惩罚函数法二级圆柱齿轮减速器的优化设计说明书.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文1惩罚函数法二级圆柱齿轮减速器的优化设计目录1序言1.1选题的依据及意义.11.2研究概况及发展趋势.11.3减速器的主要类型.21.4减速器结构.41.5圆柱齿轮传动的特点.51.6机械零件优化设计概述.52二级圆柱齿轮减速器优化设计数学模型的创建2.1优化设计介绍.62.1.1优化设计的意义与发展.62.1.2优化设计方法的选择.82.1.3优化设计中主要术语概述.优化方法.设计变量.约束条件.目标函数.数学模型.112.2优化设计的步骤.122.2.1建立数学模型.122.2.2选择最优化算法.132.2.3程序设计.142.2.4计算机自动刷选最优设计方案.142.3优化设计与常规设计的比较.142.4原始数据及设计要求.152.5减速器轮传动类型的选择.152.6建立优化设计的数学模型.163采用惩罚函数法进行调优3.1惩罚函数法的简介.183.1.1内点惩罚函数法.19南昌航空大学科技学院学士学位论文23.1.2内点法的计算步骤.203.1.3外点惩罚函数法.203.1.4混合惩罚函数法.213.2二级圆柱齿轮减速器优化程序.214二级圆柱齿轮减速器的设计及计算4.1传动方案的选择.224.2电动机的选择.234.2.1型号的选择.234.2.2功率的选择.244.2.3转速的选择.244.3电动机型号的最终确定.254.4传动装置运动的计算和动力参数的确定.264.4.1各轴转速的计算.264.4.2各轴输入功率的确定.264.4.3各轴输入转矩T(Nm).264.5传动件的设计计算.274.5.1带传动的形式和参数确定.274.5.2齿轮类型选择及参数确定.284.6轴的设计计算.364.7轴的校核计算.384.8滚动轴承型号的选择.384.9联接键的选择及其校核.394.10减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择.404.11润滑方式的选择.414.11.1传动件的润滑.414.11.2滚动轴承的润滑.42总结.43参考文献.44致谢.45附录A.46南昌航空大学科技学院学士学位论文3摘要：减速器是各类机械设备中广泛使用的传动装置。其主要特点为传递功率大、制造简单、维修方便和使用寿命长等优点。传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计方案，实践证明，按照传统设计方法作出的设计方案，大部分都有改进的余地，不是最佳方案。本文将对二级圆柱齿轮减速器进行优化设计。考虑到以中心距最小为目标，在此采用了惩罚函数法。通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定，建立了圆柱齿轮减速器设计的数学模型。编写了优化设计程序，通过在计算机上运行和计算，得出优化设计各参数的大小。从理论上对圆柱齿轮减速器的结构进行了分析并作了常规设计，并对其它的一些附件进行了相应的设计，设计完毕，对其齿面、齿根弯曲强度进行校核，结果满足要求。结果表明，采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大降低了，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。关键词：圆柱齿轮减速器优化设计惩罚函数法中心距常规设计PenaltyfunctionOptimalDesignforTwo-GradeHelicalCylindricalGearRedactor南昌航空大学科技学院学士学位论文4Abstract：Reducerisatransmissiondevicewhichiswidelyfoundinmechanicalequipment.Themaincharacteristicsofitislargepowertransmission、manufacturesimple、easymaintenanceandlonglife.Traditionally,inordertogetsatisfieddesigndataofreducer,youmustcutandtryagainandagain.Althoughthisdesigncansatisfyconditionsgiven.Provedbythepractice,accordingtothetraditionaldesignmethodtothedesign,mostofthemhaveroomforimprovement,itisnotoptimal.Inthisarticlewewilltwo-gradehelicalcylindricalgearredactorconductoptimaldesign.Takingaccounttheminimumdistanceofcenterintothegoal,penaltyfunctionusedinthismethod.Inthispaper,bythewayofselectingdesignvariable,settingupgoalfunctionandrestrictioncondition,themathematicalmodelofcylindricalgearreducerisestablished.Thepreparationoftheoptimaldesignprogram,runbythecomputerandcalculatingtheoptimaldesignparameters.Thestructureofthegearreducerisanalyzedandmadeconventionaldesignintheory,andsomeotheraccessoriesforthecorrespondingdesign,whichprovedreasonableforthethecheckingofToothsurfaceandtoothrootbendingstrengthafterthedesignationcompleted.Theresultsshowthattheoptimaldesignmethods,strengthrequirementsaremetunderthepremiseofthesizereducergreatlyreduced,reducingthetimberandthecost,improvethedesignefficiencyandquality.Keywords:HelicalCylindricalGearRedactoroptimaldesignpenaltyfunctionCenterdistanceConventionalDesign1序言1.1选题的依据及意义齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式