齒輪減速器科技論文
齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的齒輪減速器科技論文，希望你們喜歡。
齒輪減速器科技論文篇一
一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
[摘 要]齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問國外的減速器以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢減速器工作可靠性好使用壽命長。
[關(guān)鍵詞]圓柱齒輪;減速器;設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TH132.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2015)22-0318-01
一、概述
減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪―蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置;在少數(shù)場合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。減速器類型很多，按傳動(dòng)級(jí)數(shù)主要分為：單級(jí)、二級(jí)、多級(jí);按傳動(dòng)件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。
二、一級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)主要為一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算，鍵的選擇及強(qiáng)度校核，潤滑油及潤滑方式的選擇，密封方式的選擇以及聯(lián)軸器型號(hào)的選擇。箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個(gè)零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng)，并且滿足強(qiáng)度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機(jī)器。箱體(蓋)的材料：由于本課題所設(shè)計(jì)的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因?yàn)殍T造的減速箱剛性好，易得到美觀的外形，易切削，適應(yīng)于成批生產(chǎn)箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算。
三、減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
(一)接觸承載能力
如圖1所示。一對(duì)變位齒輪傳動(dòng)的接觸承載能力可用只與嚙合參數(shù)有關(guān)的接觸承載能力系數(shù)φ表示，其函數(shù)形式為(圖1)：
式中：a'―嚙合中心距;u―齒數(shù)比;β―分度圓螺旋角;αt―端面壓力角;α't―端面嚙合角;Kv―動(dòng)載系數(shù);Kv=1+0.07vz1/100;v―齒輪圓周速度;z1―小齒輪齒數(shù)。
由上式可知，齒輪的接觸承載能力系數(shù)φ僅與u、 β、α't有關(guān)，當(dāng)嚙合中心距a'和模數(shù)m已定時(shí)，端面嚙合角α't的表達(dá)式為：cosα't= z1+z2z1+z2+2yt cosα t 式中：yt―中心距分離系數(shù)，yt(a'-a)/m;a―標(biāo)準(zhǔn)中心距。
(二)設(shè)計(jì)變量的確定
將影響齒輪接觸承載能力系數(shù)的獨(dú)立參數(shù)列為設(shè)計(jì)變量，即： x=[x1x2x3x4]T=[u1βyt1yt2]T 式中：u1―高速級(jí)的齒數(shù)比;yt1，yt2―分別為高速級(jí)和低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的中心距分離系數(shù)。
(三)目標(biāo)函數(shù)的確定
該問題要求提高高速級(jí)和低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的承載能力，同時(shí)要求兩級(jí)傳動(dòng)達(dá)到等強(qiáng)度，所以這是一個(gè)具有三個(gè)指標(biāo)的多目標(biāo)函數(shù)問題?？梢詫⒏咚偌?jí)和低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的承載能力系數(shù)轉(zhuǎn)化為第一、二個(gè)分目標(biāo)函數(shù)：
四、MATLAB優(yōu)化理論與程序設(shè)計(jì)
非線性規(guī)劃的一個(gè)重要理論是1951年Kuhn-Tucker最優(yōu)條件(簡稱KT條件)的建立。與線性規(guī)劃相比，非線性規(guī)劃軟件還不夠完善. 但是已有大量求解非線性規(guī)劃問題的軟件。LANCELOT是由Conn、Gould和Toint研制的解大規(guī)模最優(yōu)化問題的軟件包， 適合求解無約束最優(yōu)化、非線性最小二乘、邊界約束最優(yōu)化和一般約束最優(yōu)化問題。這個(gè)軟件的基本思想是利用增廣Lagrange函數(shù)來處理約束條件， 在每步迭代中解一個(gè)邊界約束優(yōu)化子問題， 其所用的方法結(jié)合信賴域和投影梯度等技術(shù).MINPACK是美國Argonne國家實(shí)驗(yàn)室研制的軟件包，適合求解非線性方程組和非線性最小二乘問題， 所用的基本方法是阻尼最小二乘法。PROCNLP是SAS軟件公司研制的SAS商業(yè)軟件中OR模塊的一個(gè)程序，這個(gè)程序適合求解無約束最優(yōu)化、非線性最小二乘、線性約束最優(yōu)化、二次規(guī)劃和一般約束最優(yōu)化問題.TENMIN是Schnabel等研制的解中小規(guī)模問題的張量方法軟件.現(xiàn)在有成熟的解非線性最優(yōu)化問題的軟件有：Lingo，CONOPT(非線性規(guī)劃)，DOT(優(yōu)化設(shè)計(jì)工具箱)，Excel and Quattro Pro Solvers(線性，整數(shù)和非線性規(guī)劃)，F(xiàn)SQP(非線性規(guī)劃和極小極大問題)，GRG2(非線性規(guī)劃)， LBFGS(有限儲(chǔ)存法)，LINDO(線性、二次和混合整數(shù)規(guī)劃)，LSSOL(最小二乘和二次規(guī)劃)，MINOS(線性和非線性規(guī)劃)，NLPJOB(非線性多目標(biāo)規(guī)劃)， OPTPACK(約束和無約束最優(yōu)化)，PETS(解非線性方程組和無約束問題的并行算法)，QPOPT(線性和二次規(guī)劃)，SQOPT(大規(guī)模線性和凸二次規(guī)劃)，SNOPT(大規(guī)模線性、二次和非線性規(guī)劃)，SPRNLP(稀疏最小二乘，稀疏和稠密非線性規(guī)劃)，SYSFIT(非線性方程組的參數(shù)估計(jì))，TENSOLVE(非線性方程組和最小二乘)， VE10(非線性最小二乘)等。
五、利用MATLAB優(yōu)化工具箱求解
利用MATLAB優(yōu)化工具箱來求解最優(yōu)化問題，可以節(jié)省編制優(yōu)化程序的時(shí)間。在用此工具箱解優(yōu)化問題時(shí)，我們只需利用文件編輯器來編寫目標(biāo)函數(shù)及約束函數(shù)的M文件，然后調(diào)用相應(yīng)的優(yōu)化函數(shù)，系統(tǒng)即可自動(dòng)運(yùn)行求出最優(yōu)解，對(duì)于無約束的優(yōu)化問題只需在命令窗口中輸入相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)及初值，直接調(diào)用相應(yīng)函數(shù)即可。MATLAB工具箱還提供給我們各種形式的輸出結(jié)果。如我們將options設(shè)置為1時(shí)，就可以以表格的形式輸出優(yōu)化結(jié)果，其中包含了迭代次數(shù)、各個(gè)迭代階段的函數(shù)值等。利用option參數(shù)還可以實(shí)現(xiàn)選擇主要算法、選擇搜索方向算法、控制有限微分梯度計(jì)算中變量x擾動(dòng)的水平等功能。
結(jié)束語
程序設(shè)計(jì)的原則和選擇設(shè)計(jì)步驟與一級(jí)減速器的設(shè)計(jì)順序相同，并對(duì)強(qiáng)度公式作了嚴(yán)格的比較，加以挑選，對(duì)多數(shù)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計(jì)的程序比較靈活，可根據(jù)需要進(jìn)行變動(dòng)設(shè)計(jì)變量，優(yōu)化后可明顯提高承載能力。此程序可根據(jù)實(shí)際情況變動(dòng)設(shè)計(jì)變量，除用一級(jí)、還可用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)直齒、斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
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齒輪減速器科技論文篇二
圓柱齒輪減速器噪音淺析
前言:減速器的噪聲是由于在它運(yùn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)內(nèi)齒輪嚙合產(chǎn)生周期性的交變力對(duì)軸承、箱體的作用而引起的發(fā)生振動(dòng)。評(píng)定圓柱齒輪減速器(以上簡稱減速器)質(zhì)量水平的主要標(biāo)準(zhǔn)就是它的噪聲值。隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的國際化，國家對(duì)減速器的噪聲值作出了更加嚴(yán)格的限定，這就要求對(duì)減速器的噪聲控制進(jìn)行研究。
一、減速器中齒輪加工對(duì)減速器噪聲的影響
(一)齒輪加工誤差對(duì)噪聲的影響。減小與控制齒輪噪聲是降低減速器噪聲的根本。為了降低齒輪噪聲，需從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪精度兩方面來考慮。
1、低噪聲齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)噪聲的影響是很重要的，理想的設(shè)計(jì)是：盡量提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，選擇較大的變位系數(shù)與適當(dāng)?shù)穆菪?，使嚙合系?shù)加大，從而達(dá)到降低噪音的目的。
2、齒輪制造精度對(duì)噪聲的影響。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列減速器來說，齒輪的制造精度決定著它的噪聲值。減速器齒輪的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩，因此對(duì)它的齒輪制造精度要求，其工作平穩(wěn)性等級(jí)是主要的。具有較高工作平穩(wěn)性等級(jí)的齒輪不僅本身的使用壽命長，而且傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)小，噪聲也就小，所以限制齒輪的工作平穩(wěn)性誤差是減少齒輪噪聲的關(guān)鍵。
(二)工作平穩(wěn)性精度對(duì)噪聲的影響。齒輪的工作平穩(wěn)性精度就是要求限制齒輪瞬時(shí)速比的變化，其誤差為齒輪每轉(zhuǎn)一周多次出現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差，它使齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生撞擊、振動(dòng)從而產(chǎn)生齒輪的噪聲，它是一種高頻的沖擊聲。對(duì)于一個(gè)齒輪來說影響工作平穩(wěn)性的因素是他的基節(jié)誤差和它的漸開線齒形誤差。
(三)齒輪的接觸精度對(duì)噪聲的影響。評(píng)定齒輪接觸精度的綜合指標(biāo)是接觸斑點(diǎn)，接觸不好的齒輪其噪聲必大。造成齒輪接觸不理想的原因有：齒向誤差影響齒長方向接觸，基節(jié)偏差與齒形誤差影響齒高方向的接觸。
(四)齒輪的運(yùn)動(dòng)精度對(duì)噪聲的影響。齒輪的運(yùn)動(dòng)精度是指傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，即齒輪每轉(zhuǎn)一周的轉(zhuǎn)角誤差最大誤差值不能超過一定限度。由于齒輪運(yùn)動(dòng)精度是大周期性(齒輪旋轉(zhuǎn)一周)誤差，而由齒輪齒圈徑向跳動(dòng)在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的周杰累計(jì)誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪聲，但當(dāng)周節(jié)累計(jì)誤差增大時(shí)，將造成齒輪嚙合沖擊及角速度的變動(dòng)，此時(shí)噪聲明顯增大并發(fā)出“隆隆”聲。
(五)輪體偏心偏重對(duì)噪聲的影響。輪體偏心偏重的齒輪在嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不平衡的離心力，它是一種交變應(yīng)力，會(huì)引起輪系的振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，因此對(duì)輪體進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡檢測是必要的環(huán)節(jié)。
二、減速器箱體孔加工精度對(duì)噪聲的影響
箱體孔的加工精度對(duì)減速器的噪聲有著突出的影響?？椎木仁侵缚讖降木?，中心矩的誤差，各孔中心線的平行度與傾斜度。生產(chǎn)實(shí)踐中我們體會(huì)到軸承外圈與減速器箱體孔的配合間隙影響著軸承噪聲，當(dāng)孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時(shí)，能夠降低軸承對(duì)整機(jī)的噪音影響。
三、裝配精度對(duì)噪聲的影響
裝配質(zhì)量對(duì)減速器噪聲控制有著直接的影響。因此在整機(jī)裝配中應(yīng)注意：①各級(jí)齒輪傳動(dòng)正常，保證嚙合側(cè)隙，齒面嚙合良好，注意定為零件(如軸套)的固定，避免齒輪端面的振擺等。②安裝軸承時(shí)要避免施加不當(dāng)?shù)那脫?，在軸承運(yùn)輸、裝配過程中避免碰撞等。③按要求對(duì)減速器傳動(dòng)部件的清洗，避免在裝配過程中對(duì)傳動(dòng)部件的磕碰。
結(jié)論：本文對(duì)減速機(jī)產(chǎn)生的噪音主要從制造精度和裝配精度兩方面進(jìn)行分析。隨著加工制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，先進(jìn)裝配工藝的開發(fā)實(shí)施，并嚴(yán)格執(zhí)行國家及國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一定能夠提高減速機(jī)的質(zhì)量。
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