齒輪減速器科技論文
齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的齒輪減速器科技論文，希望你們喜歡。
齒輪減速器科技論文篇一
一級圓柱齒輪減速器設(shè)計
[摘 要]齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問國外的減速器以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢減速器工作可靠性好使用壽命長。
[關(guān)鍵詞]圓柱齒輪;減速器;設(shè)計
中圖分類號：TH132.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X(2015)22-0318-01
一、概述
減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪―蝸桿傳動所組成的獨(dú)立部件，常用在動力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動裝置;在少數(shù)場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。減速器類型很多，按傳動級數(shù)主要分為：單級、二級、多級;按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。
二、一級圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計主要為一級圓柱齒輪減速器的設(shè)計，軸的設(shè)計，滾動軸承的選擇及驗算，鍵的選擇及強(qiáng)度校核，潤滑油及潤滑方式的選擇，密封方式的選擇以及聯(lián)軸器型號的選擇。箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個零件，設(shè)計時應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng)，并且滿足強(qiáng)度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機(jī)器。箱體(蓋)的材料：由于本課題所設(shè)計的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因為鑄造的減速箱剛性好，易得到美觀的外形，易切削，適應(yīng)于成批生產(chǎn)箱體的設(shè)計計算。
三、減速器優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型
(一)接觸承載能力
如圖1所示。一對變位齒輪傳動的接觸承載能力可用只與嚙合參數(shù)有關(guān)的接觸承載能力系數(shù)φ表示，其函數(shù)形式為(圖1)：
式中：a'―嚙合中心距;u―齒數(shù)比;β―分度圓螺旋角;αt―端面壓力角;α't―端面嚙合角;Kv―動載系數(shù);Kv=1+0.07vz1/100;v―齒輪圓周速度;z1―小齒輪齒數(shù)。
由上式可知，齒輪的接觸承載能力系數(shù)φ僅與u、 β、α't有關(guān)，當(dāng)嚙合中心距a'和模數(shù)m已定時，端面嚙合角α't的表達(dá)式為：cosα't= z1+z2z1+z2+2yt cosα t 式中：yt―中心距分離系數(shù)，yt(a'-a)/m;a―標(biāo)準(zhǔn)中心距。
(二)設(shè)計變量的確定
將影響齒輪接觸承載能力系數(shù)的獨(dú)立參數(shù)列為設(shè)計變量，即： x=[x1x2x3x4]T=[u1βyt1yt2]T 式中：u1―高速級的齒數(shù)比;yt1，yt2―分別為高速級和低速級齒輪傳動的中心距分離系數(shù)。
(三)目標(biāo)函數(shù)的確定
該問題要求提高高速級和低速級齒輪傳動的承載能力，同時要求兩級傳動達(dá)到等強(qiáng)度，所以這是一個具有三個指標(biāo)的多目標(biāo)函數(shù)問題。可以將高速級和低速級齒輪傳動的承載能力系數(shù)轉(zhuǎn)化為第一、二個分目標(biāo)函數(shù)：
四、MATLAB優(yōu)化理論與程序設(shè)計
非線性規(guī)劃的一個重要理論是1951年Kuhn-Tucker最優(yōu)條件(簡稱KT條件)的建立。與線性規(guī)劃相比，非線性規(guī)劃軟件還不夠完善. 但是已有大量求解非線性規(guī)劃問題的軟件。LANCELOT是由Conn、Gould和Toint研制的解大規(guī)模最優(yōu)化問題的軟件包， 適合求解無約束最優(yōu)化、非線性最小二乘、邊界約束最優(yōu)化和一般約束最優(yōu)化問題。這個軟件的基本思想是利用增廣Lagrange函數(shù)來處理約束條件， 在每步迭代中解一個邊界約束優(yōu)化子問題， 其所用的方法結(jié)合信賴域和投影梯度等技術(shù).MINPACK是美國Argonne國家實驗室研制的軟件包，適合求解非線性方程組和非線性最小二乘問題， 所用的基本方法是阻尼最小二乘法。PROCNLP是SAS軟件公司研制的SAS商業(yè)軟件中OR模塊的一個程序，這個程序適合求解無約束最優(yōu)化、非線性最小二乘、線性約束最優(yōu)化、二次規(guī)劃和一般約束最優(yōu)化問題.TENMIN是Schnabel等研制的解中小規(guī)模問題的張量方法軟件.現(xiàn)在有成熟的解非線性最優(yōu)化問題的軟件有：Lingo，CONOPT(非線性規(guī)劃)，DOT(優(yōu)化設(shè)計工具箱)，Excel and Quattro Pro Solvers(線性，整數(shù)和非線性規(guī)劃)，F(xiàn)SQP(非線性規(guī)劃和極小極大問題)，GRG2(非線性規(guī)劃)， LBFGS(有限儲存法)，LINDO(線性、二次和混合整數(shù)規(guī)劃)，LSSOL(最小二乘和二次規(guī)劃)，MINOS(線性和非線性規(guī)劃)，NLPJOB(非線性多目標(biāo)規(guī)劃)， OPTPACK(約束和無約束最優(yōu)化)，PETS(解非線性方程組和無約束問題的并行算法)，QPOPT(線性和二次規(guī)劃)，SQOPT(大規(guī)模線性和凸二次規(guī)劃)，SNOPT(大規(guī)模線性、二次和非線性規(guī)劃)，SPRNLP(稀疏最小二乘，稀疏和稠密非線性規(guī)劃)，SYSFIT(非線性方程組的參數(shù)估計)，TENSOLVE(非線性方程組和最小二乘)， VE10(非線性最小二乘)等。
五、利用MATLAB優(yōu)化工具箱求解
利用MATLAB優(yōu)化工具箱來求解最優(yōu)化問題，可以節(jié)省編制優(yōu)化程序的時間。在用此工具箱解優(yōu)化問題時，我們只需利用文件編輯器來編寫目標(biāo)函數(shù)及約束函數(shù)的M文件，然后調(diào)用相應(yīng)的優(yōu)化函數(shù)，系統(tǒng)即可自動運(yùn)行求出最優(yōu)解，對于無約束的優(yōu)化問題只需在命令窗口中輸入相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)及初值，直接調(diào)用相應(yīng)函數(shù)即可。MATLAB工具箱還提供給我們各種形式的輸出結(jié)果。如我們將options設(shè)置為1時，就可以以表格的形式輸出優(yōu)化結(jié)果，其中包含了迭代次數(shù)、各個迭代階段的函數(shù)值等。利用option參數(shù)還可以實現(xiàn)選擇主要算法、選擇搜索方向算法、控制有限微分梯度計算中變量x擾動的水平等功能。
結(jié)束語
程序設(shè)計的原則和選擇設(shè)計步驟與一級減速器的設(shè)計順序相同，并對強(qiáng)度公式作了嚴(yán)格的比較，加以挑選，對多數(shù)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計的程序比較靈活，可根據(jù)需要進(jìn)行變動設(shè)計變量，優(yōu)化后可明顯提高承載能力。此程序可根據(jù)實際情況變動設(shè)計變量，除用一級、還可用二級標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)直齒、斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計。
參考文獻(xiàn)
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齒輪減速器科技論文篇二
圓柱齒輪減速器噪音淺析
前言:減速器的噪聲是由于在它運(yùn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)內(nèi)齒輪嚙合產(chǎn)生周期性的交變力對軸承、箱體的作用而引起的發(fā)生振動。評定圓柱齒輪減速器(以上簡稱減速器)質(zhì)量水平的主要標(biāo)準(zhǔn)就是它的噪聲值。隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的國際化，國家對減速器的噪聲值作出了更加嚴(yán)格的限定，這就要求對減速器的噪聲控制進(jìn)行研究。
一、減速器中齒輪加工對減速器噪聲的影響
(一)齒輪加工誤差對噪聲的影響。減小與控制齒輪噪聲是降低減速器噪聲的根本。為了降低齒輪噪聲，需從結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪精度兩方面來考慮。
1、低噪聲齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計對噪聲的影響是很重要的，理想的設(shè)計是：盡量提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，選擇較大的變位系數(shù)與適當(dāng)?shù)穆菪牵箛Ш舷禂?shù)加大，從而達(dá)到降低噪音的目的。
2、齒輪制造精度對噪聲的影響。對標(biāo)準(zhǔn)系列減速器來說，齒輪的制造精度決定著它的噪聲值。減速器齒輪的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩，因此對它的齒輪制造精度要求，其工作平穩(wěn)性等級是主要的。具有較高工作平穩(wěn)性等級的齒輪不僅本身的使用壽命長，而且傳動中的沖擊、振動小，噪聲也就小，所以限制齒輪的工作平穩(wěn)性誤差是減少齒輪噪聲的關(guān)鍵。
(二)工作平穩(wěn)性精度對噪聲的影響。齒輪的工作平穩(wěn)性精度就是要求限制齒輪瞬時速比的變化，其誤差為齒輪每轉(zhuǎn)一周多次出現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差，它使齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生撞擊、振動從而產(chǎn)生齒輪的噪聲，它是一種高頻的沖擊聲。對于一個齒輪來說影響工作平穩(wěn)性的因素是他的基節(jié)誤差和它的漸開線齒形誤差。
(三)齒輪的接觸精度對噪聲的影響。評定齒輪接觸精度的綜合指標(biāo)是接觸斑點(diǎn)，接觸不好的齒輪其噪聲必大。造成齒輪接觸不理想的原因有：齒向誤差影響齒長方向接觸，基節(jié)偏差與齒形誤差影響齒高方向的接觸。
(四)齒輪的運(yùn)動精度對噪聲的影響。齒輪的運(yùn)動精度是指傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性，即齒輪每轉(zhuǎn)一周的轉(zhuǎn)角誤差最大誤差值不能超過一定限度。由于齒輪運(yùn)動精度是大周期性(齒輪旋轉(zhuǎn)一周)誤差，而由齒輪齒圈徑向跳動在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的周杰累計誤差會產(chǎn)生低頻噪聲，但當(dāng)周節(jié)累計誤差增大時，將造成齒輪嚙合沖擊及角速度的變動，此時噪聲明顯增大并發(fā)出“隆隆”聲。
(五)輪體偏心偏重對噪聲的影響。輪體偏心偏重的齒輪在嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不平衡的離心力，它是一種交變應(yīng)力，會引起輪系的振動而產(chǎn)生噪聲，因此對輪體進(jìn)行動態(tài)平衡檢測是必要的環(huán)節(jié)。
二、減速器箱體孔加工精度對噪聲的影響
箱體孔的加工精度對減速器的噪聲有著突出的影響?？椎木仁侵缚讖降木?，中心矩的誤差，各孔中心線的平行度與傾斜度。生產(chǎn)實踐中我們體會到軸承外圈與減速器箱體孔的配合間隙影響著軸承噪聲，當(dāng)孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時，能夠降低軸承對整機(jī)的噪音影響。
三、裝配精度對噪聲的影響
裝配質(zhì)量對減速器噪聲控制有著直接的影響。因此在整機(jī)裝配中應(yīng)注意：①各級齒輪傳動正常，保證嚙合側(cè)隙，齒面嚙合良好，注意定為零件(如軸套)的固定，避免齒輪端面的振擺等。②安裝軸承時要避免施加不當(dāng)?shù)那脫簦谳S承運(yùn)輸、裝配過程中避免碰撞等。③按要求對減速器傳動部件的清洗，避免在裝配過程中對傳動部件的磕碰。
結(jié)論：本文對減速機(jī)產(chǎn)生的噪音主要從制造精度和裝配精度兩方面進(jìn)行分析。隨著加工制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，先進(jìn)裝配工藝的開發(fā)實施，并嚴(yán)格執(zhí)行國家及國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一定能夠提高減速機(jī)的質(zhì)量。
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