隨機方法減速器優(yōu)化設計

論文編號:JX1630  論文字數:24629.頁數:54 附任務書，開題報告，外文翻譯,CAD圖，solidworks三維圖

隨機方向法齒輪減速器優(yōu)化設計
摘要：齒輪減速器優(yōu)化設計。設計理念及方法包括很多，有傳統(tǒng)方法一般需要經過調查分析、方案擬定、技術設計、零件工作圖繪制等環(huán)節(jié)，初步訂出一個設計方案，對齒輪的模數、齒數、尺寬、螺旋角以及傳動比等取作設計變量進行優(yōu)化設計，然后進行驗算。但用這種方法設計出的減速器往往尺寸偏大或者只是某一條件的最優(yōu)化，這可能并不是最優(yōu)的設計方案，使許多工程問題懸而未決。
 本文對單機圓柱齒輪減速器優(yōu)化設計是對單機圓柱齒輪減速器的體積最小優(yōu)化設計。主要問題包括齒輪傳動的優(yōu)化設計既可以成為多目標函數問題，故對多方面的的條件都考慮了，比如強度、剛度、穩(wěn)定性等性能分析計算。這主要是利用邊界約束和性能約束使得單機圓柱齒輪減速器的體積最小。
 根據論文要求，本文采用采用隨機方向法，以體積最小為目標進行減速器優(yōu)化設計。單機圓柱齒輪減速器優(yōu)化設計包括建立優(yōu)化設計問題的數學模型和隨機方向法優(yōu)化方法與程序兩方面的內容。數學模型一旦建立，減速器最小體積問題就變成一個數學求解問題。隨機方向法隨機方向法是一種原理簡單的直接解法，它的優(yōu)點是對目標函數的性態(tài)無特殊要求，程序計算，使用方便。通過計算機軟件（frotran語言）編程，調試，運行，最后得出6個參考數據得到的減速器最小體積，理論上應該比常規(guī)計算的最小體積要小，而此時最小體積也是最優(yōu)化結果，并且用三維軟件SolidWorks設計畫圖。

關鍵詞：優(yōu)化設計  隨機方向方法  齒輪減速器  3維設計

Optimal Design of gear reducer random method
Abstract: For optimum design of gear decelerator The major methods of the study traditionally include investigation, program planning, technical design and working drawing, etc. Generally speaking, designers combine personal experience and materials collected in order to get a preliminary design by the traditional methods, optimizing variables like modulus, number, square wide, helical angle and transmission ratio of the gear and checking in the end. However, decelerators designed via the traditional methods are often of bigger size and conditionally work, leaving many practical engineering problems unsettled.
  The main aim of the article is to study the method to minimize the size of the single column-shaped gear decelerator. The article centers on boundary constraints and performance constraints，and considers assorted conditions of the decelerators like intensity, rigidity and stability, etc, to settle the problems of Multi-objective functions。
 According to the requirement of paper, this paper using random direction method, with the target of smallest Volume to optimization design of gear reducer. The optimize design of single cylindrical gear reducer include the mathematical model of optimal design problem and random direction optimization method and procedure. Once established mathematical model, Minimum volume reducer become a mathematical solving problem. Random direction method is a simple direct solution principle whose advantage is no special requirements on the characteristic of objective function, program calculation, and easy to use. Through the computer software (frotran Software) Programming, debugging and running and finally reached six reference data of minimum volume gear reducer, theoretically, the volume should be smaller than the conventional calculation, and the minimum volume is the optimal result.
Keyword: Optimal Design  random direction method   gear reducer  3D design       

目       錄
1.  緒論
  1.1  課題的目的及意義……………………………………………………（ 1  ）
  1.2  國內外研究概況及發(fā)展趨勢…………………………………………（ 2  ）
  1.3  優(yōu)化設計的意義與發(fā)展………………………………………………（ 4  ）
 1.4  研究內容及實驗方案…………………………………………………（ 5  ）
 1.5  優(yōu)化設計的主要術語…………………………………………………（ 5  ）
 1.6  減速器優(yōu)化設計的分解………………………………………………（ 9  ）
 1.7  優(yōu)化設計的步驟………………………………………………………（ 10 ）
 1.8  論文內容及其任務要求………………………………………………（ 11 ）
2.  單級圓柱齒輪優(yōu)化設計的數學模型的建立
 2.1  設計變量的確定………………………………………………………（ 13 ）
 2.2  目標函數的確定………………………………………………………（ 14 ）
 2.3  約束函數的建立………………………………………………………（ 14 ）
3.  優(yōu)化設計方法----隨機方向法
 3.1  隨機方向法簡介………………………………………………………（ 16 ）
 3.2  目標函數和約束條件確定……………………………………………（ 20 ）
 3.3  優(yōu)化結果………………………………………………………………（ 23 ）
 3.4  優(yōu)化結果分析…………………………………………………………（ 24 ）
4.  減速器的常規(guī)設計
 4.1  傳動裝置的總體設計…………………………………………………（ 25 ）
 4.1.1  電動機的選擇………………………………………………………（ 25 ）
 4.1.2  計算傳動裝置的運動和動力參數…………………………………（ 25 ）
 4.2  帶傳動零件的設計計算………………………………………………（ 26 ）
 4.3  齒輪的設計計算………………………………………………………（ 28 ）
 4.4  軸的設計及校核………………………………………………………（ 31 ）
 4.4.1  從動軸的設計………………………………………………………（ 31 ）
 4.4.2  主動軸的設計………………………………………………………（ 32 ）
 4.4.3  求軸上的載荷及軸的強度校核……………………………………（ 33 ）
 4.5  滾動軸承的選擇………………………………………………………（ 36 ）
 4.6  鍵的選擇及選擇………………………………………………………（ 37 ）
 4.7  減速器的潤滑方式，密封形式及其他說明…………………………（ 37 ）
 4.8  箱體主要結構尺寸的計算……………………………………………（ 38 ）
5.  繪制減速器裝配圖及主要零件圖
 5.1  SolidWorks概述………………………………………………………（ 39 ）
 5.2  減速器的模型簡述和分析……………………………………………（ 39 ）
 5.3  創(chuàng)建減速器底座模型…………………………………………………（ 40 ）
 5.4  創(chuàng)建主動軸及其組件模型……………………………………………（ 42 ）
 5.5  創(chuàng)建從動軸及組件模型………………………………………………（ 43 ）
 5.6  創(chuàng)建螺栓、螺母及其余模型…………………………………………（ 44 ）
6.  設計過程中的關鍵技術
 6.1  最優(yōu)化設計的數學模型的建立………………………………………（ 46 ）
 6.2  最優(yōu)化方法的選擇……………………………………………………（ 47 ）
7.  畢業(yè)設計總結………………………………………………………（ 50 ）
參考文獻……………………………………………………………………（ 52 ）
致    謝……………………………………………………………………（ 53 ）
附    錄……………………………………………………………………（ 54 ）