基于MATLAB的液压钻机减速器多目标优化设计.pdf

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1、2012年第39卷第3期探矿工程(岩土钻掘工程)23基于MATLAB的液压钻机减速器多目标优化设计陆惠明(浙江杭钻机械制造股份有限公司，浙江杭州310020)摘要：介绍了利用MATLAB计算软件对液压钻机减速器优化设计的方法，即在保证其总传动比和承载能力下，以其齿轮中心距最小、齿宽最小为多目标，得到合理的液压钻机减速器参数。经优化后的齿轮比原没计目标值减少4．56％，中心距减少5．94％。关键词：液压钻机；减速器；多日标优化；MATLAB中图分类号：P634．31文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)03—0023—04Multi-objectiveOptimization

2、DesignBasedonMATLABofHydraulicDrillGearReducer／LUHui—ming(ZhejiangHangzhouDrillingMachineManufactoryCo．，Ltd．，HangzhouZhejiang310020，China)Abstract：ThepaperintroducedthecalculationmethodforoptimizationdesignofhydraulicdrillgearreducerbyMATIABsoftware：withtheassuranceofoverallgearratioandbearingcapa

3、city，takingtheminimumgearcenterdistanceandtheminimumgearthicknessasmulti—objective，reasonableparametersofhydraulicdrillgearreducerwereobtained．Thegearnumberandthecenterdistancewerereducedby4．56％and5．94％respectivelyafteroptimization．Keywords：hydraulicdrill；reducer；multi—objectiveoptimization；MATLAB

4、0引言减速器是全液压钻机驱动钻杆回转钻进的一个关键部件，其性能的好坏决定了钻机能否适应钻孔的需要。以往液压钻机减速器的传统设计是按照减速器设计规范进行试凑的方法设计的，其方法要做到最优化的程度，要耗费大量的时间和人力。所以设计的减速器大部分往往体积过大，过于笨重。ZDY4000型液压钻机减速器是以液压马达为动力，经两级齿轮减速，带动主轴和液压卡盘夹持钻杆作回转运动。本文以该钻机减速器为例，在保证图1ZDY4000型液压钻机减速器传动原理图其总传动比和承载能力下，以其齿轮中心距最小、齿宽最小为多目标，利用MATLAB计算软件，对其二2减速器的优化数学模型级齿轮传动进行参数优化设计。2．1建立

5、多目标优化设计的数学模型2．1．1设计变量的建立1ZDY4000型液压钻机减速器的主要参数齿轮体积越小、几何尺寸越小、质量越轻，则转图1为ZDY4000型液压钻机减速器传动原理动惯量越小，圆周速度越小，从而动载荷减少，使传图。动更为平稳。以齿轮传动系统外廓所占体积最小为液压马达输出参数：转矩T=118～552N·m，优化目标，并将其体积最小分解为齿轮中心距最小转速n=546～2058r／min，减速器传动比i8．4，使和齿宽最小双目标函数，以适应设计中对径向和轴用寿命72000h。传动比允许误差为0．5％。齿轮向尺寸的要求。其设计目标是多级齿轮传动的一种材料为20CrMnTi，齿轮热处理渗

6、碳淬火，由文献[1]设计准则。所以设计变量齿轮模数m、齿轮齿数Z、查得，orH¨=1300～1650MPa，orFE=620～1040齿轮传动比i是影响齿轮体积大小、影响齿轮中心MPa。距大小的主要因素。即：收稿日期：201l一11～24作者简介：陆惠明(1959一)，男(汉族)，浙江绍兴人，浙江杭钻机械制造股份有限公司工程师，机械专业，从事钻探设备研发及试验工作，浙江省杭州市凯旋路445号浙江物产国际广场29楼。探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第3期’一J⋯I⋯1一d／·u／／．一‘0=1+0，d1uHP1luHP⋯．’=0．5ml(zl厶5m2z3主．、+0．5mz’：m；二

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