畢業(yè)論文--基于matlab優(yōu)化工具箱的行星齒輪減速器的實體設(shè)計

1、 1基于 MATLAB 優(yōu)化工具箱的行星齒輪減速器的實體設(shè)計摘 要： 要：行星齒輪減速器具有承載能力大、傳動比大、體積小、重量輕、效率高等特點，被廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)。行星齒輪減速器為定型產(chǎn)品，傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法往往設(shè)計過程周期長，重復(fù)勞動多，不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)和市場競爭的需要，正逐步被優(yōu)化設(shè)計方法所取代。優(yōu)化設(shè)計是將最優(yōu)化理論和計算技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計領(lǐng)域，從眾多可行的設(shè)計方案中尋找出最佳的設(shè)計方案，為工程設(shè)計提供了一種重要的設(shè)計方法。M

2、ATLAB 優(yōu)化工具箱具有編程工作量小、語法符合工程設(shè)計要求的特點，大大減少設(shè)計工作量，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。本文將利用優(yōu)化工具箱以重量最輕為目標(biāo)函數(shù)對某行星齒輪減速器進(jìn)行快速優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)初始計算的結(jié)果再使用 Pro/E 軟件完成減速器的實體建模，同時生成能夠用于實際生產(chǎn)的工程圖紙。與原設(shè)計方案相比，取得了良好的優(yōu)化效果。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：行星減速器、優(yōu)化設(shè)計、MATLAB、實體設(shè)計1 前言減速器是一種在原動機與工作機之間用來降低轉(zhuǎn)速的

3、獨立傳動裝置[1]，其主要功能是降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，以便帶動大扭矩的機械，在現(xiàn)代機械中應(yīng)用很廣。按減速器的傳動結(jié)構(gòu)特點可分為四大類：圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器。其中行星齒輪減速器傳動效率高，傳動比范圍廣，傳動功率可從 10W 到60000KW[2]。與普通定軸減速器相比，當(dāng)他們的材料和機械性能、制造精度、工作條件等均相同時，前者具有承載能力大、傳動比大、體積小、重量輕、效率高等特點，被廣泛應(yīng)用于汽車、起重

4、、冶金、礦山等領(lǐng)域，行星齒輪減速器也因此成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點[3]。2 行星減速器簡介行星齒輪減速器是指其齒輪傳動形式為行星齒輪傳動的裝置。當(dāng)齒輪系運轉(zhuǎn)時，如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn)，即在該齒輪中，至少具有一個作行星運動的齒輪，這中傳動形式即為行星齒輪傳動[4]。如圖 2.1 為行星減速器的運動簡圖[5]：2.1 行星減速器的分類3即用幾個完全相同的行星輪均勻的分布

5、在中心輪圓周來共同分擔(dān)載荷，并且合理的應(yīng)用了內(nèi)嚙合，充分的利用了空間體積，從而縮小了徑、軸向尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，而承載能力又高。因此在相同功率和傳動比條件下，可使其外廓尺寸和重量只為普通齒輪傳動的 1/2 到1/6。(2) 傳動效率高。行星齒輪傳動由于采用了對稱的分流傳動結(jié)構(gòu)，使作用于中心輪和行星架等主要軸承上的作用力互相平衡，又利于提高傳動效率。在傳動類型選擇合適、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下其效率可達(dá) 0.97 到 0.990。(3) 傳動比

6、大。適當(dāng)選擇傳動類型和齒輪齒數(shù)，便可利用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在不作為動為傳動而主要用以傳動運動的行星機構(gòu)重，其傳動比可達(dá)到幾千。(4) 運動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強。由于采用數(shù)個相同的行星輪，均勻分布與中心輪周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。同時，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抗沖擊和震動的能力較強，工作較可靠。由于行星齒輪傳動具有上述突出的優(yōu)點，故目前行星齒輪減速器不僅適用于高速大功率，而

7、且在低速大扭矩設(shè)備上也推廣采用，目前一般廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)[6]。2.3 行星齒輪減速器的發(fā)展概況2.3.1 2.3.1 行星齒輪減速器發(fā)展?fàn)顩r 行星齒輪減速器發(fā)展?fàn)顩r1880 年行星齒輪傳動裝置第一個在德國出現(xiàn)，19 世紀(jì)以來，隨著機械行業(yè)特別是汽車和飛機工業(yè)的發(fā)展，對行星齒輪傳動的發(fā)展有很大的影響。20 世紀(jì)初期，高速大功率和低速重載行星減速器以在德國和日本一些大公司批量生產(chǎn)。世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本、德國、英國、美國和俄羅斯

8、等，對行星齒輪傳動的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能，傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。20 世紀(jì)末的 20 多年，隨著世界齒輪技術(shù)快速發(fā)展，減速器產(chǎn)品也有了很大的發(fā)展，并逐漸發(fā)展成小型化、高精度化和多系列化[4]。技術(shù)的發(fā)展引起世界各國的關(guān)注，新技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在：(1)承載能力

9、又大幅度提高；(2)模塊化設(shè)計方面作了新的努力；(3)進(jìn)一步采取降噪措施；(4)ISO 開始著手制訂減速器的技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)；(5)工況系數(shù)和熱功率的新變化及新計算[7]。行星齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自 20 世紀(jì) 60年代以來，我國才開始對行星齒輪傳動進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。20 世紀(jì) 70年代制定了 NGW 型漸開線行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)系列 JB 1799 -1976 0 一些專業(yè)定點廠已成批