【《转速耦合器的参数优化案例分析》2000字】

表31所示。表3SEQ表\*ARABIC\s11耦合器主要参数名称输入轴1输入轴2（行星架）输出轴最大转速/rpm350025004000最大转矩/Nm≥100≥420≥150续表3SEQ续表\*ARABIC\s11耦合器主要参数机械接口尺寸要求轴端机械输入采用渐开线花键，径节16/32,齿数19齿轴端机械输入采用平键输出，轴径42mm，键宽14mm轴端采用平键输出，轴径42mm，键宽14mm转动方向要求输入轴1与输出轴旋向相同;输入轴2与输出轴旋向相同;输入轴1旋转时输入轴2同时反向旋转。传动比要求行星排的特征参数（外齿圈与太阳轮的齿数之比）1.79;输入轴1齿轮与外齿圈外啮合齿之间的减速比2.7:1。转速耦合器的参数优化目标函数的确定要寻求某一问题的最优解，首先要有评判问题好坏的标准，在最优化设计的数学模型中，目标函数就是衡量设计方案优劣的定量标准。在行星齿轮传动系统中所要追求的性能指标比较多，有体积最小、重量最轻、中心距最小、承载能力最大、传动比最大、传递功率最大等。由于耦合器对各零部件的承载能力要求较大，寿命要求较高，以转速最小为优化目标不仅可以满足这一要求，还可以起到降低震动的效果；另一方面，其他的一些目标也已经包含在转速较低这一目标中。因此在优化设计时，目标函数考虑为齿轮的转速。在本设计中行星轮受行星架、齿圈的驱动，转速较大，且行星轮的设计要求是齿数尽量小，因此确定行星轮的转速为目标函数。设计变量有输入轴1转速、输入轴2转速、太阳轮齿数。定轴轮系的传动比计算公式（3-1）式中——定轴轮系中输入齿轮、输出齿轮的角速度； ——定轴轮系中输入齿轮、输出齿轮的转速；——定轴轮系中外啮合齿轮对数。由于行星齿轮具有自转和公转，因此行星齿轮的传动比不能直接用定轴轮系传动的方法来进行计算，根据相对运动原理，如果给整个行星齿轮传动加上一个与转臂的角速度大小相等方向相反的公共角速度，则行星齿轮传动中各构件之间的相对运动关系仍然保持不变，这种方法称为转化机构法。利用转化机构法对目标函数进行推导。（3-2）式中——齿轮1对齿轮3的传动比；——构件的角速度；——齿轮齿数。设输入轴1转速为，输入轴2转速为,输出轴转速为，输入轴1相连齿轮齿数为，外齿圈齿数为，内齿圈齿数为，行星轮齿数为，太阳轮齿数为。由式（3-2）有（3-3）（3-4）（3-5）式（3-5）为耦合器优化的目标函数，即为行星轮的转速表达式。约束条件的确定（3-6）（3-7）经过推导，得（3-8）表达式（3-8）为整个行星排系统相关转轴、齿轮的关系式，也是该转速耦合器数学模型的约束条件。参数优化的过程及结果图3-2为由式（3-5）确定的目标函数在MATLAB中的程序表达图3-2主程序图3-3为根据表2-1和式（3-8）确定的程序输入图3-3程序输入图3-4为程序输出的结果图3-4输出结果最终确定稳定工作状态下，当行星架转速1500，输入轴转速300时，行星轮有转速最小值，此时太阳轮的齿数为50，即优化结果为太阳轮齿数由43增加到50。转速耦合器配齿计算需满足的条件一般在进行行星齿轮传动系统设计时，通常会根据已知的设计参数来进行传动系统的配齿，在配齿时除了要满足传动比条件之外，还要满足其他三个与装配相关的限制条件：同心条件、邻接条件、装配条件。同心条件同心条件即外啮合副的实际中心距与内啮合副的实际中心距必须相等，换句话说即系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合。若采用标准齿轮或高度变位齿轮传动，则同心条件为式（3-9）、（3-10）、（3-11）。（3-9）（3-10）（3-11）上式表明两中心轮的齿数应同时为奇数或偶数，即太阳轮、行星架的齿数应同为奇数或者偶数。邻接条件在设计行星齿轮传动时，为了进行功率分流而提高其承载能力，同时为了减少其结构尺寸，使其结构紧凑，经常在太阳轮与内齿圈之间均匀对称的设置几个行星轮，为了使各行星轮不产生相互碰撞，必须保证它们齿顶之间在其连心线上有一定的间隙，即两相邻行星轮的顶圆半径之和应小于其中心距。如图3-所示。装配条件为使各个行星轮都能均匀分布地装入两个中心轮之间，行星轮的数目与各轮齿数之间必须有一定的关系。如图3-5。否则，当第一个行星轮装好后，中心轮的相对位置就确定了，而均布的各目行星轮中心的位置