毕业论文---齿轮传动的优化设计.docx

题 目：齿轮传动的优化设计摘要介绍了在visual Basic中调用Matlab优化工具箱中的函数，进行单级圆柱齿轮减速器优化设计的方法。通过具体算例，表明该方法简单有效，编程量小，并较好地达到了优化目的，能够应用到工程实际中去。关键词：齿轮减速器；；Matlab优化工具箱；优化设计AbstractThis paper describes how to call functions in Matlab tool box with Visual Basic environmen to perform optimal design of single—stage cylindrical gear reducer．The optimal design way is simple，effective and is able to deliver relatively satisfactory optimization results witll lower programming work，and therefore can be used in actual product design．Keywords： gear reducer；Visual Basic；Madab optimization tool box；00timal design1绪论1.1问题的提出1．1．1引言齿轮传动具有结构紧凑，传动比准确、传递动力大、效率高、使用寿命长、工作可靠和维修方便等特点，所以在传递运动和动力方面得到了广泛的应用。但是齿轮传动也有明显的缺点，如制造、安装精度高，生产成本高，加上特有的啮合传动方式，造成了两个突出的问题：一是振动、噪声较其他传动方式大；二是当其制造工艺、材质、热处理、装配和使用等因素未达到设计状态时的要求，常常导致诱发机器发生故障的重要原因。1．1．2齿轮传动常见的故障及形成的原因1）由制造误差引起的故障制造齿轮时通常会产生偏心、周节误差，基节误差、齿形误差等几种典型误差。产生这些误差的原因很多，有来自机床运动的误差；切削刀具的误差；刀具、工件、机床系统安装调试不当的误差；夹具的误差和热处理内应力引起的齿轮变形等等。当齿轮的这些误差较大时，会引起齿轮传动中忽慢忽快的微惯性干扰转动，使齿轮副啮合时产生冲击、振动，引起较大噪声。2) 由装配误差引起的故障由于装配技术和装配方法等原因，通常在装配齿轮时会造成“一端接触、一端悬空”的装配误差；齿轮轴的直线性偏差（同轴度、对中性误差）及齿轮的不平衡等。一端接触或齿轮轴的直线性偏差会造成齿轮承受负荷不均，造成个别轮齿负荷过重引起局部早期磨损，严重时甚至引起轮齿断裂。齿轮的不平衡，将引起冲击振动和噪声。 3) 由运行中产生的故障（1）轮齿的断裂齿轮传动时，主动齿轮的作用力和从动齿轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上，最危险的情况是某一瞬间接触点位于轮齿的齿顶部，此时，轮齿如同一个悬臂梁，受载后轮齿根部产生的弯曲应力为最大，若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过负荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况，当轮齿在交变载荷作用下产生的交变应力集中现象，也易产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。另外由于制造、安装的误差，淬火裂纹、磨削裂纹的损伤和严重磨损后齿厚过分减薄时，在轮齿的任意部位也可能会产生断裂。（2）齿面磨损或划痕轮齿在啮合传动过程中存在相对滑动，加上润滑不良、润滑油不清洁、润滑油变质、低速重载或热处理质量差等，均可造成轮齿齿面的粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和划痕等。（3）齿面疲劳所谓齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。造成点蚀的原因，主要是由于轮齿工作表面产生脉动变化的接触应力引起的微观疲劳裂纹，当润滑油进入表面裂纹区后，在啮合过程中先封闭人口然后挤压。微观疲劳裂纹区内的润滑油在高压下使轮齿表面裂纹区域扩展，致使表层金属微粒从齿面上脱落，留下一个个小坑形成齿面点蚀。当轮齿表面的疲劳裂纹继续扩展到较深、较远，或使一系列小坑间材料失效而连接起来，造成大面积或大块脱落现象就形成了齿面剥落。（4）齿面塑性变形当齿轮材料较软而传递载荷较大时，易产生齿面塑性变形。在齿面间过大的摩擦力作用下，齿面接触应力会超过材料的抗挤压屈服极限，齿面材料进入塑性状态，造成齿面金属的塑性流动。导致主动齿轮在节线附近的齿面形成凹沟，而从动齿轮在节线附近的齿面形成凸棱，从而使齿形破坏。有时还可在某些类型齿轮的从动齿面上出现“飞边毛刺”。严重时挤出的金属充满顶隙，引起剧烈振动，甚至发生弯曲或断裂，影响齿轮正常啮合传动。1.2发展现状齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以