圆柱齿轮减速器可靠性优化设计与实体造型_龚小平.pdf

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1、2011年工程图学学报2011第5期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.5圆柱齿轮减速器可靠性优化设计与实体造型龚小平，蒋娟娜，刘毅静（空军工程大学理学院，陕西西安710051）摘要：考虑应力和强度的随机性，运用机械优化设计理论，按给定的可靠度作为齿面接触和齿根弯曲疲劳强度约束条件，建立单级斜齿圆柱齿轮减速器多目标可靠性优化设计数学模型，以确定齿轮传动参数。应用SolidWorks软件进行减速器实体造型设计并利用COSMOSMotion插件实现了运动仿真，探讨了减速器计算机辅助设计实用可行的新方法。关键词：圆柱齿轮减速器；可靠性；优化设计；实体造型；运

2、动仿真中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1003-0158(2011)05-0010-06ReliabilityOptimizationDesignandSolidModelingofCylinderGearSpeedReducerGONGXiao-ping,JIANGJuan-na,LIUYi-jing(Thescienceinstitute,AirForceEngineeringUniversity,Xi’anShannxi710051,China)Abstract:Takingtherandomnessofthestressandstrengthintocon

3、sideration,regardingthegivenreliabilitiesofthetoothcontactandtherootbendingfatiguestrengthasconstraintsandapplyingthemechanicaloptimizationdesigntheory,amulti-objectivereliabilityoptimizationmodelofsingle-gradehelicalgearspeedreducerisbuilttodeterminetheparametersofthegearmechanism.Thesolidm

4、odelofthegearspeedreducerisestablishedbytheSolidWorkssoftwareanditsmotionsimulationisrealizedbytheCOSMOSMotionplug-in,whichprovidesapracticalandfeasibleapproachtodesignthegearspeedreducersbythecomputer-aidedmethod.Keywords:cylindergearspeedreducer;reliability;optimizationdesign;solidmodeling

5、;motionsimulation减速器是原动机与工作机之间独立的闭式计方法是根据设计任务书先进行拟定传动简图传动装置，因其效率高、可靠性高、工作寿命长和运动参数计算，以确定减速器的传递功率P、和维护简便而在机械装备中得到广泛的应用。圆输入轴转速n1、齿数比（传动比）u、转矩M和柱齿轮减速器设计也是高等工科院校本、专科机传动效率η等参数；其次进行齿轮传动强度计算械设计课程设计常选的设计题目之一。常规的设以确定齿轮传动参数和减速器主要尺寸；然后进收稿日期：2009-10-27作者简介：龚小平（1957-），男，陕西城固人，教授，硕士，主要研究方向为工程图学与机械设计方法。第5期龚

6、小平等：圆柱齿轮减速器可靠性优化设计与实体造型·11·行减速器结构设计（包括轴系零件强度和寿命的轮传动的端面啮合角；相应计算），手工或用绘图软件（如AutoCAD）KV——动载荷系数。绘制减速器平面装配图和主要零件工作图等。运为提高齿轮传动的接触疲劳强度，应设法增用机械优化设计方法进行圆柱齿轮减速器优化大其承载能力系数ϕ(X)，也就是应使1/ϕ(X)尽可设计，无论对减轻减速器体积和重量还是提高其能小，故取承载能力均有着积极的意义。此外，考虑到齿面1f()X=（2）2接触应力σH和齿面接触疲劳强度δH、齿根弯曲应ϕ()X力σF和齿根弯曲疲劳强度δF均为随机变量，呈某（3）统一目标

7、函数f(X)种分布状态，使得随机变量σH与δH、σF与δF之采用目标规划法，先分别求出各分目标函数**间有可能发生严重“干涉”，使得按常规设计方的最优值f1(X)和f2(X)，然后根据设计的总体要(0)(0)法或一般优化设计方法所设计的传动方案亦有求，作适当调整，制定出理想值f和f，则12可能具有较高的“失效”概率。若将齿轮传动的统一目标函数f(X)为强度可靠度作为其强度约束条件，则优化计算后(0)22(0)⎡ffff()XX−−⎤⎡()⎤1122所得的结果更能贴近工程实际。在取得齿轮传动f