海工平台提升齿轮箱传动比优化设计.pdf

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1、第31卷第4期中国海洋平台V01．3lNo．42016年08月CHINA0FFSHOREPLATFORMAug．，2016文章编号：1001—4500(2016)04_0001一06海工平台提升齿轮箱传动比优化设计许登科1，(1．湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭曹科名'彭锐涛1，胡云波2411105；2．湖南南方宇航高精传动有限公司，湖南株洲412002)摘要：介绍了海洋辅助平台齿轮箱的作用，以海工平台提升齿轮箱的传动比作为优化对象，研究如何使其结构更为紧凑，成本更低。通过推导公式，得到了内齿圈的体积和直径的表达式，并将其作为目标函数，建立数学模型，运用MATLAB软件缡程对其

2、进行优化。结果表明，该优化方法是可行的，这种方法不仅简化了设计计算过程，提高了工作效率，为设计工作者提供了方便，而且使得产品结构更为紧凑，减少成本，且可以用于实际生产中。关键词：海工平台；提升齿轮箱；传动比；优化设计中图分类号：P75文献标识码：AOptimalDesignoftheTransmissionRatioLiftingGearboxofOffshorePlatformXUDeng-kel，CAOKe—min92，PENGRui—ta01，HUYun-b02(1．SchoolofMechanicalEngineering，XiangtanUniversity，Hun

3、anXiangtan411105，China；2．AVICHunanNanfangAviationIndustryCo．，Ltd，HunanZhuzhou412002)Abstr舵t：Thefuctionoftheauxiliaryoffshoreplatformgearboxwasintroduced．Andthetransmissionratioofliftinggearboxoftheoffshoreplatformwastakenasoptimizationob—ject，andinordertomakethestructuremorecompact，lesscost

4、ly．Bydeducedformulatoob—taintheexpressionofthev01umeandthediameteroftheringgearastheobjectivefunction．ThemathematicalmodelwassetupusingMATLABsoftware．Theresultsshowthatthemethodisfeasible，thismethodsimplifiesthedesignandcalculationprocess，improvestheworkingefficiency，forprovideaconvenientde

5、signworkers．Keywords：offshoreplatform；liftinggearbox；transmissionratio；optimaldesign0引言随着近些年油气资源的开发重点由陆地转向海洋，海洋能源的开采已成为一个热门的方向。海洋平台是用于海上油气资源勘探和开发的移动式平台、固定式平台的统称，利用海洋平台可以在海上进行钻井、采油、观测、集运、施工等活动。最初，海洋辅助平台的造船厂大致分布在美国、欧洲和其他国家地区，随着中国、印度及东南亚国家成本优势逐渐凸显，海洋工程领域的发展迅速，现已成为海洋工程的主要生产地[1]。提升式海洋辅助平台的升降系统大致

6、分为齿轮齿条式和液压油缸顶升式。由于海洋平台的工作环境较为恶劣，因此其安全性成为第一个考量的因素。同时由于空间的原因，新设计的海洋平台一般选择齿轮齿条收稿日期：2015—12—21基金项目：湖南省科技重大专项(2012FJl002)，湖南省战略新兴产业项目(2014GKl029)。作者简介：许登科(1989一)，男，硕士研究生。·2·中国海洋平台第31卷第4期升降的方式。齿轮齿条系统是在平台的桩腿上设置几根齿条，对应的齿条上设置几个小齿轮，而海洋辅助平台提升齿轮箱是用来传递桩边马达(输入级)和齿轮齿条(输出级)之间的运动和提升力，为提升式海洋平台齿轮齿条升降系统进行减速增扭的

7、传动装置，最后通过小齿轮带动平台的升降。海洋平台产品的设计思路是在追求产品可靠性的基础上，力求达到平台空间更为合理的配置。目前，国内对海洋平台提升齿轮箱的优化设计还相对较少，而传动比的优化分配是多级行星齿轮减速器优化设计的关键。行星齿轮减速器具有减速比大、效率高、结构紧凑、可靠性高、平稳性好等特点而被广泛的作为一种常用的减速传动装置。现有一些对减速器优化设计[2-7]的研究多针对于两级行星轮系传动比较小的齿轮箱，而对齿轮箱传动比较大的研究却较少，下文将介绍一种三级行星齿轮减速器传动比优化分配系统。1提升