减速器的优化设计论文

2024-05-22

减速器的优化设计论文（精选8篇）

篇1：减速器的优化设计论文

1.总体方案设计优化

结构优化的概念较早就已经提出。结构优化设计的任务在于对结构方式和外形尺寸等因素做参考进行优化设计。计算工作量较大，在计算机完全替代人工计算后，使这种方法的应用逐步变得广泛。我们把系统的设计限制来作为优化设计的束条件，将设计变量以及性能变量的一组不等式表示了出来，将可以反映设计要求的数值作为目标的函数，运用数学的方法和手段得到了满足全部条件且使目标函数为最佳的设计变量。这既是总体的设计优化方案思路也是该设计的精髓。

针对不同的设计问题，其最优设计程序通常是基本相同的，首先应当了解结构的技术以及使用的要求，完成基本布局。此后再用一组设计变量来表述结构的尺寸以及物理性能等变量，此后可以写出关于设计变量的荷载函数。并能够建立起结构分析的方法，最终形成设计变量的一种约束方程，也可以说对设计变量值进行限制。在完成最优化方案之前，应当用公式来给出一个判别指标，也就是目标函数作为设计变量的函数。使之最小的一组设计变量也将成为为最优方案。

2.减速器齿轮箱体的优化设计

本论文的优化目的在于在齿轮箱结构满足强度和刚度的基础上，进行减轻重量，并完成合理均匀分布应力的优化工作。我们提出的优化具体设计为：

第一步，针对结构确定设计方案，并通过CAD软件进行建模。

第二步，通过CAD软件和有限元分析软件的连接传递到有限元分析软件中，并获得相关的应力以及位移等参数。

第三步，据实际情况进一步确定优化目的，对设计进行计算结果分析和比较，明确能够修改的结构参数。

第四步，通过修改参数，重新进行分析，并通过这种方法获得结构参数以及相应的响应值。并完成最佳参数的选取，同时得到更加科学合理的结构和尺寸。

我们做出的优化主要是针对箱体的质量的。即在外载荷不变而且不改变结构布局的前提下，对齿轮箱进行优化。将重量当作优化的目标函数，采取结构优化设计技术能够在确保质量的情况下，有效节约成本，提高质量。实现安全性、可靠性、节约型等多个层面的兼顾。因为结构布局和材料是固定不变的，所以箱体结构也是不发生变化的，仅仅是把箱体的具体部位厚度作为设计变量，用箱体工作结构的最大位移作为状态变量，把结构的质量当作目标函数。也可以说是在原设计的基础上，不对其做大的调整和改变，仅仅是对结构最大允许最大范围进行调整，达到箱体最轻的优化设计效果。引入边界条件的方法，考虑边界条件。在边界条件发生改变时，场变量函数并不需要改变，这对于通用程序有大的简化。

3.减速器优化设计的数学模型

3.1目标函数

目标函数为A=min{f(x)} =min{f(x1, x2,…, xn)}其中： A为减速器总的中心距离，也就是各中心距的综合；x为设计变量(包含中心距和螺旋角以及齿数、模数等等)； n为变量的数目。

3.2约束条件

约束条件是用来判别目标函数当中变量的取值可行与否的规定，所以减速器优化设计中提出的任何一个方案都必须满足所有的约束条件的变量所构成。在给出优化设计的约束条件的情况下，需要从各个方面进行周密的考虑。比如设计变量本身的取值要求；齿轮和零件的紧密程度等等。一般来说要充分考虑到以下几个约束条件:

一是离散性约束。其中包括齿数，也就是每个齿轮的齿数需要是整数；模数：要求齿轮模数必须符合模数系列(GB1357-78)的要求；中心距：要以10mm为单位。

二是上下界约束。螺旋角：对于直齿轮应当为零，斜齿轮取8°~15°；总变位系数：因为总变位系数能够影响齿轮承载能力，通常取0~0.8。

三是强度约束。一般是指齿轮的齿面接触强度和轮齿的弯曲强度，依据GB3480-83标准进行。强度是否达标，需要根据实际安全系数进行实践检验。

四是根切约束。为规避根切现象，规定出最小的齿数，其中直齿轮是17，斜齿轮是14到16之间。

五是干涉约束。需要中心距和齿顶圆以及轴径满足没有干涉的关系。针对三级传动的减速器，干涉约束可以看作两个约束；第二级中心距需要比第一级大齿轮齿顶圆半径和三级小齿轮顶圆半径的总和；第三级中心距需要大于第二级大齿轮顶圆半径和第四轴半径的综合。二级齿轮传动以此类推。在完成优化设计后，能够可以获得响应，并直观地显示出参数的变化对函数的影响

4.结语

优化设计是在机械设计的发展和延伸，需要以传统设计为基础，考虑了传统设计所涉及的各个关键因素。目前，在实际应用当中已经发挥了很好的技术和经济成效，有效地减少了用材和成本，提升了设计质量以及效率，对于发挥减速器最佳性能足有重要的作用。

篇2：减速器的优化设计论文

摘要：减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。本文通过对两种减速器主要优化设计方法的分析，提出了减速器设计中应考虑的约束条件、目标函数和变量等。关键词：减速器优化设计

传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

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i0≤7，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=[x1x2xj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)

6]T∈R6S.t.g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8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，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467mm×460mm×530mm，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=min{f(x)}=min{f(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=max{f(x)}=max{f(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8°~15°；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14~16。（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。

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：

篇3：浅谈减速器设计的优化

1 混凝土搅拌运输车减速器的优化设计

1.1 减速器的主要参数

这种减速器的搅拌筒的设计容积应为8-10立方米, 其最大的安装角度应为12°, 工作时正向转速为2-4r/min, 卸料时反向转速为10-12r/min, 减速器的最大的输出转矩应为60 KN·m, 其正确的设计传动比应为131比1, 而对这类减速器的性能要求一般为传动效率要高、噪音要小、密封性能好并且它的互换性要强。减速器的结构组成一般包括被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件、前盖组件以及法兰盘组件六部分。减速器的机体间应采用销钉和螺栓进行定位和联接, 机体与内齿圈的均载机构应采用弹性套销。减速器的法兰盘轴线可以向X、Y、Z三个方向各有正负6°的误差, 作为支承的部分应选择专业的球面轴承, 减速器的主轴线与安装面之间应有大概15°的倾角, 因为这样更便于装配与拆卸。当行星轮中已装入轴承时, 弹簧挡圈必须装在轴承的外侧, 同时其轴向的间隙应不小于0.2mm, 一般情况下, 减速器外形尺寸不应超过467mm×460mm×530mm。

1.2 混凝土搅拌运输车减速器的传动系统的设计

一般此类减速器传动系统的设计都是采用3级减速方案的, 一为高速圆柱齿轮传动, 另外两级减速方案则为NGW型行星齿轮传动。其中, 在第二级传动中要有3个中空式行星轮, 而第三级则有4个中空式行星轮, 在单臂式行星架上安装行星轮, 切记支承的部分要采用滚动轴承同时确保行星架是浮动的;鼓形齿双联齿轮联轴器是法兰盘与第二级行星架的连接装置, 鉴于此类减速器对于齿根的弯曲疲劳强度、齿面的磨损程度以及齿面的接触疲劳强度的要求都是十分严格的, 所以对这类减速器进行修形计算和正确的选择变位系数是十分重要的。

2 单极圆柱齿轮减速器的优化设计

这类减速器的结构组成一般包括一对圆柱齿轮、一对圆锥齿轮以及一个蜗轮蜗杆三大部分, 它的明显的优点是质量小、结构简单以及使用非常方便, 但是它的传动却是相对比较低, 所以要想想进一步提高减速器的传动比, 就必须相应的增大从动齿轮的直径, 而离地的间隙就相对的减小了, 这时要想对从动轮进行热处理就会很困难。轿车、中型货车、轻型货车以及驱动桥是此类减速器的最主要的应用范围, 而它的优化设计的目标就应该是追求最小的体积, 这是一个多维的设计优化问题, 它的数学模型应为minf (x) x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6;S.t.g j (x) ≤0 (j=1, 2, 3∧, 16) 。

如果采用此优化设计方法对减速器进行设计优化, 在满足了减速器的强度要求的同时, 减速器的尺寸也得到了一定程度的降低, 从而降低了材料成本, 而减速器的设计质量和设计效率也会得到提升。现代减速器优化设计的方法与传统设计也是息息相关的, 传统的设计作为基础, 在现代的优化设计方法中也用到了传统设计多年积累的资料, 同时要考虑其他的诸多因素。所以这种优化设计法是能够弥补了以往设计方法的不足的, 但是它也存在局限性的, 这就需要在现代的优化设计中逐渐的引入模糊技术和可靠性技术, 这样才会形成所谓的模糊可靠性设计或可靠性设计的现代设计法, 工程设计技术才能更加的先进。

3 减速器优化设计的数学模型

3.1 目标函数

对于C型问题, 它的数学模型的目标函数一般为A=min{f (x) }=min{f (x1, x2, …, xn) }, 在这个公式中, A为各级中心距的总和, x为各级中心距、螺旋角、变位系数、齿数、模数、齿宽等各个设计变量, n的含义是设计变量的数量;而对于P型问题, 其目标函数为P=max{f (x) }=max{f (x1, x2, …, xn) }, 在这个公式中, P则代表了减速器的许可承载功率。

3.2 约束条件

约束条件的定义就是为判断目标函数中的各个设计变量的取值是否可行的所制定一些规定, 要想确定减速器的设计优化方案是否可行, 就要确保各个设计变量是要满足所有约束条件的。所以, 对于设计优化方案中的约束条件, 应从多个方面对其进行细致周全的考虑。 (1) 设计变量取值的上下界约束。总变位系数:总变位系数对减速器齿轮承载能力的有着重要的影响, 所以总变位系数的取值应为0-0.8;螺旋角:对直齿轮应为零, 斜齿轮应按照工程上的使用范围进行取值, 应取8°-14°。 (2) 设计变量取值的离散性约束。这类约束要求了减速器齿轮的模数应符合标准模数系列, 要求了减速器齿轮的齿数必须是整数;中心距:中心距的单位步长一般应为10mm, 这样在制造和维护中, 能更好的防止出现麻烦。 (3) 减速器零件的干涉约束。这类约束要求了齿顶圆、中心距以及轴径三者满足无干涉的几何关系。三级传动的减速器, 干涉约束实际是两个约束, 即第二级中心距应是不小于第三级小齿轮半径与第一级大齿轮半径之和的, 第三级中心距则不应小于第四轴半径与第二级大齿轮顶圆半径之和。至于二级齿轮传动则以此类推。 (4) 齿轮的强度约束。齿轮的强度约束的定义是指轮齿的弯曲疲劳强度和齿轮齿面的接触疲劳强度, 对于这两项的计算取值都应按照国家的相关标准计算, 而要确定它的强度是否是足够的, 对其进行检验时应对比实际的安全系数与预定的安全系数的差异值。 (5) 齿轮的根切约束。规定减速器的最小齿数能够很好的避免根切现象的出现, 斜齿轮的齿数一般应为14-16, 而直齿轮的则为17。

4 结束语

通过以上的论述, 我们对混凝土搅拌运输车减速器的优化设计、单极圆柱齿轮减速器的优化设计以及减速器优化设计的数学模型三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。现代的先进机械优化设计方法是在传统的机械设计基础上进行延伸和发展的, 减速器的优化设计就是其中之一, 减速器的优化设计方法也应以传统方法作为基础, 并且设计中使用了传统设计积累的资料, 在其设计的过程中也充分考虑到了影响传统方法的诸多因素, 所以在实际中不但提高了设计质量和设计效率, 充分的发挥了减速器的最佳性能, 也取得了非常好的技术经济效果。

摘要：进入到新世纪以后, 随着我国国民经济的十分快速的发展, 我国的机械设备行业也都得到了快速的发展, 减速器在机械设备行业是一种很常用的传动装置, 其在各类机械设备中有着非常广泛的应用, 机械设备传动性能的好坏与减速器设计的优劣水平是息息相关的。本文便对混凝土搅拌运输车减速器的优化设计、单极圆柱齿轮减速器的优化设计以及减速器优化设计的数学模型三个方面的内容进行了详细的分析和探讨, 从而详细的论述了减速器的主要优化设计的方法。

关键词：接卸设备的减速器,优化设计的方法,数学模型

参考文献

[1]梁晓光.优化设计方法在减速器设计中的应用[J].山西机械, 2003.

[2]孙元骁.圆柱齿轮减速器优化设计[M].北京:机械工业出版社, 1998.

[3]胡新华.单极圆柱齿轮减速器的优化设计[J].自动化加工技术, 2006.

[4]马治平.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社, 2002.

篇4：减速器的优化设计论文

关键词：限滑差速器；结构；优化

1 限滑差速器的概述

往往我们对于限滑差速器的概念不是这里认识错误，就是那里认识错误。可是对于如何进行深入的研究分析，这还需要我们不断地进行实践，从中找到一些适合当前我国汽车发展需要的技术，这才是我们进行科学化分析的重点所在。

1.1 限滑差速器的作用我们在进行研究过程中可以发现，目前，我国的一些汽车发动机主要研究其离合器、变速器、传动轴，因为这些具体的零件可以起到促进汽车更新换代的作用。然而，为了真正找到一些技术捷径，从而保障汽车的驱动更加有力，我们必须从重视具体的传输路径开始，逐步将一些有利于我国汽车产业发展的新方法给予科学性的利用，这才是抓住问题的重点。我们在实践中发现，要做好汽车的限滑差速器技术提高，必须得增强我国经济发展的后劲，这主要体现在汽车的具体行驶过程要靠一些先进的技术给予支撑。

1.2 限滑差速器的结构不是说所有的汽车差速器都要采取一定的方法进行科学化的设计，这是因为要进行具体的科学化设计，还需要不断地加强汽车构造开始，要充分了解到限滑差速器在实际运用过程中所起到的积极作用，这是我们进行深入分析其结构的重要内容。往往由于一些错误的认识，从而会导致出现一些不利于我国汽车产业发展的方向，这是我们进行深入分析和研究限滑差速器结构的重要方向。

2 限滑差速器的设计方案

2.1 限滑差速器的方案选择及结构分析根据东风EQ1090載货汽车的类型，初步选定差速器的种类为对称式行星锥齿轮差速器，安装在驱动桥的两个半轴之间，通过两个半轴把动力传给车轮。现设计简图图2-1：

如图2-1，对称式行星锥齿轮主要是差速器左右壳1和4，两个半轴齿轮2、四个行星齿轮3、十字轴5。动力传输到差速器壳1，差速器壳带动十字轴5转动。十字轴又带动安装在它四个轴颈上的行星齿轮3转动，行星齿轮与半轴齿轮相互啮合，所以又将转矩传递给半轴齿轮，半轴齿轮与半轴相连，半轴又将动力传给驱动轮，完成汽车的行驶。这些具体的结构问题，我们一定要做好选优的方法研究。

限滑差速器的结构分析：①我们对于一些要进行科学化的研究时，一点要结合实际，找到一些有利于我国汽车行业发展需要的新问题，这是进一步研究的重要内容。其实，当我们还坚守在防护一些限滑差速器的具体运作方法，从而保障汽车性能的正常发挥。②在中、重型汽车上由于需要传递的转矩较大，所以要安装四个行星齿轮，行星齿轮轴也要用十字轴。③为了保证行星齿轮和十字轴之间有良好的润滑，在十字轴的轴颈铣出了一个平面，以储存润滑油润滑齿轮背面。

2.2 限滑差速器的工作原理限滑差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动车轮与地面间作纯滚动运动。汽车在不平的路面行驶时，由于路面波形不同也会造成其汽车出现颠簸的现象，为了改进这种具体的做法，我们只有依靠现代化的科技力量才能够及时的化解一些意外的伤害。其实，我们在进行科学化研究的过程中，最主要的方法还在于通过一些具体的实例进行科学化的分析，从而形成对一些结构的具体认识，这是最关键的方法，也是我们不断地进行研究和分析的重要理论性课题。往往由于一些粗略的认识而不能够及时化解所出现的矛盾，我们就得及时采取一些应对的措施，其具体的措施也在于通过具体的方法来有效地进行调节限滑差速器，这是起到治本的目的。可是，当我们真正不能够理解什么是限滑差速器时，就得紧紧抓住限滑差速器的调节技巧，从而保障不出现错乱而发生不安全事故。

2.3 限滑差速器的优化我们在进行具体的研究过程中一定要处理好汽车在具体的运行过程中出现的偏差问题。这也是我们所要化解出现限滑差速器十字轴磨损。可是，当我们真正理解到通过一些具体的实施方案来促进汽车运行的速度问题时，一定要结合当前对限滑差速器的优化方法，因为具体的优化方法才能够有效地控制好限滑差速器的正常运作。

我们在深入具体的研究过程中，会将一些有利于我国当前汽车行业发展需要新技术上不断地引进，从而达到适应社会经济发展的需要，这才是最根本的问题。大部分人们认为限滑差速器的作用不是很大，这主要在于对一些出现的磨痕、发亮问题，由于当前我国技术不够先进，从而导致出现一些错误的数据认识错误。

3 限滑差速器特点及原理

我们在具体的研究过程中，一定要采取一些更为科学化的方法来控制好限滑差速器的正常运作，这是进一步研究的重点，可是，当我们要进行车辆的维护，一定要采取一些有利于当前汽车发展需要的新产品，这才是我们研究和分析理论的重点。

3.1 功能特点我们主要在于不能够正确化地了解限滑差速器的作用是什么，这样会严重导致出现一些生产过剩的现象发生。因为我们实际所研究的方向在于搞好限滑差速器的具体结构原理，从而为一些汽车生产厂商带来新的发展机遇，这些具体的实施办法还需要通过有效的降低生产偏差是关键性的问题。

3.2 功能原理我们在进行前后轮相连、半轴各自的蜗杆情况时，一定要采取一些具体科学方法来进行设计，从而保障整个研究过程顺利畅通。然而就其具体的功能来讲还在于装在差速器壳上相应的行星蜗轮带动；而对于“灵敏地差速”和“削弱反馈”这两种情况而言，主要在于弄好自身一些具体的研究方法，这才是真正落实了限滑差速器的研究目标。

4 结束语

篇5：减速器的优化设计论文

4 改进后的中心传动磨机减速机的优点

改进后的二级中心传动磨机减速机工艺简单，减少60 个大规格销孔的配作;由于取消了挠性轴和二级齿轮轴的联接法兰，节省原材料消耗;精度容易保证，装配后二级齿轮轴节圆跳动小于0.05 mm，均载效果好;在以后设备的维修、更换齿轮或齿轮轴等零部件时，无需先预装调整均载、配作联接销孔，可直接将齿轮或齿轮轴制造至成品，然后安装调整固定即可，安装使用维修方便。

5 结语

中心传动磨机减速机是水泥、矿山等粉磨生产线的关键设备，设备能否正常运转直接影响企业的效益。该结构中心传动磨机减速机已在江苏省涟水新星水泥有限公司正常使用一年半，各项运行指标正常，达到优化设计的预期目标。该类型中心传动磨机减速机适用于新建项目或原项目的改造升级，推广应用前景十分广阔。

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篇6：减速器的设计心得

作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上把握的仅仅是专业基础课的理论面，如何往面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中往呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感慨最深确当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。记得我曾经设计了一个很“艺术化”的减速器箱盖吊钩，然后找老师询问，结果马上被老师否定了，由于这样的设计，理论上可用，实际上加工困难，增加产品本钱。所以我们工程师搞设计不要以为自己是艺术家，除非是外形包装设计。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满足，由于水平有限，难免会有错误，还看老师批评指正。希看答辩时，老师多提些题目，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。

这次课程设计作业的过程中由于在设计方面我们没有经验，理论基础知识把握得不牢固，在设计中难免会出现这样那样的题目，如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差，假如是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够正确等等问题，这里做一个简单的小结。

首先，我觉得机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：

（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。

（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。

（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。

（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。

下来就是对电机的选择及其各种数据的计算，电机选择、装置运动动力参数计算、带传动设计、齿轮设计、轴类零件设计、轴承的寿命计算、键连接的校核、润滑及密封类型选择、减速器附件设计。这些都需要大量的计算和文献参考，接下来我就简单说说设计中遇到一些问题。

在电动机选择的这个地方我们根据按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。接下来根据电动机的容量、电动机的转速和设计题目要求符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三种，这就是设计的第一步，电机转速选择的不同就使得同学们之间的设计方案的不同，然后就是查询机械设计手册，说到查手册可真是给我记忆有颇深，也让我明白学机械的不容易。

再下来就说到最难的齿轮设计了，它分为高速级齿轮设计和低速级齿轮设计。高速级齿轮类型，精度等级，材料及模数的选择，按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；而等级根据转速来说一般为5级，材料则是根据参考设计文献选择小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢，硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；然后由传动比确定两齿轮的模数。由得到的参数计算齿面接触疲劳强度，接触疲劳许用应力，根弯曲疲劳强度，最后比较接触疲劳强度计算的模数m齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数的大小，确定是否满足弯曲疲劳强度。低速级齿轮设计和高速的设计方案相同，无非在参数的选择有所差异，在这复杂而又庞大的计算过程中我更深深明白机械的浩瀚，也许生活中的一个小螺丝都很可能是经过了千万到计算过程得到的，在这过程中我也出了许多错误，比如材料的选择，疲劳强度的计算，但是算过一次后似乎也变得简单了。

接着就是轴的选择，求轴上的功率，转速和转矩、作用在齿轮上的力、然后确定轴的最小直径。拟定轴上零件的装配方案，按弯扭合成应力校核轴的强度，进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出轴的危险截面。键连接的校核相对就简单多了，根据键槽接触疲劳强度判断键能否安全工作。最后是润滑及密封类型选择、减速器附件设计、润滑方式齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。轴伸出端的密封、轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。轴承箱体内侧采用挡油环密封。轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。

附件观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片，油孔处还有虑油网。油面指示装置采用油标指示。通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。

放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面做成1.5外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。

为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。设计期间我们也用到大量的参考文献有：濮良贵，纪明刚主编的机械设计第8版。蔡春源主编的机械设计手册齿轮传动第4版，吴宗泽主编的机械零件设计手册第10版，骆素君，朱诗顺主编的机械设计课程设计简明手册。

机械设计课程设计是机械课程中一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。

篇7：减速器的优化设计论文

随着糖果企业间的竞争进一步走向白热化，产品高度同质化的持续升温，营销模式的雷同，促销手法的模仿及跟进。令许多糖果企业的业绩增长乏力。。。。。在面对这极度不利的行业环境下，糖果企业该如何去应对这种品类危机给企业可持续性经营管理带来的挑战。如何在大同中去寻找大不同。企业的品类如何升级，如何去高度复合现行消费者的需求等等，都是摆在中外各糖果企业面前急需解决的品类难题。

中国糖果行业的品类结构之争自起就拉开了品类进化大战的序幕。首先是20的硬糖品类的价格之争，软硬奶糖品类的奶含量之战，的胶基糖品类的品牌之战，的果汁软糖品类的市场份额之争，酥糖，牛轧糖口味回归之争到巧克力品类之争。综以上所说，随着巧克力品类大战的大幕拉开，也预示着中国糖果行业的品类高端产品品类恶战的年代已经来临.

2、中国巧克力市场SWOT分析

（1）优势：

A: 自以来，中国糖果市场一直保持着8%-12%的增长速度，比全球糖果市场年均增长速度高出近6个百分点

B: 随着中国经济发展及消费水平提高，未来内中国巧克力市场有望以每年近25%的速度增长。在目前，中国已是仅次于美国的全球第二大糖果巧克力市场

C: 作为巧克力品类的主战场――-现代终端渠道在中国糖果市场的销售占比日益提高, 已正式代替流通渠道成为糖果企业最大的销售渠道

（2）劣势：

A: 开始的金融危机的余波未消，内需消费拉力减低的现状还存在，在某种程度上影响了巧克力品类的高速增长

B: 中国快速消费品市场存在着多层次性，多变性及差异性等不利于巧克力品类全国大面积推广的重要因素

C:现时巧克力品类的价格细分市场还未完全细分，导致降低了中低消费人群的可选择性，从而限制了巧克力品类的整体市场规模不可能在短时间内迅速做大

（3）机会：

A: 中国高增长的糖果增长率，吸引了越来越多跨国巧克力厂商的目光，

除了欧美品牌外，来自韩、日等亚洲国家的巧克力厂商争相加速在中国开拓场。。

B: 目前中国巧克力人均年消费只有50至60克左右，而日本和韩国人均年消费量都在1.4公斤以上，市场的饱和度非常低。

C：通过跨国公司长时间的市场培育后,中国的巧克力品类市场已经从市场的导入期进入了市场的成长期.,市场容量日趋壮大.

（4）威胁：

A:巧克力品类在中国目前还不是主流的糖果消费品类，销售量难以马上得到提升

B:巧克力品类市场鱼龙混杂，大部分消费者还不知道纯巧克力与代脂巧克力之分，目前还处于价格敏感期。

C: 巧克力品类市场的操作难度非常大，市场运作成本非常高，不是一般的糖果企业可以马上去运作，大部分糖果难以在短时间内做到投入与产出相平衡

篇8：减速器的优化设计论文

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,能够降低原动机转速或增大扭矩,是一种被广泛应用在工矿企业及运输、建筑等部门中的机械部件。长期以来,齿轮减速器的设计是凭借经验或直观判断来确定方案,并在满足所提出的要求的前提下,首先根据齿轮的接触强度或弯曲强度进行设计,然后对该方案进行强度校核,并进行适当修改,以确定结构尺寸。这种传统的设计方法不是所有方案中最优的一个。而借助于计算机的优化设计可达到在所有方案中选取其中一个最好的方案,以期达到最佳的设计目标。例如:重量、成本、性能、承载能力等等。因此,优化设计圆柱齿轮减速器势在必行[1]。

2 建立数学模型

2.1 已知参数

某二级斜齿圆柱齿轮减速器(见图1),高速级输入功率P1=6.2kW,转速n1=1450r/min,总传动比i=31.5,齿轮齿宽系数ψa=0.4,大齿轮45号钢正火187~207HB,小齿轮材料45号钢调质228~255HB,工作寿命10年以上。要求按照总中心距a∑最小来确定齿轮传动方案。

2.2 选取设计变量

减速器的总中心距a∑计算公式为:

式(1)中:mn1,mn2分别是高速级和低速级齿轮副的模数;Z1,Z3分别是高速级和低速级小齿轮齿数;i1为高速级传动比,i2=31.5/i1;β为齿轮副螺旋角。

从式(1)中可以发现计算中心距涉及的独立参数有mn1、mn2、Z1、Z3、i1、β,因此取设计变量为:

2.3 建立目标函数

减速器总中心距a∑最小的目标函数为:

2.4 确定约束条件[2]

(1)边界约束

根据传递功率与转速估计高速级和低速级齿轮副模数的范围:2≤mn1≤5;3≤mn2≤6;综合考虑传动平稳性,轴向力不可太大,须满足短期过载,高速级与低速级大齿轮浸油深度大致相近,轴齿轮的分度圆尺寸不能太小等因素,估计两级传动大齿轮的齿数范围:14≤Z1≤22;16≤Z3≤22;高速级传动比范围取:5.8≤i1≤7;齿轮副螺旋角范围取:8°≤β≤15°。由此建立的12个不等式约束如下:

g1(X)=2-x1≤0(高速级齿轮副模数的下限);

g2(X)=x1-5≤0(高速级齿轮副模数的上限);

g3(X)=3.5-x2≤0(低速级齿轮副模数的下限);

g4(X)=x2-6≤0(低速级齿轮副模数的上限);

g5(X)=14-x3≤0(高速级小齿轮齿数的下限);

g6(X)=x3-22≤0(高速级小齿轮齿数的上限);

g7(X)=16-x4≤0(低速级小齿轮齿数的下限);

g8(X)=x4-22≤0(低速级小齿轮齿数的上限);

g9(X)=5.8-x5≤0(高速级传动比的下限);

g10(X)=x5-7≤0(高速级传动比的上限);

g11(X)=8-x6≤0(齿轮副螺旋角的下限);

g12(X)=x6-15≤0(齿轮副螺旋角的上限)。

(2)性能约束

由齿面接触强度σH与齿根弯曲强度σF应小于其许用值确定的约束条件为:σH≤[σ]H;σF≤[σ]F。根据齿轮材料与热处理规范,得到齿面许用接触应力[σ]H=518.75MPa,齿根许用弯曲应力[σF]1.3=153.5MPa和[σF]2.4=141.6MPa。根据传递功率和转速,在齿轮强度计算条件中代入有关数据:高速轴转矩T1=41690N·mm,中间轴转矩T2=40440i1N·mm,高速轴和低速轴载荷系数K1=1.225和K2=1.204。由此建立如下几个不等式约束:

g13(X)=cos3x6-3.079×10-6x13x33x5≤0(高速级齿轮接触强度条件);

g14(X)=x52cos3x6-1.071×10-4x23x43≤0(低速级齿轮接触强度条件);

g15(X)=cos2x6-9.939×10-5(1+x5)x13x32≤0(高速级大齿轮弯曲强度条件);

g16(X)=x52cos2x6-1.076×10-4(31.5+x5)x23x42≤0(低速级大齿轮弯曲强度条件)。

(3)按高速级大齿轮与低速轴不发生干涉而确定的约束条件为:a2-E-da2/2≥0。

其中:E为低速轴轴线与高速级大齿轮齿顶圆之间的距离;da2为高速级大齿轮的齿顶圆直径。由此建立如下不等式约束:

3 优化结果处理

由于模型类型是非线性规划问题,本文采用利用MATLAB工具箱中的非线性规划函数fmincon,编出目标函数与约束函数的子程序后,输入原始数据,便可在计算机上寻优计算,输出最优设计参数,由于篇幅所限,计算程序及框图略[3]。优化设计计算结果经检验,最优点位于性能约束g1(x)、g2(x)、和边界约束g6(x)、g12(x)、g14(x)、g16(x)的交集上[4]。

mn1,mn2高速级和低速级齿轮副模数按照规范圆整为mn1=2mm和mn2=4mm;高速级小齿轮齿数圆整为整数Z1=19,根据高速级传动比i1=5.8,则高速级大齿轮齿数Z2=i1Z1=110;根据低速级传动比,则高速级大齿轮齿数为Z4=i2Z3=87。

减速器总中心距:

如果将减速器总中心距圆整为a∑=340mm,则齿轮副螺旋角调整为β=9.838°。

4 结束语

(1)本设计优化前,按二级圆柱齿轮减速器中心距推荐值圆整,优化前圆整应为a∑=500mm,用多目标优化方法进行优化设计后a∑=340mm。经计算中心距缩小了32%。使减速器的结构更紧凑,体积更小,重量更轻,可见优化结果是明显的。

(2)由于优化设计一般多在完成初始设计之后进行,进而获得优化结果,满足了齿轮传动的刚度、强度和使用寿命的要求。

(3)对于工程实践中的许多优化问题,尤其是结构参数优化问题,用MATLAB的优化工具箱来求解,设计人员可以把精力集中在问题本身,而不用去寻找或编制优化程序,提高了设计效率,获得了良好的优化结果。

摘要：以减小中心距作为齿轮减速器优化设计的目标,给出了优化设计模型及约束条件,利用MATLAB为优化工具,大大简化优化过程,提高了设计效率。

关键词：减速器,优化设计,MATLAB,中心距

参考文献

[1]王风歧.现代设计方法[M].天津:天津大学出版社,2004.

[2]孙靖明.机械优化设计[M].北京:机械工业出版社,2004.