隨機(jī)方向法減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)【單級(jí)圓柱齒輪減速器】【P=10KW n=960r-min i=5】【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】,單級(jí)圓柱齒輪減速器,P=10KW n=960r-min i=5,說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS,隨機(jī)方向法減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)【單級(jí)圓柱齒輪減速器】【P=10KW,n=960r-min,i=5】【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】,隨機(jī) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)（開(kāi)題報(bào)告） 題 目： 隨機(jī)方法減速器優(yōu)化設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 078105134 學(xué)生姓名： 周 馳 指導(dǎo)教師： 朱 保 利 二零一一年 三 月 一．課題的目的及意義： 齒輪減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式機(jī)械傳動(dòng)裝置，能夠降低原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或增大扭矩，具有傳遞功率大，沖擊小，維修方便，使用壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)。是一種廣泛應(yīng)用在工礦企業(yè)及運(yùn)輸，建筑等部門的機(jī)械部件。圓柱齒輪減速器傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法使：設(shè)計(jì)人員根據(jù)各種資料，文獻(xiàn)提供的資料，結(jié)合自己得設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步訂出一個(gè)設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行驗(yàn)算。但用這種方法設(shè)計(jì)出的減速器往往尺寸偏大，可能并不是最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。因此，應(yīng)用離散變量的組合型優(yōu)化設(shè)計(jì)理論能將設(shè)計(jì)中的模糊因素和模糊主觀信息定量化，通過(guò)合理給定約束函數(shù)，目標(biāo)數(shù)的地容許值，期望值及其模糊分布來(lái)求得合適的優(yōu)化方案，減少用料，降低了生產(chǎn)成本，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)已有很大的發(fā)展。各類文獻(xiàn)研究了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的以傳遞轉(zhuǎn)矩最大為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究了機(jī)床變速箱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)等 國(guó)內(nèi)在這方面也有很多研究。盡管這些研究成果不僅可以提高設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)精度、減輕設(shè)計(jì)者的工作量，而且可設(shè)計(jì)出用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法所無(wú)法得到的好方案 但是人們?cè)谶M(jìn)行這些研究工作時(shí)，均忽略了這樣一個(gè)問(wèn)題，即各設(shè)計(jì)參數(shù)的隨機(jī)性，他們僅僅從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，把設(shè)計(jì)參數(shù)看成是單值的，沒(méi)有考慮材料性能和載荷隨機(jī)性等的影響。因此這種設(shè)計(jì)的結(jié)果只能反映在假定條件下的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，而實(shí)際應(yīng)用中由于各參數(shù)的隨機(jī)性，使之成為非最優(yōu)設(shè)計(jì)，至是不可行的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)中即要考慮設(shè)計(jì)參數(shù)的隨機(jī)性，又要能進(jìn)行多參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并能在設(shè)計(jì)后預(yù)測(cè)可靠度，是當(dāng)今機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。為了彌補(bǔ)前述的不足，本文考慮各設(shè)計(jì)參數(shù)的隨機(jī)性，建立r具有隨機(jī)約束的單級(jí)圓柱齒輪減速器的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。并對(duì)實(shí)例進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì) 所得結(jié)果符合實(shí)際，驗(yàn)證了該模型的正確性和可行性。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)： 最優(yōu)化方法在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，效果顯著。近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)整臺(tái)機(jī)器或某一機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用最優(yōu)化方法代替原來(lái)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也越來(lái)越多。 機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)從六十年代后期開(kāi)始得到學(xué)速發(fā)展，目前已經(jīng)成為機(jī)構(gòu)學(xué)的重要研究方向之一。 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可概括為：當(dāng)傳動(dòng)載荷一定時(shí)追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時(shí)追求傳遞的載荷最大。有時(shí)也追求齒輪傳動(dòng)的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能為最佳。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問(wèn)題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問(wèn)題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時(shí)還把吃面同油膜厚度以及潤(rùn)滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過(guò)分變尖、均須對(duì)設(shè)計(jì)變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。 齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動(dòng)比等取作設(shè)計(jì)變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設(shè)計(jì)變量，這要根據(jù)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際需要而定。事實(shí)上，若設(shè)計(jì)變量中包括變位系數(shù)，一般就應(yīng)采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設(shè)計(jì)所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應(yīng)圓整為正整數(shù)，模數(shù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化）。有些工程問(wèn)題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過(guò)于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設(shè)計(jì)變量，這樣一來(lái)，當(dāng)需要隨優(yōu)化計(jì)算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進(jìn)行離散化時(shí)，我可引入變位系數(shù)，來(lái)調(diào)整幾何關(guān)系或提高某個(gè)（或某些）齒輪的強(qiáng)度，從而能湊配中心矩，又能控設(shè)射計(jì)變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，但實(shí)際的工程問(wèn)題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個(gè)相對(duì)的極小點(diǎn)，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計(jì)最起碼也能將設(shè)計(jì)方案作出重大改進(jìn)。這就是我們以前提到過(guò)的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個(gè)相對(duì)的概念，而不要把它決對(duì)化。實(shí)際上，如上所述，設(shè)計(jì)人員如能正確地運(yùn)用最優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會(huì)有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計(jì)人員最感興趣的。 最后化方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，關(guān)鍵在于試驗(yàn)工作要跟上，因?yàn)樵俸玫睦碚撘惨蓪?shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，所以采用最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品必須通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)其可靠性。 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可概括為：當(dāng)傳動(dòng)載荷一定時(shí)追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時(shí)追求傳遞的載荷最大。有時(shí)也追求齒輪傳動(dòng)的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能為最佳。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問(wèn)題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問(wèn)題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時(shí)還把吃面同油膜厚度以及潤(rùn)滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過(guò)分變尖、均須對(duì)設(shè)計(jì)變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。 齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動(dòng)比等取作設(shè)計(jì)變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設(shè)計(jì)變量，這要根據(jù)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際需要而定。事實(shí)上，若設(shè)計(jì)變量中包括變位系數(shù)，一般就應(yīng)采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設(shè)計(jì)所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應(yīng)圓整為正整數(shù)，模數(shù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化）。有些工程問(wèn)題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過(guò)于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設(shè)計(jì)變量，這樣一來(lái)，當(dāng)需要隨優(yōu)化計(jì)算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進(jìn)行離散化時(shí)，我可引入變位系數(shù)，來(lái)調(diào)整幾何關(guān)系或提高某個(gè)（或某些）齒輪的強(qiáng)度，從而能湊配中心矩，又能控設(shè)射計(jì)變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，但實(shí)際的工程問(wèn)題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個(gè)相對(duì)的極小點(diǎn)，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計(jì)最起碼也能將設(shè)計(jì)方案作出重大改進(jìn)。這就是我們以前提到過(guò)的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個(gè)相對(duì)的概念，而不要把它決對(duì)化。實(shí)際上，如上所述，設(shè)計(jì)人員如能正確地運(yùn)用最優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會(huì)有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計(jì)人員最感興趣的。 最后化方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，關(guān)鍵在于試驗(yàn)工作要跟上，因?yàn)樵俸玫睦碚撘惨蓪?shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，所以采用最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品必須通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)其可靠性。 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 1.采用隨機(jī)方向法，以體積最小為目標(biāo)進(jìn)行減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)； 2.與常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較分析， 3.繪制減速器裝配圖及主要零件圖。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 本課題以減速器體積最小為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)減速器的最優(yōu)參數(shù)。 1.收集資料、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯 2.16-3.08 2.建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 3.09-3.22 3.編寫優(yōu)化設(shè)計(jì)程序、計(jì)算 3.23-4.18 4.減速器常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)果分析 4.18-4.28 5.繪制減速器裝配圖及主要零件圖 4.28-5.24 6.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5.25-6.01 五、參考文獻(xiàn) 1 璞良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì).第八版.北京：高等教育出版社，2007 2 孫巖，陳曉羅，熊涌. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京理工大學(xué)出版社 ，2007 3 Carrol, R., and Johnson, G “Optimal design of compact spur gear sets”, ASME Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. 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