一Ⅱ)來看，可以認(rèn)為其是按coswt變化的。將上述圓形區(qū)域I視為若干個(gè)半徑r大小不同的，寬度為dr，厚度為△h的金屬圓環(huán)(如圖3-4所示)構(gòu)成的，通過此環(huán)的磁通為，式中 為磁通量， 隙磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，T： w——磁場(chǎng)變化角速度，rad／s。 磁場(chǎng)變化角速度。 第5章 電渦流緩速器的功能參數(shù)設(shè)計(jì) 在電渦流緩速器的設(shè)計(jì)中，緩速器的最大制動(dòng)力矩是此產(chǎn)品的最重要的一個(gè)參數(shù)，而且設(shè)計(jì)能力的高低主要看在較高的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，如何使產(chǎn)品的總重量較輕。對(duì)于某一給定的最大制動(dòng)力矩，在設(shè)計(jì)時(shí)可由公式(3—49)進(jìn)行大致推導(dǎo)。 4.1車型選擇 1.選取車型進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。我選取的車型是HFF6101K82D安凱營(yíng)運(yùn)客車。用到參數(shù)如下： 輪胎規(guī)格：10R22.5 總質(zhì)量：13.2t 最高車速：115km/h 外形尺寸：9895×2480×3404/3304(mm) 底盤參數(shù)：長(zhǎng)：9685 寬：2395 2. 客車驅(qū)動(dòng)橋離地間隙：一般中大型車離地間隙范圍是210-290.這里取290. 4.2緩速器模型選擇 1.根據(jù)總質(zhì)量=13.2t選擇緩速器型號(hào)，參照特爾佳M5-15 外形 總重 工作電壓 （V） 最大電 流（A） 最大制動(dòng)力矩 適用車輛 線圈匝數(shù) M5-15 554524303 185 24 100 1500 12-18 320 安裝在傳動(dòng)軸之間。 4.3緩速器參數(shù)設(shè)計(jì)與校核 1.氣隙 轉(zhuǎn)子盤與定子之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須要有一定的氣隙，它是電渦流緩速器的一個(gè)非常重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率約為1，所以即使很小的氣隙所產(chǎn)生的磁阻也非常大。從減少磁阻角度講氣隙越小越好，這樣在勵(lì)磁繞組上所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁功率均可小些，而且勵(lì)磁繞組的耗銅量也可較少。除此之外，氣隙減小還可使得“臨界轉(zhuǎn)速”減小，從而使電渦流緩速器的最大制動(dòng)力矩向低速方向移動(dòng)，而且最大制動(dòng)力矩隨之增大。但氣隙的確定還必須考慮機(jī)加工、裝 配公差和高速下機(jī)械可靠性，以及轉(zhuǎn)子、定子受熱后的熱膨脹的影響，從這些角度講氣隙大些為好。故需要考慮各因素綜合而定，不同結(jié)構(gòu)形式電渦流緩速器氣隙一般在0．7～1.70mm之間。一般是緩速器體積越大，氣隙也越大。在這里選擇1.5mm. 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的確定 通常在設(shè)計(jì)初始時(shí)B可取1.1～1.4T，這里取1.2T設(shè)轉(zhuǎn)速為2200r/min，則轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)角速度=230.27rad/s 3.車輪半徑等于571.5mm 4.轉(zhuǎn)子盤鐵心材料選用低碳鋼高電導(dǎo)率，低電阻率。鐵心四對(duì)八個(gè)。 5.為扇形磁軛的圓心角一般取28-32度。這里取30度。 低碳鋼比熱容：502.4j（kg.k） 密度：7850kg/ ——轉(zhuǎn)子許用溫升計(jì)算時(shí)取400度=673k 6.取氣隙作用面積Sp=11000則：Sp=,所以鐵心直徑為0.12m 7.轉(zhuǎn)子盤內(nèi)外半徑：內(nèi)半徑R1==160mm 外半徑R2==280mm 8.轉(zhuǎn)子盤的厚度h,取h=18mm 9.聯(lián)軸器選擇 CY7 CYS7 CYH7 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 軸承直徑 軸承外徑 D D1 b b1 s 1600 6000 50 110 160 90 40 56 8 10.軸承尺寸 軸承代號(hào) 尺寸 d D B Rmin L2 6210 50 90 20 1.1 100 11. 軸的強(qiáng)度計(jì)算 材料 碳素鋼 600 200 95 55 按彎曲合成強(qiáng)度計(jì)算： 其中W--抗彎截面模量，抗扭截面模量。 結(jié)論 本文所設(shè)計(jì)的汽車緩速器的設(shè)計(jì)原理較為簡(jiǎn)單，功能比較突出，通過構(gòu)思，實(shí)施，計(jì)算，畫圖，論文總算完成了。在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯?、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻(xiàn) 1.張福學(xué)編著.汽車緩速器技術(shù)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 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