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1、中国农业大学学报2000,5(2):92～95JournalofChinaAgriculturalUniversity①2K-H型行星齿轮减速器优化设计及其CAD系统李伟田竹友王泽林(中国农业大学机械工程学院)(北京机械工业学院)摘要讨论了行星齿轮减速器设计中的模糊优化因素,建立了优化数学模型,研究了CAD系统中基于特征的产品设计方法及装配图消隐技术。关键词行星齿轮减速器;优化设计;CAD系统分类号TP391172ResearchonDynamicCharacteristicsandCADSystemof2K-HPlanetaryGearDriveLiWeiTianZ
2、huyouWangZelin(CollegeofMachineryEngineering,CAU)(BeijingInstituteofMachinery)AbstractOptimizationdesignof2K2Hplanetarygearandthefuzzyfactorsinthedesignprocesswerestudied.Theoptimalmodelissetup.TheCADmethodorientedtothefeatureofproductdesignandanewtechnologyforremovinghiddenedgesintheas
3、semblydrawingswerepresentedalso.Keywords2K2Hplanetarygeardrive;CAD;optimizationdesign行星齿轮减速器的研究和应用在工业发达国家受到了广泛的重视,目前这种减速器正在向小型化、高精度化和多系列化发展。我国在减速器优化设计及其CAD系统研制方面与国外同类技术相比存在较大差距,目前车辆运输系统、航空航天机器人机构等所需的多种机械产品对减速器性能的要求不断提高,所以减速器的优化设计方法及其CAD系统的研制成为当前减速器设计的重要课题。2K2H型行星齿轮减速器CAD系统是针对北京行星齿轮减速器厂2
4、K2H减速器产品而开发研制的计算机辅助设计系统。该系统以原样机(仿国外产品设计,原设计资料缺乏)为基础,参照我国国情进行了进一步的开发,实现了减速器结构及部分零部件的优化设计,并建立了参数化绘图系统。12K-H型行星齿轮减速器CAD系统的功能框架该系统以AutoCADR14为平台,采用VC++510为编译器,以最通用的C++为编程语言。系统框图如图1,各模块功能为1)总体设计模块:确定减速器的类型、传动比分配等总体设计工作;2)优化设计模块:以最收稿日期:19991022①原机械部教育司科技基金资助项目②李伟,北京清华东路17号中国农业大学(东校区)70信箱,1000
5、83第2期李伟等:2K2H型行星齿轮减速器优化设计及其CAD系统93小体积为目标函数进行模糊优化设计;3)结构设计模块:设计各零件的结构形状和尺寸;4)动态演示模块:把优化设计出来的行星齿轮机构进行动态模拟,检查是否干涉及齿轮啮合情况;5)参数绘图模块:参数化绘制零件图和装配图;6)辅助设计模块:该模块由标准件库组成,供用户图1系统总体设计结构框图独立使用;7)文件管理模块:此模块能根据图形属性完成对图形的建库、存档、查询、修改、删除、显示等工作。22K2H型行星齿轮减速器的模糊优化设计211目标函数的建立图2所示为2K2H型行星齿轮减速器的机构示意图,优化目标是在传
6、动比i及承载能力一定的条件下,使体积最小。取太阳轮和行星轮作为体积目标函数,由于太阳轮和全部行星轮的体积之和能影响齿圈和整个机构的体积,所以选此项指标作为最优化设计的目标函数F(x)。根据文献[1]得222F(x)=0119635mz1b[4+(i-2)c]式中:m为齿轮模数;b为齿轮名义宽度,mm;z1为太阳轮齿数;c为行星齿轮个数。在给定传动比i及行星齿轮个数c=3的条件下,机构体积图2行星齿轮减速器主要取决于齿轮模数m,齿宽b及太阳轮齿数z1。机构示意图TT设X=[z1,b,m]=[x1,x2,x3],这样,目标函数就可写成2222F(x)=0119635x1x
7、2x3[4+(i-2)c]在设计的同时,各齿轮的齿数还应满足传动比条件,装配条件和同轴条件等。212约束条件21211齿轮接触疲劳强度条件这里主要考虑外啮合齿轮副,根据对钢制标准直齿圆柱齿轮接触强度的要求,由文献[1]得75093713g1(x)=1ö2-[R]H≤0x1x2(x3)-2式中:约束条件用gL(L=1,2,⋯,R)表示;[R]H为齿轮材料接触强度许用应力,Nõmm。21212齿轮弯曲强度条件取轮1计算,根据文献[2]得1482000yFySg2(x)=2-[R]F≤0x1x2x394中国农业大学学报2000年-2式中:[R]F为弯曲强度
