JDHB-380型回柱调度绞车的设计【说明书+CAD】
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JDHB-380型回柱调度绞车的设计【说明书+CAD】,JDHB,380,型回柱,调度,绞车,设计,说明书,CAD
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一个新的和广义的多级设计方法 通过整合维和齿轮传动装置配置设计过程摘要 本文提出了一种新的和广义的设计方法，支持设计师在初步设计阶段的多级齿轮传动。拟议的设计方法，设计过程自动化集成的三维设计和配置设计流程，在一个正式的算法。“算法包括四个步骤。在第一步中，用户临时设置的数量减少阶段。在第二个步骤，每一个阶段的齿轮比选择使用指定的比例范围内的随机搜索方法，比用在下一步的齿轮三维设计的基本输入。在第三步中，齿轮的基本设计参数值选择使用生成和测试方法。然后在最后一步的配置设计计算等设计参数，如中径值，外径值。在最后一步，配置设计进行了利用模拟退火算法。齿轮和轴的位置确定，同时满足空间的限制，以减少变速箱的几何量。这些步骤都进行了反复，直到获得一个理想的解决方案。1介绍 到现在为止，齿轮传动设计的研究都集中在三维设计单级齿轮传动。然而，近年来，需要设计的多级齿轮驱动已增加更多的齿轮传动应用在高速和狭小的空间。在设计多级齿轮传动装置，它不会出现在单级齿轮传动装置的设计应考虑一些复杂的问题。首先，应确定适当数量的减少（增加）的阶段，每个阶段的齿轮比，在考虑总齿轮比，可用空间，以及其他的设计要求。没有明确的规则已被提出，以确定它们。其次，将可用空间配置齿轮传动部件（齿轮，轴，轴承，.）的问题也是主要的设计问题之一。小齿轮和齿轮相互啮合齿轮之间，与其他机器元素，同时满足空间限制。齿轮箱的体积或重量也是相当的配置和安排的影响。有几个传统的方法来估算齿轮大小齿轮标准组织或研究人员建议。然而，这些方法不考虑齿轮传动要素的配置和安排，虽然它们的尺寸直接影响配置。设计者应该已经解决了上述问题，只有通过试验和错误的方法，在很大程度上取决于他的直觉感。因此，设计的做法是费时，甚至为专家设计师，最后往往欠佳的设计方案。 本文的目标是建立一个新的和广义的设计方法，为多级圆柱齿轮传动（直齿轮和斜齿轮传动）。所提出的设计算法支持端口，在初步设计阶段，设计师有效地整合和自动化维和配置的设计过程。 该算法包括以下四个步骤。在第一步中，设计者暂时减少阶段的数量写在考虑总齿轮比和其他设计要求设置。在第二个步骤，每一个阶段的齿轮比决定采用随机搜索方法，比使用作为泰德手册所有提及的步骤齿轮三维设计的基本输入。在第三步中，模块，牙齿，脸的宽度的三个基本设计参数，确定使用生成和测试方法。在初步设计阶段，很可能要考虑三个基本设计参数，其中有齿轮的整体规模上的显性效应，因此配置设计。其他设计参数，如压力角，螺旋角，齿顶修正系数，造成齿轮的整体规模相对较小的变化，一般都确定以后在齿轮设计过程的详细设计阶段。设计齿轮的强度和耐用性，弯曲强度和点蚀援助的做法是保证。在最后一步，确定齿轮的位置，以尽量减少使用模拟退火算法的齿轮箱的几何量（大小），同时啮合之间的齿轮和齿轮，齿轮和轴之间的干扰，避免正确。上述四个步骤进行了反复，直到获得一个理想的设计方案。 该算法的多级齿轮传动装置的初步设计通过有效集成光栅的三维设计和配置设计流程自动化。将通过四个阶段的齿轮传动装置的设计实例验证算法的可用性。2拟议的设计算法 图1显示了算法初步设计阶段的多级齿轮传动自动化。如前所述，该算法由四个设计步骤，步骤都进行了反复，直到获得一个理想的解决方案。图1 多级齿轮传动装置的设计流程图在第1步，设计师临时设置的数量减少的阶段，在考虑总齿轮比，可用空间，以及其他设计规范。提出几个简单的指南确定若干阶段。在齿轮设计文本，建议处理的齿轮比从1:1到8:1（或10:1），在一个普通的鞭策和螺旋设计实践1单减少。，艾格玛建议增加另一个阶段齿轮火车，如果一个阶段的齿轮比大于5:12。因此，设计人员可以从推荐比例范围内的数量减少阶段作出明智的选择。当最后的设计方案是不理想或迭代超过最大数量，即设计被视为暂时没有可行的解决方案，设计师可以决定选择是否继续与其他数量减少阶段。这是相当低效的自动化此算法算法的步骤，因为阶段的数量可以在一个相对小的范围内选择。此外，自动缩混在大多数情况下，增加不必要的计算时间。 在第2步，每减少阶段的齿轮比使用指定的比例范围内的随机搜索方法确定。没有明确的规则已被提出来确定齿轮比。尼曼等提出指导。3可能是一个切合实际的，在齿轮比率乃根据赫兹接触应力公式。然而，这种方法只限于两个和三个阶段的齿轮传动装置的设计，设计者应以前确定的牙齿或模块的数量，以计算出每个阶段4,5的齿轮比 我们提出了两种类型的处所，以采用随机搜索方法。首先，齿轮比可以被限制在一个合理的范围内。如前所述，这是合理的处理在一个普通的直齿轮和斜的设计实践的单级减速齿轮比从1:1到8:1。甚至10:1的比率是可能的1。因此，齿轮比的上下限可设置为普遍接受的价值观根据上述指南，虽然不知道他们的定值。其次，它是一般的首次减少阶段比第二阶段的齿轮比选择一个更大的价值。以同样的方式，第二减少阶段的比例应该有一个更大的价值比第三阶段，等等。从这些楼宇的首次减少U 1阶段以前由设计师指定的上限和下限之间的齿轮比，产生一个随机值。从1:1到9:1的比例范围内已被用于在第4节设计的例子（见表2）减少阶段。然后，第二减少阶段U2的齿轮比可以选择通过设置新的上限为第一阶段的齿轮比。换句话说，另一个随机值产生的第二阶段之间的下限和先前确定的第一阶段的传动比的齿轮比。每减少阶段Ui的齿轮比可以由上述同样的方式确定。 虽然方法随机选择的齿轮比，每一个阶段的齿轮比，最终应当有正确的价值观。这可以从一个事实，即有直接对应关系间的齿轮比，齿轮的尺寸和配置，齿轮箱量验证。也就是说，影响齿轮传动比齿轮的尺寸，齿轮的尺寸做他们的配置。齿轮的配置有直接影响变速箱的体积，这是明显的。将这一事实清楚地表明在第4节的设计实例。第三步，确定的基本设计参数的齿轮（模数m，齿数Z，面部宽度b）通过生成和测试方法。有几个传统的方法来估算齿轮大小齿轮标准组织或研究人员建议。例如，AGMA2提出了一种用于直齿轮和斜齿轮的初步设计过程的完整的指南，达德利6给出了一个估算齿轮大小的一般方法。然而，这些方法没有考虑到齿轮传动元素的配置和安排，虽然齿轮的配置直接影响到它们的尺寸。相反，提出的算法集成的配置和齿轮三维设计，要考虑它们之间的关系。一旦确定了基本设计参数值，节圆直径和外DI-直径计算模块和齿数配置设计。由于本文的目的是自动化的齿轮设计过程的初步阶段，其他的设计变量，如压力角，螺旋角，增编作案作用系数，终止尚未考虑。这些设计变量导致相对较小的变化一般在详细设计阶段确定的总体规模和齿轮。因此，有固定的变量值，在设计过程中。这是使使用三维设计的生成和测试方法的关键点之一，虽然在大多数情况下是不效率的方法。另一个关键的一点是，搜索时间的方法，可以限制的设计变量的搜索空间，大大减少了。首先，它是由标准组织推荐7使用模块标准值，因此它可以作为一个离散变量处理。此外，上限和下限可根据齿轮传动的应用。其次，对牙齿的数量，显然是一个整型变量。根据压力角，可以指定对牙齿的齿轮数量的最低值，可以被限制在一个传统的价值和它的最大价值。最后，假设，脸的宽度由指定模块的整数倍（面宽度因子），如常见的做法是，它可以被视为一个独立的变量。它也可以指定上，它的下限，按照传统的价值观与应用。一旦确定了设计变量，那么实力评级的做法进行了使用AGMA评级公式8的抗弯强度和耐点蚀性能评价测试的三维设计解决方案的有效性。如果齿轮不能满足评级的做法，重新启动的设计，增加值从第2步的基本设计参数。因此，在步骤4中的配置设计进行了只为满足强度和耐久性的标准齿轮。第四步，配置设计进行了齿轮箱的体积，以尽量减少使用模拟退火算法。由于齿轮的外径及面宽度已确定从先前的设计步骤，虽然值是临时的，可能被视为构造配置设计作为一个固定大小的齿轮，在三维空间中的包装问题。已经有一些研究，以解决三维包装问题 使用优化技术9-11。 Szykman和恰安9,10，特别是使用模拟退火算法的固定大小的立体元素的最佳包装问题报告显着好成绩。一个三维空间中的齿轮包装的问题是传统的基于梯度的优化方法，由于其目标函数空间中的不连续性和严重的非线性问题。模拟退火是适合的问题，因为它是零阶算法，无需衍生的信息，从而显示连续性可以很容易地处理12,13图2 配置为一个齿轮传动设计的模拟退火算法的流程图。图2显示了本文用于配置齿轮传动设计的模拟退火算法的流程图。从最初的随机点开始，该算法需要一个步骤和功能进行评估。当最小化的功能，任何下坡的第一步是接受和重复这个过程，从这个新的起点。一场艰难的一步，可以接受。因此，它可以脱离局部最优。这上山的决定是由大都市的标准。作为优化过程中的收益，关闭步下降的长度和算法在全局最优。3配置设计的目标函数的公式配置设计的目标函数F制定简单的线性总和形成一个虚拟的变速箱的体积，即完全包围的齿轮箱，和空间的限制，如式所示。 （1）其中Wbox，Pbox是加权因子和一个虚拟的变速箱的体积为V框正常化的因素，分别为。Wi和P i是加权因素和正常化，Ci为第i个约束因素。总数的限制是NC。正常化的因素Pbox和皮的值是我的Vbox和C在当前位置的最高值划分，分别为空间的限制Ci应满足适当配置齿轮传动元素。包括四种类型的空间限制的制约;正确啮合的小齿轮和齿轮的中心距离的限制，面对共同轴齿轮的交配距离的限制，齿轮干扰的限制，以避免齿轮之间的干扰，轴干扰约束避免齿轮和轴之间的干扰。为目标函数F最小化，约束值趋近于零。为了确认式配置的设计算法的有效性。（1），六缸组态中已经进行了设计。气瓶由三个10mm的直径相同，20mm的三气缸的气缸。每个气缸的高度为10mm。此配置是为三个阶段减少齿轮传动齿轮啮合的比喻。图3显示的6缸的最佳配置。全局最优配置与图3（a）在其边界框有24000毫米的体积。图3（b）显示了另一种可能的配置，即局部最优，有24500毫米的体积。这种配置也可能会被视为一个良好的设计，尽管它不是一个全局最优。在例（2）-（13）找到适当的位置气瓶的约束式. 图3 六缸的优化配置：（a）全局化配置;（b）局部的最佳配置。坐标（X，Y; Z）代表一个圆柱体的中心位置。汽缸的直径和高度（面宽度）分别为D和B。在图3中变量的下标代表气缸的数量。根据气缸之间的空间关系，上述限制可分为中心距离的限制和面部显示距离限制。约束C1和C2代表在第一阶段的气瓶啮合中心适当距离的限制。这可能被视为啮合的小齿轮和齿轮在齿轮传动（见图4）比喻。同样，C3-C4和C5-C6分别为代表的第二中心距离的限制和第三个阶段。从这些方程，该中心的距离约束等一般性的描述，可以得出如式所示（14）。图4 示意图中心距离的限制。其中n是总人数的阶段。C7C9的约束代表的齿面距离限制在xy平面和z方向的2缸和3。这可能被视为共轴齿轮在齿轮传动（见图5）的啮合关系相似。同样，C10-C12代表缸4，5齿面距离的限制。 例（15）显示一般的表示齿面距离的限制。图6显示了配置设计使用的建议制定的结果之一。在这种情况下，加权因子的值被选为团结，以评估该算法的有效性。最终体积的包围盒二四九六二立方毫米，功能评价的数是61201。相比在图3的最优配置，配置的结果是相当不错的。这表明，制定目标函数与方程的模拟退火算法（1）可以用来有效地配置齿轮。图5 面对距离的限制示意图图6 六缸配置的结果 a二维的代表性;b三维表示。同时，配置设计为多级齿轮传动的限制，还包括齿轮和轴之间的干扰限制。例如，显示了三个阶段的齿轮传动的干扰限制在式（16） - （27）。在C13-C24的平等迹象意味着干扰约束，如果有一个值小于零，那么有没有干扰和约束不包括在目标函数。坐标（X，Y，Z）和（Xs，Ys，Zs）再分别代表齿轮和轴的中心位置。直径do和ds分别代表了齿轮和轴的外径。包括C13 - C16的限制，以避免齿轮之间的干扰. 例如，C14的手段，齿轮2和齿轮5之间的距离必须足够大，以避免干扰它们之间的外径。在图7没有配置的干扰，但在某些情况下，齿轮5可放置在底部的齿轮在z方向。在这种情况下，齿轮2和齿轮（见图8）之间是有可能的干扰。此外，齿轮1和齿轮之间的干扰可能发生，如果在x方向齿轮1齿轮在齿轮2右边（C13）。齿轮干扰的限制，可以在一般的算法表示，如式（28）。图7 三个阶段的齿轮传动的配置。 干扰距离图8 齿轮2和齿轮5间的相互干扰同样，17 - C24的代表齿轮和轴之间的干扰约束，其约束的意思与C13-C16的想同。方程（29）显示轴的干扰限制的一般表示。ns是轴的总数。 由于人数的限制，相当一个阶段的大量增加，这是效率低下且容易出错的手动编写程序。因此，一般陈述的约束，可方便地用于计算的目的。4结论 已经提出了一个新的和广义的设计方法，以确定多级齿轮传动的分析和系统设计的基本参数。该算法采用随机搜索的方法来确定齿轮比例每减少阶段，使用的齿轮三维设计的生成和测试方法。然后，配置设计进行了利用模拟退火算法，以尽量减少变速箱的几何量，同时满足空间限制。作为设计算法所得，三维设计和配置设计迭代，直到最后得到最佳的解决方案。这个迭代过程自动化的实际设计过程中，三维设计和配置设计是高度耦合的特点。 该算法已应用到四个阶段的齿轮传动装置的设计，和根在这两个方面的尺寸和配置口粮设计相当不错的设计结果。从这些结果，我们可以得出这样的结论所提出的设计方法，可以非常有助于设计师在初步设计阶段，通过整合和自动化的三维设计和配置设计流程，在一个正式的算法。因此，在实际设计过程中的时间和成本将大大降低使用的设计方法。有关工程正在进行中，包括一般空间的限制，如输入和输出轴的位置，自动设计系统，并扩大了通用的多级齿轮传动，蜗轮，伞齿轮和其他类型的组成齿轮传动装置。参考资料1 D.P.汤森，达德利的齿轮手册，麦格劳 - 希尔，纽约，1992年。2艾格玛917-B97标准，细间距的平行轴传动设计手册，美国齿轮制造商协会，1997年。3G.尼曼，H.冬季，机械元件，施普林格，柏林，1989年（在德国）。4 T.H.Chong，I.Bae，使用模拟退火算法的多级齿轮传动设计的一种新方法，PROC。DETC2000年，第八届国际动力传动与杠杆会议，2
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