圆柱齿轮减速器优化设计

【摘 要】目前，国内生产的各种类型的圆柱齿轮减速器普遍存在体积大、重量大、承载能力低、成本高和使用寿命短等问题，与国际先进产品相比还有较大差距。本文对其进行优化设计，选择最佳参数，最终达到提高圆柱齿轮减速器承载能力、减轻重量和降低成本的目的。

【关键词】圆柱齿轮减速器；参数；承载能力；优化设计

0 前言

优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科，它将最优化原理与计算机应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。采用新的设计方法，人们可以从众多的设计方案中寻找出最佳的设计方案，从而大大提高设计的效率和质量。因此，优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各工业部门。

圆柱齿轮减速器是一种使用非常广泛的传动装置，由于国内生产的各种类型的圆柱齿轮减速器普遍存在体积大、重量大、承载能力低、成本高和使用寿命短等问题，可以利用现代设计理论对其进行优化设计。

1 优化原则与数学模型

减速器的优化设计一般是在给定功率P、齿数比u、输入转速n以及其它技术条件和要求下，找出一组使减速器的某项经济技术指标达到最优的设计参数。不同类型的减速器，选取的设计变量是不同的。对于展开式直齿圆柱齿轮减速器来说，设计变量可取齿轮齿数、模数、齿宽、螺旋角以及变位系数等。

根据减速器的工作条件和设计要求不同，目标函数也不同。当减速器的中心距没有要求时，可取减速器的最大尺寸最小或取重量最轻作为目标函数。设m为减速器壳体内零件的总质量，l为最大尺寸，则目标函数的形式为

减速器类型、结构形式不同，约束函数也不完全一样。但一般包括以下几方面的内容：

（1）边界约束：如最小模数，不根切的最小齿数，螺旋角，变位系数，齿宽系数的上、下界等的限制。

（2）性能约束：如接触强度、弯曲强度、总速比误差、过渡曲线不发生干涉重合度、齿顶厚等的限制。

2 单极圆柱齿轮减速器的优化设计

如图1所示：单极圆柱齿轮减速器的结构简图。已知齿数比为u，输入功率为P，主动齿轮转速为n1。

求在满足零件的强度和刚度条件下，使减速器体积最小的各项设计参数。

4 结束语

本文对减速器进行优化设计，在保证齿轮传动强度要求，给定中心距要求，及结构强度等要求下，以减速器体积最小为目标函数来建立优化数学模型，能有效的减少原材料的应用以及发挥材料的最优性能。

【参考文献】

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