齿轮减速器科技论文

齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。小编为大家整理的齿轮减速器科技论文，希望你们喜欢。

齿轮减速器科技论文篇一

一级圆柱齿轮减速器设计

[摘 要]齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大或者传动比大而机械效率过低的问国外的减速器以德国、丹麦和日本处于领先地位特别在材料和制造工艺方面占据优势减速器工作可靠性好使用寿命长。

[关键词]圆柱齿轮;减速器;设计

中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)22-0318-01

一、概述

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮―蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置;在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级;按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。

二、一级圆柱齿轮减速器结构设计

本设计主要为一级圆柱齿轮减速器的设计，轴的设计，滚动轴承的选择及验算，键的选择及强度校核，润滑油及润滑方式的选择，密封方式的选择以及联轴器型号的选择。箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。箱体(盖)的材料：由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用HT15-33灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好，易得到美观的外形，易切削，适应于成批生产箱体的设计计算。

三、减速器优化设计数学模型

(一)接触承载能力

如图1所示。一对变位齿轮传动的接触承载能力可用只与啮合参数有关的接触承载能力系数φ表示，其函数形式为(图1)：

式中：a'―啮合中心距;u―齿数比;β―分度圆螺旋角;αt―端面压力角;α't―端面啮合角;Kv―动载系数;Kv=1+0.07vz1/100;v―齿轮圆周速度;z1―小齿轮齿数。

由上式可知，齿轮的接触承载能力系数φ仅与u、 β、α't有关，当啮合中心距a'和模数m已定时，端面啮合角α't的表达式为：cosα't= z1+z2z1+z2+2yt cosα t 式中：yt―中心距分离系数，yt(a'-a)/m;a―标准中心距。

(二)设计变量的确定

将影响齿轮接触承载能力系数的独立参数列为设计变量，即： x=[x1x2x3x4]T=[u1βyt1yt2]T 式中：u1―高速级的齿数比;yt1，yt2―分别为高速级和低速级齿轮传动的中心距分离系数。

(三)目标函数的确定

该问题要求提高高速级和低速级齿轮传动的承载能力，同时要求两级传动达到等强度，所以这是一个具有三个指标的多目标函数问题。可以将高速级和低速级齿轮传动的承载能力系数转化为第一、二个分目标函数：

四、MATLAB优化理论与程序设计

非线性规划的一个重要理论是1951年Kuhn-Tucker最优条件(简称KT条件)的建立。与线性规划相比，非线性规划软件还不够完善. 但是已有大量求解非线性规划问题的软件。LANCELOT是由Conn、Gould和Toint研制的解大规模最优化问题的软件包， 适合求解无约束最优化、非线性最小二乘、边界约束最优化和一般约束最优化问题。这个软件的基本思想是利用增广Lagrange函数来处理约束条件， 在每步迭代中解一个边界约束优化子问题， 其所用的方法结合信赖域和投影梯度等技术.MINPACK是美国Argonne国家实验室研制的软件包，适合求解非线性方程组和非线性最小二乘问题， 所用的基本方法是阻尼最小二乘法。PROCNLP是SAS软件公司研制的SAS商业软件中OR模块的一个程序，这个程序适合求解无约束最优化、非线性最小二乘、线性约束最优化、二次规划和一般约束最优化问题.TENMIN是Schnabel等研制的解中小规模问题的张量方法软件.现在有成熟的解非线性最优化问题的软件有：Lingo，CONOPT(非线性规划)，DOT(优化设计工具箱)，Excel and Quattro Pro Solvers(线性，整数和非线性规划)，FSQP(非线性规划和极小极大问题)，GRG2(非线性规划)， LBFGS(有限储存法)，LINDO(线性、二次和混合整数规划)，LSSOL(最小二乘和二次规划)，MINOS(线性和非线性规划)，NLPJOB(非线性多目标规划)， OPTPACK(约束和无约束最优化)，PETS(解非线性方程组和无约束问题的并行算法)，QPOPT(线性和二次规划)，SQOPT(大规模线性和凸二次规划)，SNOPT(大规模线性、二次和非线性规划)，SPRNLP(稀疏最小二乘，稀疏和稠密非线性规划)，SYSFIT(非线性方程组的参数估计)，TENSOLVE(非线性方程组和最小二乘)， VE10(非线性最小二乘)等。

五、利用MATLAB优化工具箱求解

利用MATLAB优化工具箱来求解最优化问题，可以节省编制优化程序的时间。在用此工具箱解优化问题时，我们只需利用文件编辑器来编写目标函数及约束函数的M文件，然后调用相应的优化函数，系统即可自动运行求出最优解，对于无约束的优化问题只需在命令窗口中输入相应的目标函数及初值，直接调用相应函数即可。MATLAB工具箱还提供给我们各种形式的输出结果。如我们将options设置为1时，就可以以表格的形式输出优化结果，其中包含了迭代次数、各个迭代阶段的函数值等。利用option参数还可以实现选择主要算法、选择搜索方向算法、控制有限微分梯度计算中变量x扰动的水平等功能。

结束语

程序设计的原则和选择设计步骤与一级减速器的设计顺序相同，并对强度公式作了严格的比较，加以挑选，对多数参数进行了优化。优化设计的程序比较灵活，可根据需要进行变动设计变量，优化后可明显提高承载能力。此程序可根据实际情况变动设计变量，除用一级、还可用二级标准或非标准直齿、斜齿圆柱齿轮减速器的设计。

参考文献

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[2] 濮良贵.纪名刚.机械设计.第七版.高等教育出版社.2011年.

[3] 辛一行.现代机械设备设计手册.机械工业出版社.2012年.

[4] 吴宗泽.机械设计手册(上册).机械工业出版社.2009年.

[5] 吴宗泽.机械设计手册(下册).机械工业出版社.2008年.

齿轮减速器科技论文篇二

圆柱齿轮减速器噪音浅析

前言:减速器的噪声是由于在它运转过程中机内齿轮啮合产生周期性的交变力对轴承、箱体的作用而引起的发生振动。评定圆柱齿轮减速器(以上简称减速器)质量水平的主要标准就是它的噪声值。随着产品标准的国际化，国家对减速器的噪声值作出了更加严格的限定，这就要求对减速器的噪声控制进行研究。

一、减速器中齿轮加工对减速器噪声的影响

(一)齿轮加工误差对噪声的影响。减小与控制齿轮噪声是降低减速器噪声的根本。为了降低齿轮噪声，需从结构设计与齿轮精度两方面来考虑。

1、低噪声齿轮结构设计的要求。齿轮结构设计对噪声的影响是很重要的，理想的设计是：尽量提高轮齿的弯曲强度，选择较大的变位系数与适当的螺旋角，使啮合系数加大，从而达到降低噪音的目的。

2、齿轮制造精度对噪声的影响。对标准系列减速器来说，齿轮的制造精度决定着它的噪声值。减速器齿轮的主要作用是传递转速和扭矩，因此对它的齿轮制造精度要求，其工作平稳性等级是主要的。具有较高工作平稳性等级的齿轮不仅本身的使用寿命长，而且传动中的冲击、振动小，噪声也就小，所以限制齿轮的工作平稳性误差是减少齿轮噪声的关键。

(二)工作平稳性精度对噪声的影响。齿轮的工作平稳性精度就是要求限制齿轮瞬时速比的变化，其误差为齿轮每转一周多次出现的转角误差，它使齿轮在啮合过程中产生撞击、振动从而产生齿轮的噪声，它是一种高频的冲击声。对于一个齿轮来说影响工作平稳性的因素是他的基节误差和它的渐开线齿形误差。

(三)齿轮的接触精度对噪声的影响。评定齿轮接触精度的综合指标是接触斑点，接触不好的齿轮其噪声必大。造成齿轮接触不理想的原因有：齿向误差影响齿长方向接触，基节偏差与齿形误差影响齿高方向的接触。

(四)齿轮的运动精度对噪声的影响。齿轮的运动精度是指传递运动的准确性，即齿轮每转一周的转角误差最大误差值不能超过一定限度。由于齿轮运动精度是大周期性(齿轮旋转一周)误差，而由齿轮齿圈径向跳动在齿轮旋转一周内的周杰累计误差会产生低频噪声，但当周节累计误差增大时，将造成齿轮啮合冲击及角速度的变动，此时噪声明显增大并发出“隆隆”声。

(五)轮体偏心偏重对噪声的影响。轮体偏心偏重的齿轮在啮合运转时产生不平衡的离心力，它是一种交变应力，会引起轮系的振动而产生噪声，因此对轮体进行动态平衡检测是必要的环节。

二、减速器箱体孔加工精度对噪声的影响

箱体孔的加工精度对减速器的噪声有着突出的影响。孔的精度是指孔径的精度，中心矩的误差，各孔中心线的平行度与倾斜度。生产实践中我们体会到轴承外圈与减速器箱体孔的配合间隙影响着轴承噪声，当孔与轴承外圈的间隙在0.01mm左右时，能够降低轴承对整机的噪音影响。

三、装配精度对噪声的影响

装配质量对减速器噪声控制有着直接的影响。因此在整机装配中应注意：①各级齿轮传动正常，保证啮合侧隙，齿面啮合良好，注意定为零件(如轴套)的固定，避免齿轮端面的振摆等。②安装轴承时要避免施加不当的敲击，在轴承运输、装配过程中避免碰撞等。③按要求对减速器传动部件的清洗，避免在装配过程中对传动部件的磕碰。

结论：本文对减速机产生的噪音主要从制造精度和装配精度两方面进行分析。随着加工制造技术的不断改进，先进装配工艺的开发实施，并严格执行国家及国际有关标准，一定能够提高减速机的质量。