三级齿轮减速器参数的约束优化设计
齿轮减速器传动比的最佳分配与优化设计
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三级斜齿圆锥齿轮减速器 毕业设计论文
三级斜齿圆锥齿轮减速器毕业设计论文
简介
本文旨在设计和分析一种三级斜齿圆锥齿轮减速器。
齿轮减速
器是一种常见的动力传递装置，广泛应用于机械工程中。
三级斜齿
圆锥齿轮减速器由三个级联的斜齿圆锥齿轮组成，具有较高的传动
效率和较大的传动比范围，适用于工业应用中对转速和扭矩要求较
高的情况。
设计过程
在设计过程中，首先确定了所需的减速比和输入功率。
然后，
根据要求的传动比，计算了每个级别的齿轮的模数、齿数和啮合角。
选取了合适的材料，并进行了强度校核，确保设计的可靠性和安全性。
在进行齿轮减速器的设计时，考虑到了摩擦损失和传动效率的
影响。
通过优化设计参数，降低了传动系统的能量损失，提高了传
动效率。
动力学分析
对设计的三级斜齿圆锥齿轮减速器进行了动力学分析。
通过建
立传动系统的动力学模型，研究了减速器的扭矩转换特性和运动稳
定性。
在设计中，考虑了齿轮的弯曲变形和振动问题，以确保减速
器在工作时的稳定性和可靠性。
结论
本文成功设计了一种三级斜齿圆锥齿轮减速器，并进行了动力
学分析。
所设计的减速器具有较高的传动效率和较大的传动比范围，适用于工业应用中对转速和扭矩要求较高的情况。
设计过程中考虑
了摩擦损失、传动效率、弯曲变形和振动等因素，确保了减速器的
稳定性和可靠性。
参考文献
[1] 作者1. 文献1. 出版年份.
[2] 作者2. 文献2. 出版年份.。
基于MatLab的齿轮减速器的可靠性优化设计
4、根据可靠性模型，对减速器进行优化设计，寻求最佳设计方案。
4、如果仿真结果不满足设计要求，需要对优化方案进行调整，并重新进行仿 真分析，直至达到预期效果。
参考内容二
内容摘要
随着现代工业的不断发展，齿轮减速器作为一种广泛应用于机械系统中的传 动装置，其性能和设计质量对于整个系统的运行至关重要。而MATLAB作为一种强 大的数学计算和工程设计工具，为齿轮减速器的优化设计提供了有效的手段。
4、根据可靠性模型，对减速器进行优化设计，寻求最佳设计方案。
4、根据可靠性模型，对减速器 进行优化设计，寻求最佳设计方 案。
4、根据可靠性模型，对减速器进行优化设计，寻求最佳设计方案。
1、在MATLAB中导入优化后的减速器设计方案，并利用Simulink模块构建优 化后的减速器模型。
4、根据可靠性模型，对减速器进行优化设计，寻求最佳设计方案。
利用MATLAB的数值计算功能，可以对齿轮减速器的性能进行详细分析。例如， 可以通过模拟齿轮的啮合过程，计算齿轮的应力、接触强度等；通过分析减速器 的传动效率，评估其传动性能。这些分析结果可以为优化设计提供重要的参考依 据。
3、优化设计
3、优化设计
基于MATLAB的优化设计工具箱，可以对齿轮减速器的参数进行优化。通过定 义优化目标函数，如最小化齿轮应力、最大化传动效率等，可以求解出满足要求 的最佳参数组合。这种方法可以在保证性能的同时，降低材料消耗和制造成本。
基于MatLab的齿轮减速器 的可靠性优化设计
01 引言
目录
02 内容概述
03 MatLab基础知识
20853915_三级传动行星齿轮减速箱的设计参数优化_
作者简介：葛亚（1986-），男，工程师，本科，现从事化工设备管理与现场维护工作。
收稿日期：2019-10-12熔融泵行星齿轮减速箱是HDPE 装置的关键设备，它的工作状态直接影响到整条生产线的长周期稳定运行。
长期以来，扬子石化有限公司塑料厂一直使用进口行星齿轮减速箱，但是运行效果不佳，发生过数次齿轮突发损坏事故，这不仅给装置生产造成极其被动的局面，还增加了装置的生产成本。
由于进口减速箱制作周期过长，减速箱一旦损坏，将造成装置长时间停车，给装置的生产、维护带来了很大的困难，无法满足装置的生产需求。
通过对减速箱常见故障进行分析，找出进口减速箱原设计缺陷并进行了优化设计，最终实现了国产化改造。
从国产化减速箱的运行情况来看，取得了较好的效果，这对于降低装置的运行成本、保障HDPE 装置可靠运行以及打破国外技术封锁和垄断都有着极其重要的意义。
1 存在的问题该熔融泵减速箱为DPPH085型号的行星齿轮减速箱，由日本大阪制锁株式会社（SEISA ）生产，共有三级传动：第一级和第二级是行星齿轮减速传动部分，其行星架为单臂式结构；第三级是平行轴同步斜齿轮输出部分。
其输入功率为350 kW ，输入速度为85-850-1 275 r/min ，输出速度为2.83-28.27-42.4 r/min ，减速比为1/30.063，结构如图1所示。
在减速箱中，一级、二级行星齿轮是其传动变速的核心部件，它的运转状况直接决定整台机器的使用寿命。
在2012年9月，扬子石化有限公司塑料厂行星齿轮减速箱仅使用6个月，其二级行星齿轮系就发生了严重损坏（如图2），行星齿轮和太阳轮多齿齿尖处崩裂，甚至有轮齿完全折断，不仅造成了装置的非计划停车，而且造成了极大的经济损失。
1—输入轴；2—轴承；3—一级行星齿轮；4—二级行星齿轮；5—同步齿轮图1 减速箱结构图图2 二级行星齿轮损坏图该行星齿轮系中的轮齿在啮合传递动力过程中，其表面承受拉伸、压缩和剪切应力，齿面和皮下金属在综合应力重复作用之下，易使接触面产生点蚀、疲三级传动行星齿轮减速箱的设计参数优化葛亚(中国石化扬子石油化工有限公司，江苏 南京 210048)摘要：通过对三级传动行星齿轮减速箱常见失效形式进行分析，找出其原始设计缺陷，重新优化了减速箱设计参数，并在结构设计、材料选择等环节提出要求，最终实现了减速箱的国产化改造，消除了减速箱常见故障，保证了装置的稳定运行。
三级行星齿轮减速器参数优化设计
王海兵 等
能，可直接得到最优解而不需要对齿数圆整，避免了圆整之后的解不是最优解的缺点。以太阳轮和行星 轮的总体积最小为优化目标，以总传动比、配齿条件、齿轮强度条件、减速器外形尺寸限制等为约束条 件，建立优化设计数学模型进行优化设计，使减速器减重明显。
关键词
盾构掘进机，行星齿轮减速器，优化设计，Lingo
Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2019, 8(1), 25-29 Published Online February 2019 in Hans. /journal/met https:///10.12677/met.2019.81004
Received: Jan. 3 , 2019; accepted: Jan. 21 , 2019; published: Jan. 28 , 2019
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st
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Байду номын сангаас
Abstract
The parameters of the three-stage planetary gear reduction in shield tunneling machine was optimized by Lingo software, for the Lingo software has the function of nonlinear Integer optimization, so the optimized teeth numbers need not to be rounded off and the error caused by rounding off is avoided. The optimizing model was constructed with the optimization objective of minimum volume of sun gears and planetary gears and the constraint of total transmission ratio, relationship of teeth numbers, gear strength and the size of the reduction to make the weight of reduction reduce significantly.
减速器齿轮设计优化及其应用
减速器齿轮设计优化及其应用减速器是一种广泛应用于机械传动系统中的装置，其作用是通过减小输出转速的方式来实现力的放大和力矩传递。
作为减速器的核心组成部分，齿轮的设计和优化对于减速器的性能起着至关重要的作用。
本文将从减速器齿轮的设计优化及其应用方面展开讨论。
一、齿轮设计优化的原则和方法1.1 齿轮设计优化的原则齿轮设计的优化应基于减速器的工作条件和传动要求，以提高齿轮的传动效率、增强其承载能力和延长使用寿命为目标。
在设计过程中，应注重以下几个原则：(1) 合理选择齿轮的材料和热处理工艺，以确保齿轮具有足够的强度和硬度，同时要考虑到材料的可加工性和经济性。
(2) 通过合适的齿形设计和分布加载的方法，减小齿轮的啮合冲击和振动，降低噪声水平。
(3) 避免齿轮的过载和磨损，合理计算滚动接触疲劳寿命，确保齿轮的可靠性和稳定性。
(4) 考虑齿轮的润滑和冷却方式，以提高齿轮的工作效率和散热效果。
1.2 齿轮设计优化的方法为了实现齿轮的设计优化，通常可以采取以下几种方法：(1) 利用计算机辅助设计软件进行齿轮的建模和仿真分析，以快速评估不同设计方案的性能，并选择最佳方案。
(2) 通过理论计算和试验验证相结合的方式，确定齿轮的几何参数和材料参数，以满足设计要求。
(3) 运用优化算法和优化理论，对齿轮的设计参数进行调整和优化，以获得最佳的设计结果。
二、齿轮设计优化的应用案例2.1 汽车减速器齿轮的设计优化汽车减速器是汽车传动系统中的重要部件，其中的齿轮设计的优化对汽车的性能和经济性有着重要影响。
例如，在汽车变速器的设计中，通过优化齿轮的齿形曲线和齿数比，可以实现更加平稳的换挡和更高的传动效率，提升汽车的加速性能和燃油经济性。
2.2 工业减速器齿轮的设计优化在工业生产中，减速器扮演着至关重要的角色，广泛应用于各种机械设备中。
例如，在钢铁、矿山等重工业领域，减速器的传动功率和承载能力要求较高。
通过对齿轮的设计参数进行优化，可以提高减速器的工作效率和传动精度，延长减速器的使用寿命。
三级圆柱齿轮减速器参数优化设计及软件开发
文章编号:1004-2539(2005)06-0048-03三级圆柱齿轮减速器参数优化设计及软件开发(大连交通大学机械工程学院, 辽宁大连 116028) 朱莉莉 万朝燕 王广欣摘要 以三级圆柱齿轮减速器各级齿轮中心距之和最小作为目标函数,以减速器中的小齿轮齿数、法面模数以及前两级传动比作为设计变量,建立了三级圆柱齿轮减速器参数优化设计的数学模型,并研制了相应的通用优化设计软件。
关键词 齿轮 减速器 优化设计 数学模型 软件 引言展开式圆柱齿轮减速器在工业上的应用十分广泛。
近年来,有许多文献[1][2]都讨论了对圆柱齿轮减速器参数优化设计的设计变量、目标函数及约束函数等的选取,但有关三级展开式圆柱齿轮减速器整体传动系统的参数优化设计的系统和全面的研究论文尚未发现,这方面还有许多问题值得研究和探索。
本文通过对三级展开式斜齿圆柱齿轮减速器参数优化设计的研究,建立了优化设计的数学模型,并在此基础上开发出一种通用软件,在进行优化时可系统地查询输入参数及输出结果,并查看减速器简图。
该软件具有较强的实用性和一定的通用性,为圆柱齿轮减速器参数的优化设计提供一些参考。
1 数学模型1.1 目标函数图1 三级圆柱齿轮减速器简图以减速器各级齿轮中心距之和最小作为目标函数,目的在于减小减速器的总体尺寸。
由中心距几何计算公式a =12m n z 11+i 1cos β(1)可得目标函数的如下形式F (x )=6a =a 1+a 2+a 3=12m n 1z 11(1+i 1)cos β1+m n 2z 21(1+i 2)cos β2+m n 3z 31(1+ii 1i 2)cos β3(2)式中,i 表示减速器的总传动比,变量下标的第一个数字1、2、3分别表示齿轮传动的第一、二、三级,变量下标的第二个数字1、2分别表示同一级中的小齿轮和大齿轮,各级以及a 1、a 2和a 3如图1所示。
1.2 设计变量由上述的目标函数可知,应以减速器各级传动中的小齿轮齿数、法面模数、螺旋角以及前两级传动比作为设计变量。
齿轮减速器的优化设计
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载齿轮减速器的优化设计地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容齿轮减速器的优化设计南昌航空大学机械工程专业苑晓帅齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。
它的主要优点是：① 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠可传递空间任意两轴之间的运动和动力；② 适用的功率和速度范围广；③ 传动效率高，η=0.92-0.98；④ 工作可靠、使用寿命长；⑤ 外轮廓尺寸小、结构紧凑。
由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。
国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。
另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。
国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。
但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。
近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。
针对减速器存在的问题，本课题采用优化设计的方法，力求使减速器的体积达到最小，建立数学模型，并通过matlab语言编辑后，得到一组优化数据，到达预期目标，使减速器的体积比传统的经验设计结果减小20%--30%。
长安大学毕业论文-—三级齿轮减速器的优化设计(附C语言优化计算程序代码)
二○ 一三届毕业论文三级齿轮减速器的优化设计学院：工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：肖驰学号：指导教师：完成时间：2013年6月3日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要本文主要阐述了三级圆柱齿轮减速器的一般设计和优化设计过程，通过对比可知优化设计的优点。
优化设计在现代机械化大生产过程中显现出优越性、经济性，解放设计人员的劳动重复性，给予设计人员新的设计思路和设计理念，使之在设计过程中更多地进行创造性劳动，减少其重复性劳动。
三级圆柱齿轮减速器的优化设计主要是在满足其各零件的强度和刚度的条件下对其各项设计参数进行优化，以使目标函数取到最优值。
本文主要介绍了三级圆柱齿轮减速器的优化设计过程，建立其数学模型，目标函数，确定设计参数的约束条件，并基于C语言编写其通用的优化设计程序。
优化设计程序的建立使得减速器的设计计算更为简单，只要设计人员在程序中输入各个设计参数约束条件及所选优化方法的各项参数就可以得到不仅满足要求而且高效紧凑的各种减速器的性能、结构尺寸。
这对于三级圆柱齿轮减速器的系列化设计生产具有重大意义。
关键词：圆柱齿轮减速器，数学建模，优化设计┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTThis article focuses on three cylindrical gear reducer general design and optimization of the design process. The advantages of optimization can be seen by comparing between the two. Optimal design in modern mechanized production process showing superiority, economy, labor emancipation designers repeatability, giving designers new design ideas and design concepts, making the design process more creative work carried out to reduce the its repetitive work.Three cylindrical gear reducer optimization designed primarily to meet their strength and stiffness of the parts under the conditions of its various design parameters to be optimized to get to the optimal value of the objective function.This article introduces three cylindrical gear reducer optimal design process, the establishment of the mathematical model, the objective function to determine the design parameters of the constraints, and based on the C language design process to optimize its versatility. The establishment of optimal design program makes reducer design calculation is more simple, as long as the designers entered in the program and the various design parameters of the constraints of the optimization method selected parameters can be obtained not only meet the requirements of a variety of compact and efficient reducer performance, structure, size. This three cylindrical gear reducer design and production of the series of great significance.KEY WORDS: cylindrical gear reducer, mathematical modeling, optimization design.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录摘要 (1)第一章绪论 (4)1.1机械优化设计与减速器设计现状 (4)1.2课题的主要任务 (5)1.3课题的任务分析 (5)第二章三级圆柱齿轮减速器的一般设计过程 (6)2.1传动装置和运动参数的确定 (6)2.1.1设计参数 (6)2.1.2基本运动参数的确定 (6)2.2齿轮设计部分 (7)2.2.1第一级齿轮的设计 (7)2.2.2第二级齿轮的设计 (10)2.2.3 第三级齿轮的设计 (13)2.3轴设计部分 (16)2.3.1轴1的设计 (16)2.3.2轴2的设计 (19)2.3.3轴3的设计 (24)2.3.4轴4的设计 (28)第三章三级圆柱齿轮减速器的优化设计 (32)3.1减速器优化设计的数学模型 (32)3.2约束条件的确定 (33)第四章减速器优化设计中的几个重要问题 (40)4.1模型的建立 (40)4.2优化方法的参数选择 (40)4.3最优化方法的选择 (41)4.4优化程序的编写 (44)结论 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录：C程序源代码 (49)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论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。
三级减速器设计
三级减速器设计1. 简介减速器是一种机械传动装置，能够降低驱动装置的转速并增加输出扭矩。
三级减速器是一种减速比较高的减速器，一般由三组不同的齿轮组成。
本文将介绍如何设计一台三级减速器，并且通过三级减速器的设计来讲解相关的知识点。
2. 设计参数在设计三级减速器时，常使用以下几个参数：•齿轮模数：模数是齿轮的外径与齿数的比值，主要用来表示齿轮的大小。
•齿轮轴心距：两个相互嵌合的齿轮的轴心之间的距离。
•减速比：输入速度与输出速度之比。
•输出扭矩：输出轴上扭矩的大小。
•主动轮径：传动装置的输入轴上的齿轮的外径。
•从动轮径：传动装置的输出轴上的齿轮的外径。
3. 设计流程3.1 确定减速速比在进行三级减速器设计时，首先需要确定减速比。
根据传动输出的要求，计算出所需的减速比，进而确定使用几个级数的齿轮。
3.2 选择齿轮参数根据确定的减速比，选择每个级数的齿轮参数。
首先确定第一级齿轮的齿轮模数，其次确定齿轮的几何参数，例如齿数、轴心距等。
选择齿轮参数时，需要考虑齿轮的使用条件，例如工作环境、连续工作时间、承载能力等。
3.3 确定齿轮轴心距齿轮的轴心距是影响齿轮传动效率、使用寿命和噪音的重要因素。
在确定齿轮轴心距时，需要考虑齿轮的材料、齿轮种类、传动功率等因素。
3.4 计算传动功率和输出扭矩根据使用要求和所选择的齿轮参数，计算传动功率和输出扭矩。
此时，需要注意传动效率的计算和使用工况对输出扭矩的影响。
同时，在计算输出扭矩时，需要考虑齿轮的载荷承受能力。
3.5 优化设计对设计进行优化，包括齿轮的选材、外形设计的合理性、轴心距的优化等方面。
同时，需要考虑传动效率、材料强度、传动噪声等因素，确定最终的设计方案。
4. 结论本文介绍了三级减速器的设计方法和设计流程，强调了在三级减速器的选型和设计过程中的关键点和注意事项。
设计完整的三级减速器需要考虑多个因素，包括齿轮的选材、使用条件、工作环境和材料强度等因素。
只有在考虑充分的情况下，才能设计出性能优异、使用寿命长的三级减速器。
三级行星齿轮减速器参数优化设计
王海兵 等
能，可直接得到最优解而不需要对齿数圆整，避免了圆整之后的解不是最优解的缺点。以太阳轮和行星 轮的总体积最小为优化目标，以总传动比、配齿条件、齿轮强度条件、减速器外形尺寸限制等为约束条 件，建立优化设计数学模型进行优化设计，使减速器减重明显。
关键词
盾构掘进机，行星齿轮减速器，优化设计，Lingo
王海兵 等
2.1. 目标函数
太阳轮和行星轮的总体积为目标函数， 因为密度一定， 质量与体积成正比。 建立的目标函数如式(1)：
2 2 m j ( zbj − zaj ) ( m j zaj ) = min πb j ∑ + n pj 4 16 j =1 3
Figure 1. Structure diagram of main reducer star gear mechanism of shield tunneling machine 图 1. 盾构掘进机主减速器星齿轮机构结构简图 DOI: 10.12677/met.2019.81004 26 机械工程与技术
Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2019, 8(1), 25-29 Published Online February 2019 in Hans. /journal/met https:///10.12677/met.2019.81004
2. 模型建立
盾构掘进机的主减速器采用的是三级串联 NGW 型行星齿轮机构，其结构简图如图 1。盾构掘进机的主 减速器的设计目标是使减速器轻量化， 而且还有外形尺寸限制。 因此选择太阳轮和行星轮的总体积为目标函 数(密度一定，质量与体积成正比)；总传动比、配齿条件、齿轮强度条件、减速器外形尺寸限制等为约束条 件；以各级行星齿轮的太阳轮齿数、齿圈齿数，名义齿宽、模数、行星轮个数为设计变量建立优化模型。
齿轮减速机的优化设计
#" 设计过程与步骤
# 6 !" 已知参数 该单级直齿圆柱齿轮减速机输入轴小齿轮的扭 矩是 -9 > !% !&? @8・AB， 原齿轮模数 B > & BB， 齿 数 C > !9 ； 两齿轮宽度 D > !< AB， 轴支承跨距 0 > #! AB， 小齿轮轴轴径 E9F > 9! AB， 大齿轮轴轴径 E!F > 9: AB， 传动比 G > ? 。按在保证承载能力条件下最大 限度地减轻重量的要求来重新确定减速机齿轮参 数。 齿轮各部分结构尺寸的符号见图 9 ， 轴板孔数 为 #。
将 KF! 、 E (! 、 E$ 、 A 按上述公式代入消去后， 可 !、 B、 0、 E 9 F、 E ! F、 G 等 % 个参数， 知体积 3 决定于 D 、 C9 、 而 G 为设计常量， 故其余 : 个为设计变量。 L ! ( C9 ， L# ( 0， L ? ( E 9 F， 取 L9 ( D ， L< ( B ， L: ( E ! F， 将设计变量代入体积和公式， 经展开整理得目 标函数为：
)按齿轮的弯曲疲劳强度条件： (<=! ［ (B ］ (B * ! #1! $C 1! , 小齿轮分度圆直径， 1! * $A! ； ［ (B ］ 式中：
( , 许用弯曲应力， 取 ［ ( B ］* ( "!3 ?’ @ 0$（ 小齿轮） ， ( ［ ( B ］* ( !%% ?’ @ 0$（ 大齿轮） ； C $齿形系数。
2% 2% 实心轴取 L * -/ !1! * -/ !+% & 1! 。
得出： ’!& （ +）* &&- , !+% &
减速器行星齿轮传动常规设计和优化设计的比较
１ 常规设 计 …
结合塔式起 重机 回转 驱动机 构 的设计 ， 根据所 用发 电机 、 速器 及 回转 驱动 元件 的不 同 ， 械驱 动 的 减 机 回转 机构 可出现多种 驱动形 式 ． 过 比较 ， 通 确定选 择立式 电动 机一联 轴器一水 平安置 的制 动器一立 式齿 轮 减 速器一 最后 一级大 齿轮 （ 或针轮 ） 传动这 种方案 ， 它具 有平 面 布置 紧凑 ， 更好 地 利用 了空 间 ， 免 了圆 锥 避
维普资讯
第 ５卷第 ３期 ２ｏ ｏ ７年 ７月
中
国工程机来自械学报
Ｖ＿ ． ０ ５Ｎｏ ３ １ ．
Ｃ ＮＥ ＥＪ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ ０ Ｓ Ｒ Ｔ ０ Ｃ Ｅ Ｙ ＨＩ Ｓ Ｒ Ａ Ｆ Ｃ Ｎ Ｔ Ｉ １ Ｎ ＭＡ Ｈ Ｏ Ｉ Ｃ Ｒ
ｅＳ．
Ｋ ｙｗｏ ｄ ：ｐａ ｅａｙｇ ａ ；ｒ ｕ ｅ ；ｏ ｔ ｌ ｅｉ ；ｃｎ ｅ ｔ ｎ ｌｄ ｉ ｅ ｒｓ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｃｒ ｐ ｉ ｓ ｇ ｎ ｒ ｄ ｍａ ｄ ｎ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｅ ｇ ｏ ｓｎ
作者 曾经在塔 式起重 机 回转 驱动 机构及其 减速器 的设计 中 ， 采用常 规设 计方法设 计减 速器 ， 所设计 的
ｏｊ ｔ ｅｆｎ ｔ ｎ ｄｃｎ ｔ ｉ ｓａ ｄｅｔｂｉ ｉｇｍａｈｍａｉ ｌ ｏ ｅ ． ａｎ ｈｌ，ｈ ｅｉ ｙｌ ｃｒｂ ｂｅ ｉ ｃｉ ｓａ ｏ ｓ ａ ｔ， ａｌｈｎ ｔｅ ｔ ａ ｍ ｄ ｌ Ｍｅ ｗ ｉ ｔｅｄ ｇ ｃｃ ａｌ ｅ ｃ ｖ ｕ ｏ ｎ ｒｎ ｎ ｓ ｓ ｃ ｓ ｅ ｓｎ ｅ
减速器采用三级 Ｚ Ｋ—Ｈ型行星齿轮传动 ， 后来在学习过程中接触到行星齿轮传动 的优化设计 ， 于是在对
两 者 的理 解上 ， 了 比较 ． 作 本文介 绍 了减 速器行 星齿轮 传动 的常规 设计 ， 还介 绍 了行 星齿 轮 传动 的优化设 计， 最后通 过实例进 行 了 比较 ， 出 了结论 ． 得 对工程 实 际有一定 的指 导意义 ．
基于Matlab的三级齿轮减速器传动比最优分配
I伺月酸制S E R V O C O N T R O L基于M atlab的三级齿轮减速器传动比最优分配An Optimal Allocation of Three Reducer Drive Based on M atlab中信重工机械股份有限公司王榕（W a n g R o n g)郭俊材（G u o J u n c a i)梁静静（L ia n g J in g jin g)摘要：本文以减速器最小体积（重量）为优化目标，以满足表面接触强度的基本要求出发建立数学模型，通过Matlab工具箱函数对减速器传动比进行了最优分配，达到了提高谢十效率和设计质量，并节省了材料、结构紧凑的目的。
关键词：减速器；传动比；Matlab;优化分配Abstract: Reducer minimum volume(weight) for the optimization objective in this paper, mathematical model to meet the basic requirements of the strength surface contact. Reducer transmission ratio of the optimal allocation by Matlab toolbox function, the purpose of thereby to enhance the design efficiency and design quality，and seve meteri^l, comped structure. Key words: Reducer; Transmission ratio; Matlab; Optimal allocation【中图分类号】TH122【文献标识码】B【文章编号】1561 -0330 (2019) 〇1-00126-041引言在减速器的设计当中，传动比的分配尤为重要，传动比的选择影响着减速器各个参数和性能。
基于1stOpt三级齿轮减速器优化设计
基于1stOpt三级齿轮减速器优化设计
柴立发;刘俊峰;王鹏飞;李建平
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2015(36)1
【摘要】传统齿轮减速器在优化设计过程中,需要赋予初始值,优化的结果与初始值关系很大。
本文采用了1st Opt(First Optimization)软件的通用全局优化算法,分
析了三级圆柱齿轮减速器的设计变量,并对其约束条件进行数学建模。
利用1st
Opt(First Optimization)软件编程,解决了减速器优化设计需要赋予初始值的问题。
结果表明,1st Opt的优化设计比传功优化设计有优势,为我们的设计提供了重要的
理论数据,且效率高、周期短。
【总页数】3页(P203-205)
【关键词】1stOpt;三级减速器;优化设计
【作者】柴立发;刘俊峰;王鹏飞;李建平
【作者单位】河北农业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.46
【相关文献】
1.基于MATLAB的三级圆柱斜齿轮减速器可靠性优化设计 [J], 袁亚辉;张小玲;安
宗文;黄洪钟
2.JS40三级圆锥圆柱齿轮减速器传动系的优化设计 [J], 盖苗苗;任建;魏冰阳;郭青
3.三级行星齿轮减速器参数优化设计 [J], 王海兵;吕兵;彭飞;王银;吴邦治;
4.基于1stOpt的二级圆柱齿轮减速器优化设计 [J], 董恰
5.基于1stopt的全局优化法在拖拉机最终传动齿轮参数设计中的应用 [J], 袁伟萍;何忠祥
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课程设计三级齿轮减速器
课程设计三级齿轮减速器一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握三级齿轮减速器的基本原理、结构特点和设计方法。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.了解三级齿轮减速器的原理和结构；2.掌握三级齿轮减速器的设计方法和步骤；3.熟悉相关机械设计标准和规范。
4.能够运用所学知识进行三级齿轮减速器的设计；5.能够分析并解决三级齿轮减速器设计和使用过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神；2.增强学生对机械设计的兴趣和热情；3.培养学生对工程实践的责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.三级齿轮减速器的原理和结构：介绍三级齿轮减速器的工作原理，各组成部分的功能和相互关系。
2.三级齿轮减速器的设计方法：讲解三级齿轮减速器的设计方法和步骤，包括齿轮参数的计算、传动比的确定、齿轮的材料和制造工艺等。
3.相关机械设计标准和规范：介绍三级齿轮减速器设计和使用过程中应遵循的相关标准和规范。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解三级齿轮减速器的原理、结构和设计方法。
2.讨论法：学生就三级齿轮减速器设计和使用过程中的问题进行讨论，培养学生的创新思维和团队合作精神。
3.案例分析法：分析典型的三级齿轮减速器设计案例，使学生更好地理解和掌握设计方法。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行三级齿轮减速器的设计和组装，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的课件，辅助讲解和展示三级齿轮减速器的设计过程和原理。
4.实验设备：准备齐全的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
5.在线资源：利用网络资源，为学生提供更多学习信息和扩展阅读材料。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
三级齿轮传动减速器的优化设计
三级齿轮传动减速器的优化设计
肖汉斌;徐长生
【期刊名称】《机械设计与研究》
【年(卷),期】1994()4
【摘要】本设计采用混合罚函数法对三级齿轮传动减速器进行优化设计，由计算机算出最优解，与常规设计比较，减速器尺寸降低了８％。
该文应用的混合罚函法优化程序在计算速度方面有较大改进。
此文主要阐述工程数学模型的建立和优化结果分析两部分，对三级齿轮减速器参数的优化设计进行了初步探讨。
【总页数】3页(P28-30)
【关键词】齿轮;减速器;齿轮传动;最佳化
【作者】肖汉斌;徐长生
【作者单位】武汉交通科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.41
【相关文献】
1.双轴来复传动圆柱齿轮减速器齿轮传动强度的模糊可靠性设计 [J], 张慧
2.减速器行星齿轮传动常规设计和优化设计的比较 [J], 周奇才;李婧;俞敬
3.JS40三级圆锥圆柱齿轮减速器传动系的优化设计 [J], 盖苗苗;任建;魏冰阳;郭青
4.三级圆锥、圆柱齿轮减速器传动比最优分配多目标模糊优化设计 [J], 廖仁文;王
保平;纪志明
5.含圆锥齿轮三级传动减速器优化设计 [J], 陶驰东;余世昌
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三级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计_郑东旭
此时中心距为 A=579.887 4 mm 。
3结语
利用 MATLAB 优化工具箱进行优化设计，提高了设
计效率，且在保证减速器承载能力的前提下，实现三级斜
齿圆柱齿轮减速器优化设计，减小了减速器的中心距，从
而使其体积减小、制造成本降低、拓展了应用场合。
［参考文献］ ［1］ 杜海霞.斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计［J］.机械工程与自动
三级斜齿圆柱齿轮减速器简图如图 1 所示，已知输 入功率 P=75 kW，总传动比 i=30，输入转速 nl=3 000 r／min， 电机驱动，中等载荷，单向运转，单班制工作，总工作寿命 为 10 a，小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火，硬度为 56～62 HRC； 大齿轮 40Cr 表面淬火，硬度为 50～55 HRC；齿轮精度 8 级；传动效率取 0.96；载荷系数 K=1.5；齿宽系数 ψd=b/d= 0.5；ZE=189.8。 1.2 目标函数的确定
学院学学报，2004，11（6）：468-470. ［5］ 叶秉良.基于 MATLAB 算法的圆柱齿轮减速器优化设计［J］.浙
江理工大学学报，2006，23（3）：321-325. （编辑 启 迪）
姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨 作者简介：郑东旭（1977—），女，讲师，硕士，研究方向为机械设计等
0引言 齿轮减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械
传动装置，能够降低转速和增大扭矩，在机械工程领域内 得到了广泛的应用。近年来，有许多文献 都 ［1-2］ 讨论了对 圆柱齿轮减速器参数优化设计的设计变量、目标函数及约 束函数等的选取, 但有关三级展开式圆柱齿轮减速器整 体传动系统的参数优化设计的系统和全面的研究论文较 少 ，这方面还有 许 多 问 题 值 得 研 究 和 探 索。使用先 进 的 MATLAB 优化工具箱是一种简便有效的优化设计手段［3-5］， 现通过对三级斜齿圆柱齿轮减速器参数优化设计, 建立 优化设计的数学模型，为圆柱齿轮减速器参数的优化设 计提供一些参考。 1 三级斜齿圆柱齿轮减速器优化模型的建立 1.1 设计描述
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（ ）算例 １
４６（ ） ７ 训
≤
日 ｝ ２ ｌ
／ ＇ ２
如 图 １所 示 ，已知 ：三 级 斜 齿 圆柱 齿 轮减
速器 的 高速 轴 输 入 功率 ＝ ２８ Ｗ 。高 速 轴转 １ ．ｋ
速 １ ８ ０／ ｎ， 齿 轮 减 速 器 的 传 动 比 ＝１ ０ ｒ ｍｉ
４３ ＋ ） ８ １。
Ｆｅｄｏ ｓ ｕ ｓｏ 研 讨 园地 ｉｌ ｆ ｃ ｓ ｉｎ Ｉ Ｄｉ
机 械
工
三 级齿轮减 速器参 数 的约束优化 设计
新疆克 州特 种设 备检验 检测所 口 陈 北 京 华 北 电 力 大 学口 刘晓光 张 涛 琰
业
标
准
化 与 质
量
摘 要 本文将 约束优 化的 方法运 用在 三级齿轮 变速器的设计过 程 中．并 通过 ＭＡＴ Ａ ＬＢ
００１ ≤ｍ ≤０． ５ａ 、 ０Ｏｌ ｚ ｍｎ≤ ０Ｏ１ ｚ ． ａ１ Ｉ ０１ ｌ ． ａ ≤ ２ ． ５ａ 、 ＯＯｌ ３≤ ｍ ≤０． ５ ３ ２２≤ １ ４ ． ａ ０１ ａ 、 ≤ ５、 ２３≤ ｚ ３≤４０、
１ １设计 变量 上下限 综 合考虑传动平稳 、轴 向力不 可太大 ，能满 足短期过载 ．高速级与低速 级的大 齿轮浸油 深度
二级齿 轮传 动 比 ： 为三级 齿轮 减速 器 的总传 动
比 ；ｚ、ｚ、ｚ 分 别为第一级 、第二级和第三 级小 ． ， ５
０
传统设计 圆柱 齿轮变速器 的方法是 ：根 据使 用要 求 ，参 阅各 种 文献 、手册提 供 的各种 资 料 ，
结合经验 ．甚至利用 已有的变速器 进行类 比 ，确
２０ Ｂ ２ Ｈ Ｗ～ ６ Ｈ Ｗ ，小 齿 轮 ４ ２０ Ｂ ５号 钢 ，调 质 处 理 。硬 度 为 ２ ０ Ｂ ３ Ｈ Ｗ ３ ０ Ｗ ，总 工作 时 间 ０ ＨＢ 不少于 １ ０年 。 要 求 在 保 证 承 载 能 力 的 条 件 下 按 照 总 中心 距 Ｕ最 小 的原 则进 行 优化 设 计 。 目
量取 ： ＝ ［ 小 ｍ３ ｍｌ 、ｍ 、
ｚ、 ３
１ ２ １ 、ｉ 、卢 、
］＝ ［１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ Ｃ ｌ ， ， ， ， ， ， ， ， ９ ０ ３， ］
（ ） 建 立 目标 函数 ２
中心距 最 小进行优化设计 。可设 ｍ小 ｍ ｍ 小
（） ３ （） ４
高速级 轴
得到 第一级 、第二级 和第三级齿 面接 触强度 条件分别见 公式 （ ） ３ 、公式 （ ） ４ 、公 式 （ ） ５：
≤
１
线 的距离 ．单位 为 ｍｍ。
３ 算 法 举 例 与 求 解
Ｉ ＨＪ ＬＩ ｌ
式 中 ［ ］ Ｒ 、［ ］ Ｒ 、［ ｍ］ Ｒｍ —— 第 一 级 、第 二 级 、第三级齿轮许 用接触应 力 ，单位 为 Ｎｍｍ ； ／ ２ Ｔ、 、 一 ｔ
Ｋ 、Ｋ 、Ｋ １ ２ 广 级 齿轮 的载荷 系数。
３０ 大齿轮 ４ ２； ５号 钢 ，正 火 处 理 ，硬 度 为
２ ）由齿 轮强度确定 的不等式约束条件
＞０
１
① 由齿面接触强度公式确定的约束条件见公
式 （） ２：
式中
、０ 厂 Ｄ 、Ｄ ２ 广
第二 、三级传动齿轮 的 中心 距 ； 齿轮 ２ 、４的齿 顶圆直径 ；
４（）新备 ７ ’ １ ６
４６ ７ ）
ａ
（ ２ ’ ）
齿轮齿 数 ；卢 、 ： 别 为第 一级 和第 二级 传 动的 卢 分
斜齿轮 的螺旋 角。
定 出初步设计方案 。然后对该设计 方案进行验算 ，
若通 过 ，则可 以采 纳 ，如 未通 过则 再重 新设 计 。
用这种 方法确定 的变速器各参 数 ．具有很 大的 随 机 性 。很难得到最优 值。若将 约束优化 引入到 变 速 器 的设计 过程 中 ．并辅 以 ＭＡ Ｌ Ｂ编程 求得 ＴＡ 最优 解 。即求出了变速器 的最 优参数 ，从设计 上 提 高变速器 的传动性能 、质 量及其使 用寿命 。也 就达 到了优化 变速器设计 的 目的。
研 讨 园地 Ｉ ｉｌ ｏ ｓ ｕ ｓｏ ｅｄ ｆ ｃ ｓ ｉ Ｆ Ｄｉ ｎ
２ ＜ ｚ ≤３ ｏ ｌ ９ 、 ６ ≤ ≤ ７５ 、 １ ≤ ｌ ０￣ ５ ５、 ≤ ≤ 。 。 ２ ．。 Ｕｕ ≤
牡
Ｉ０ ＞
二
（０ １） （ １ １）
ｌ 。 。 ／ ≤ １ 。 ５ 、８ ￣ ３ ２ 。 ＜ ２
２ 数 学模 型 的 建 立
Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ｉ
图 １ 齿 轮 减 速 器 的 结 构 图
计 算 中心 距 的独 立参 数 有 ｍ ． 小 ｍ。 、ｍ 、
ｚ 瓠 、 （＝ ， 、 ｉ ÷ ） 、 ，所以优化设计变 ３ 、
／／ ，， １２
（ ）选择 设计 变量 １ 三级 斜 齿 圆柱 齿 轮 减速 器 的结 构 简 图 ．如 图 １所示 。要 求在保证承载能 力的条件 下按照 总
分 别为齿轮箱第一级 、第二级 齿轮 的法 面模数 和
＋ 一 ＋
将减 速器 的总 中心距 公式 用设 计 变量表 示 ， 确定 目标函数见公式 （ ） １：
＋
争 ｔ … ， 音
（ ）确 定约束条件 ３
大致 相近 ．齿轮 １的分 度 圆尺 寸 不 能太 小 等 因 素 ，各变量 的上下限取 ：
编程 求得 最优 解 ，获得 三级 齿轮 变速 器的最优 参数 ，从 而 达到对三 级齿轮 变速 器优 化设 计 的
目的 。
Ｃ Ｏ
ｃ ｏ 寸
关键 词 三级 齿轮 减速 器参数
约速优化
第 三级 的直 齿轮 模 数 ；ｉ ： 别 为第一 级 和 第 分 、ｉ
妊
１ 引言
一
标 函数 见公 式 （ ２ ： １）
第 一级 、第 二级 、第 三级
第 一级 、第 二 级 、第 三