减速器优化设计论文.doc

1 前 言 2 1.1 复合形法减速器优化设计的意义 2 1.1．1 机械优化设计与减速器设计现状 2 1.1.2 优化设计的步骤 3 1.1.3减速器优化设计的分析 5 1.1.4减速器的研究意义与发展前景 6 1.2 国内外发展状况 7 1.2.1、国内减速器技术发展简况 7 1.2.2、国内减速器技术发展简况 8 1.3论文的主要内容 9 2 齿轮啮合参数优化设计的数学模型的建立 9 2.1设计变量的确定 9 2.2目标函数的确定 10 2.3 约束条件的建立 11 3优化设计方法-复合形法调优 12 3.1复合形法介绍 12 3.2复合形法计算步骤 13 3.3 单级圆柱齿轮减速器复合形法fortran优化目标函数和约束函数子程序 14 3.4 优化结果 16 4 减速器的常规设计 16 4.1 减速器的结构与性能介绍 16 4.2.带传动零件的设计计算 17 4.3 齿轮的设计计算及结构说明 18 4.4.联轴器的选择 21 4.5.轴的设计及校核 21 4.5.1.从动轴结构设计 21 4.5.2.主动轴的设计 22 4.5.3.危险截面的强度校核 23 4.6.键的选择及校核 25 4.7.轴承的选择及校核 25 4.8.减速器润滑方式、密封形式 25 4.8.1.密封 26 4.8.2．润滑 26 5 优化结果分析 26 6 减速器3D简略设计过程（UG） 26 6.1. 减速器机盖设计 26 6.2减速器机座设计 28 6.3轴的设计 28 6.3.1传动轴的设计 28 6.3.2齿轮轴的设计 29 6.4齿轮的设计 30 6.5轴承的设计（以大轴承为例） 32 6.5减速器的装配（其它零部件说明省略） 33 7 总结 34 8 参考文献 35 9 致 谢 36 1 前 言 1.1 复合形法减速器优化设计的意义 1.1．1 机械优化设计与减速器设计现状 机械优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术。它是根据最优化原理和方法，利用电子计算机为计算工具，寻求最优化设计参数的一种现代设计方法。 实践证明，优化设计是保证产品具有优良的性能、减轻重量或体积、降低成本的一种有效设计方法。 机械优化设计的过程是首先将工程实际问题转化为优化设计的数学模型，然后根据数学模型的特征，选择适当的优化设计计算方法及其程序，通过计算机求得最优解。 概括起来，最优化设计工作包括两部分内容： 将设计问题的物理模型转变为数学模型。建立数学模型时要选取设计变量，列出目标函数，给出约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式。 采用适当的最优化方法，求解数学模型。可归结为在给定的条件（例如约束条件）下求目标函数的极值或最优值问题。 减速器作为一种传动装置广泛用于各种机械产品和装备中，因此，提高其承载能力，延长使用寿命，减小其体积和质量等，都是很有意义的，而目前在二级传动齿轮减速器的设计方面，许多企业和研究所都是应用手工设计计算的方法，设计过程琐碎而且在好多方面都是通过先估计出参数然后再校核计算的过程。这对于设计者来说是枯燥无味的，进行的是重复性工作，基本没有创造性；对于企业来说增加了产品的成本且不易控制产品质量。这些对提高生产力，提高经济效益都是不利的。现代最优化技术的发展为解决这些问题提供了有效途径。目前，最优化方法在齿轮传动中的应用已深入到设计和研究等许多方面。例如，关于对齿面接触强度最佳齿廓的设计；关于形成最佳油膜或其它条件下齿轮几何参数的最优化设计；关于齿轮体最优结构尺寸的选择；关于齿轮传动装置传动参数的最优化设计；在满足强度要求等约束条件下单位功率质量或体积最小的变速器的最优化设计；以总中心距最小和以转动惯量最小作为目标的多级齿轮传动系统的最优化设计；齿轮副及其传动系统的动态性能的最优化设计（动载荷和噪音最小化的研究，惯性质量的最优化分配及弹性参数的最优选择）等。即包括了对齿轮及其传动系统的结构尺寸和质量，齿轮几何参数和齿廓形状，传动参数等运动学问题，振动、噪音等动力学问题的最优化。 本次毕业设计就是针对二级圆柱齿轮减速器的体积进行优化设计，其意义在于利用已学的基础理论和专业知识，熟悉工程设计的一般过程，同时把先进的设计方法、理念应用于设计中，为新技术时代的到来打下基础。 1.1.2 优化设计的步骤 齿轮传动的优化设计，作为优化方法在工程设计问题中的一种实际应用，如撇开其待定的工程特点不谈，它的实施步骤并无特定之处。其步骤归纳起来如下： 建立数学模型 用数学语言来描述设计任务，包括确定设计变量，建立目标函数和确定约束条件。 选择优化算法 对于一定的数学模型，选用何种优化算法来求得其最优解，对提高计算效率，甚至对保证计算成功有着相当大的关系。选择的依据通常是：是连续问题还