擺線鋼球論文：擺線鋼球行星減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)和有限元分析

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1、擺線鋼球論文：擺線鋼球行星減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)及有限元分析【中文摘要】機(jī)械傳動(dòng)在機(jī)械工程中的廣泛應(yīng)用,以及在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的高要求,使得新型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的研究成為熱門。本文研究的是新型行星傳動(dòng)——端面嚙合擺線鋼球行星傳動(dòng)減速器,它有著體積小、效率高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能上的優(yōu)化分析,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,這在實(shí)際生產(chǎn)中有著十分重要的意義。本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理作了詳細(xì)的分析,以體積最小和效率最高為目標(biāo)函數(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行優(yōu)化,并繪制了優(yōu)化后的減速器的三維實(shí)體裝配圖,最后對(duì)主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行力學(xué)分析。本文主要分以下幾個(gè)方面來研究:第一、分析擺

2、線鋼球行星減速器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成及其傳動(dòng)原理,根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、初始條件和研究所期望的目標(biāo),確定了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)變量和兩分目標(biāo)函數(shù),并用線性加權(quán)法統(tǒng)一了目標(biāo)函數(shù);在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,編寫鋼球與行星盤擺線槽和環(huán)形槽嚙合強(qiáng)度計(jì)算公式、發(fā)生根切計(jì)算式、設(shè)定各參變量的適用范圍并分析了各設(shè)計(jì)變量的大小變化對(duì)機(jī)構(gòu)體積和效率的影響,最終建立了以體積最小和效率最大為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。第二、運(yùn)用Matlab工程軟件中的遺傳算法工具箱對(duì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,計(jì)算之前根據(jù)Matlab編程原理和遺傳算法理論編寫了本優(yōu)化計(jì)算的M文件,調(diào)用工具箱完成優(yōu)化計(jì)算并取得各設(shè)計(jì)變量值,再將優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果與傳統(tǒng)設(shè)

3、計(jì)方案相比較,得出的結(jié)論是:體積減小17.91%、效率提高0.45%。第三、由優(yōu)化設(shè)計(jì)得出的參數(shù)值,運(yùn)用Pro/E軟件繪制出減速器的行星盤、中心盤及輸出機(jī)構(gòu)三維模型。查閱工具書資料,選取適合與本減速器的零部件,如:油杯、螺塞、密封圈、軸承等,再由Pro/E組裝各零部件圖成為一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)。第四、對(duì)減速器的重要部件(鋼球與行星盤)進(jìn)行理論上的力學(xué)分析,計(jì)算出行星盤與各個(gè)鋼球的接觸力大小,找到接觸力最大處,再用Pro/E將行星盤與鋼球接觸力最大處截取出來并作相應(yīng)的簡化處理,最后運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行分析。通過ANSYS的接觸力學(xué)分析顯示,ANSYS的分析結(jié)果與理論計(jì)算值相差2.23%,在許可范圍

4、之內(nèi),也驗(yàn)證了力學(xué)分析的正確性?！居⑽恼縏heapplicationofmechanicaltransmissioninmechanicalengineeringiswidely,andthehigherrequestisputformechanicaltransmissioninpracticalapplication,thesemakethenewtransmissionstructureresearchbecomepopular.Thisstudyisanew-styleplanetarytransmissionmechanism—Tip-to-facemeshingsteelba

5、llplanetaryreducer,Ithassomegoodpoints,forexample:smallsize,highefficiency,carryingcapacityisstrong,etc.Wedooptimizedanalysisforstructureandperformancetoit.Forthese,inactualproductionstagewecanimproveproductqualityandreduceproductioncost,soithasaveryimportantsignificance.Thispaperbaseonalargenumber

6、ofdocuments,andwemakeadetailedanalysisonthemechanicalstructureandthetransmissiontheory.Wemaketheleastvolumeandthehighestefficiencyfortargetfunctionandoptimizationforstructureandperformance,mappeda3dentityofassemblydrawingfortheoptimizedreducer,dosomeresearchonthemainstruction,atlast,comparetheresul

7、tsofanalysis.Thistextmainlydividesthefollowingseveralrespecttostudy:First,analyzethecycloidsteelballplanetaryreducerstructureanditstransmissionprinciple,accordingtothestructuralcharacteristics,initialcondit