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减速机设计的优化

2019-05-27 10:15来源/未知

[]减速器是各种机械设备中广泛使用的传动装置。减速器设计的优缺点直接影响机械设备的传动性能。在分析两个减速器主要优化设计方法的基础上,提出了减速器设计中应考虑的约束条件,目标函数和变量。

关键词:减速器优化设计

传统的减速器设计一般通过反复试验来确定设计,设计是有效的,虽然它也可以获得满足给定条件的设计效果,但通常不是最优的。为了优化齿轮箱的性能,必须优化齿轮箱,并且可以在不同的优化目标下执行齿轮箱的优化设计。除了一些非常特殊的场合,它可以分为三类:从结构形式追求最小体积(重量),从使用性能追求最大负载能力,以及追求最低成本从经济效率的角度来看。第一类目标和第二类目标体现了减速器设计中的一对矛盾,即体积(重量)与承载能力之间的矛盾。在一定体积下,减速器的承载能力有限;当承载能力恒定时,减速器的体积(重量)的减小是有限的。从这个角度来看,这两类目标的本质是相同的。只有前一类具有一定的承载能力作为设计条件,并以体积(重量)作为优化目标;相反,后一种类型需要一定的体积(重量)作为设计条件,并将承载能力作为优化目标。实现第三类目标将涉及相当多的因素。除了减速机设计的合理性外,还取决于劳动力组织,管理水平,设备组成,人员素质和材料价格。但对于设计师来说,目标最终归结为第一种或第二种目标,即减少减速器的体积或增加其承载能力。

一,单级圆柱齿轮减速器的优化设计

减速机设计的优化

单级最终传动可由一对锥齿轮,一对正齿轮或蜗轮组成。它具有结构简单,质量小,成本低,使用简单的优点。但是,主传动比i0不能太大,一般i0≤7,进一步增加i0会增加从动齿轮直径,从而减小离地间隙,制作从动齿轮热处理困难。单级终传动广泛应用于汽车和轻型和中型卡车的驱动桥。具有最小体积的单级圆柱齿轮减速器作为优化目标优化设计问题是具有16个不等式约束的6维优化问题。数学模型可以缩写为

MINF(X)X=[x1x2x3x4x5x6]t∈r6

S.t.gj(X)≤0(J=1,2,3∧,16)

采用优化设计方法后,在满足强度要求的前提下,大大减小了减速机的尺寸,降低了材料和成本,提高了设计效率和质量。优化设计方法与传统设计密切相关。优化设计基于传统设计,使用传统设计中积累的大量数据,并考虑传统设计中涉及的相关因素。尽管优化设计弥补了传统设计的一些缺点,但设计方法仍然存在局限性。因此,可靠性技术和模糊技术可以引入优化设计,形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计。法律,使工程设计技术从“硬”发展到“软”。二,混凝土搅拌车减速机的优化设计

主要参数

混凝土搅拌车搅拌罐(罐)设计容积8~10m3,最大安装角度12°,工作速度2~4r/min,10~12r/min(卸料时反转速度);比例为131:1,最大输出扭矩为60kn·m,传动效率高,密封性能好,噪音低,互换性强。 2.2结构设计主要部分包括前盖组件,被动轮组件,第一级行星齿轮组件,第二级行星齿轮组件,中间主体组件和法兰组件6。主体通过螺栓和销连接和定位,弹性套筒销的承载机构采用在主体和环形齿轮之间。为了便于使用者在使用过程中的装配和拆卸,减速器的主轴和安装面设计成倾斜度为15°,法兰的轴线在x,y方向摆动±6°和z方向,并使用特殊的球面轴承作为支撑。轴承安装在行星齿轮上,弹簧挡圈安装在轴承外侧,轴向间隙≤0.2mm,减速器最大外径为467mm×460mm×530mm,总质量(不包括油)是290公斤。

2.传动系统设计

减速机采用3级减速方案。第一级是高速圆柱齿轮传动装置,另外两级是ngw型行星齿轮传动装置。其中,第二和第三级有三个和四个空心行星齿轮,行星齿轮安装在单臂行星齿轮架上,行星齿轮架浮动,滚动轴承用作支撑;第二级行星齿轮架与法兰之间采用齿轮双联轴器联轴器,混凝土搅拌车减速机对齿面接触疲劳强度,齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损要求很高,所以位移系数和合理选择形状修改。计算非常繁重。第三,减速器优化设计的数学模型

目标功能

对于c型问题,目标函数是a=min {f(x)}=min {f(x1,x2,...,xn)}其中,减速器的总中心距离为——,即阶段的中心距离; x——设计变量(包括中心距,模数,螺旋角,齿数,齿宽和位移系数等); n——设计变量数。对于p型问题,目标函数是p=max {f(x)}=max {f(x1,x2,...,xn)}。在公式中,p——减速器的许可负载功率; x——与c相同; n——与c相同。

2.制约因素

约束条件是用于判断目标函数中的设计变量的值是否可行的一些规则。因此,在减速器的优化设计过程中提出的每个替代设计应该由满足所有约束的优化变量组成。对于减速器,在描述优化设计的约束时,应从各个方面仔细考虑。例如,设计变量本身的规则,齿轮和其他部件之间的关系等等。对于减速器的优化设计,应考虑以下约束(1)对设计变量值的离散约束

齿数每个齿轮的齿数应为整数;模数模数应符合标准模拟系列(gb1357-78);中心距离是为了避免制造和维护中的各种麻烦,中心距离为10毫米。

(2)设计变量值的上限和下限

正齿轮的螺旋角为零,根据工程使用范围,斜齿轮为8°~15°;由于总位移系数,总位移系数将影响齿轮的承载能力,通常取0~0.8。

(3)齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度和齿轮齿的弯曲疲劳强度。这两个计算根据国家标准gb3480-83中的方法进行。根据实际安全系数是否达到或超过预定的安全系数,强度是否足够。

减速机设计的优化

(4)齿轮的切削约束

为了避免底切,规定最小齿数,正齿轮为17,斜齿轮为14~16。

(5)零件的干扰限制

在中心距离,尖端圆和轴直径之间满足非干涉几何关系。对于三级变速器减速器(图1),干扰约束相当于两个受约束的第二级中心距应应大于第一级大齿轮尖半径和第三级小齿轮顶圆半径之和;平台的中心距离应大于第二级齿轮的顶圆半径和第四轴的半径之和。和二档齿轮驱动类比。

图1三级减速器示意图

第四,结论

机械优化设计是在传统机械设计的基础上开发和扩展的一种新的设计方法。减速器的优化就是其中之一。基于传统设计,它采用传统设计中积累的大量数据,同时考虑到传统。设计涉及的相关因素。在实际应用中,产生了良好的技术和经济效果,降低了材料和成本,提高了设计效率和质量,优化了减速机。

引用

[1]孙元璋等。圆柱齿轮减速器的优化设计。机械工业出版社,1988。

[2]胡新华。单级圆柱齿轮减速器的优化设计[J]。组合机床和自动加工技术,2006。

[3]陈丽萍,张云清,任伟群,等。机械系统动力学分析和adams应用教程。清华大学出版社,2005。

[4]梁晓光。优化设计方法在齿轮减速器设计中的应用[J]。山西机械,2003。

[5]范顺成,马志平,马罗刚。机械设计基础。机械工业出版社,2002。

[6]马晓彤。专业制造混凝土搅拌机减速机[j]。商用车杂志(mancialvehiclemagazine),2007,(8)84-85。


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