基于MATLAB的中速磨煤机减速箱的优化设计.pdf

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1、研究与DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．07．016基于MATLAB的中速磨煤机减速箱的优化设计郭庆，龚九洲，吴运国，李涛(1．扬州I电力设备修造厂，江苏扬州225003；2冲国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016)摘要：以中速磨煤机减速箱为物理模型，建立了以体积最小为目标，以齿轮齿数、齿轮模数、齿轮齿宽为设计变量，以齿轮的强度要求等为约束条件的优化设计数学模型。将优化结果与原始方案对比，结果表明体积减少了原始方案的29％，达到了节省材料，结构紧凑的目的。关键词：行星齿轮减速箱；优化设计；传动比中

2、图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)07—0055—03OptimalDesignforReductionGearboxofMediumSpeedMillBasedonMATLABGUOQing，GONGJiu—zhou，WUYun—guo，LITao(1．YangzhouElectricPowerEquipmentManufactureFactory，Yangzhou225003，China；2．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，Chin

3、eseAcademyofSciences，Shenyangl10016，China)Abstract：Thereductiongearboxofmediumspeedmillisusedasphysicalmode1．Mathematicalmodelisestablishedwiththeminimumvolumeastheobjectivefunction，thenumberofteeth，thegearmodulusandthetoothwidthasthedesignvariables，thestrengthofthegearands0onasthec

4、onstraints．Theoptimizedresultsarecomparedwiththeoriginaldataandtheresultsshowthatthevolumeisreducedby29％，whichcaneconomizematerialandrealizecompactconfiguration．Keywords：planetarygearreducer；optimaldesign；transmissionratio0前言1优化设计数学模型火电厂的HP1003型中速磨煤机采用了HP1003型减速箱的运动简图如图2所示。KMP300型行星

5、齿轮减速箱。此减速箱主要是由其中，z、z2为伞齿轮的齿数；Z，、z4、Z5分别一对伞齿轮和一组行星轮系组成。中速磨煤机通为太阳轮、内齿圈、行星轮的齿数，行星轮个常情况下是立式布置，要求其减速箱在保证承载数为3。已知，输入功率P=520kW，输入转速力和使用寿命的前提下结构紧凑。因此，按最小980r／min，总传动比i=29．75，伞齿轮、太阳轮和体积为目标对减速箱进行最优化设计，不仅可缩行星轮的材料均为17CN。M。6，渗碳淬火处理，小体积，而且对减小质量、节约材料及降低成本HRC58～62；内齿圈的材料为34CN。M6，调质处等都是很有实效的，所以中速磨煤机

6、减速箱的优理。HB300～340。化设计对其整机设计具有重要意义。在优化过程1．1目标函数中，首先要对系统进行分析，建立分析模型，然减速箱主要由伞齿轮、太阳轮、行星轮、内后进行优化u。本文以最小体积作为目标函数，齿圈和行星支架等构成。其中伞齿轮、太阳轮、建立了优化设计数学模型。图1所示为建立优化行星轮及内齿圈的体积影响着整个行星减速箱的模型的具体过程。体积和尺寸。本设计以齿轮体积最小作为设计追国家863计划资助项目(编号：2009AA04Z203)收稿日期。叠羹叠与开发求的目标，其模型为：1．2设计变量F(=++++nVs=根据目标函数式，取齿轮齿数z广z、伞

7、齿轮"rrb,(D21+D22)／4+'rrbz[D23+(Z2一Z24)+中点法向模数m和齿宽b、行星轮系模数m和齿D25]／4=Trblm21(Z21+Z22)／4+Trb2m22宽b：这九个独立参数为设计变量，即：[Z23+3(Z4一Z)／4+9+20．25]／4(1)1，2，3，4，5，6，7，8，PC9r=[z1，，，，，ml，m2，bl，b21T1．3约束条件(1)传动比条件。通常传动比的误差范围在明确问题，确定设计对象要求和优化范围6％以内，即。一11<6％。二二二[二二二分析对象建立模型gl(PC)-=lZz(Z3+Z4)／Z-。-11<6％(

8、3)式(3)中，i。、i分别为优化前和