减速器设计研究论文_0

1、减速器设计研究论文一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计 单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i07，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为： minf(x)x=x1x2x3x4x5x6TR6 S.t.gj(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，减速器的尺寸大大

2、地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，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，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。 二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计 1.主要参数 混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为810m3，最大安装角度12，工作转速24r/min和1012r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比1311，最大输出转矩60k

3、Nm，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动6，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm460mm530mm，总质量(不含油)为290kg。 2.传动系统设计 该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型

4、行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。 三、减速器优化设计的数学模型 1.目标函数 对于C型问题，目标函数是A=minf(x)=minf(x1，x2，xn)式中：A减速器总中心距，即各级中心距之和；x各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=maxf(x)=m

5、axf(x1，x2，xn)。式中：P减速器的许可承载功率；x同C型；n同C型。 2.约束条件 约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件： （1）设计变量取值的离散性约束 齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm

6、为单位步长。 （2）设计变量取值的上下界约束 螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取815；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为00.8。 （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与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。 （4）齿轮的根切约束 为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为1416。 （5）零件的干涉约束 要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中

7、心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。 图1三级减速器示意图 四、结语 机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。 参考文献： 1孙元骁等著.圆柱齿轮减速器优化设计.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.组合机床与自动化加工技术，2006. 3陈立平，张云清，任卫群等.机械系统动力学分析及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，马治平，马洛刚.机械设计基础.机械工业出版社，2002. 6马晓芸.混凝土搅拌车减速器制造专家J.