齒輪減速器科技論文（精品多篇）

齒輪減速器科技論文 篇一

一級圓柱齒輪減速器設計

[摘 要]齒輪減速器在各行各業中十分廣泛地使用着，是一種不可缺少的機械傳動裝置。當前減速器普遍存在着體積大、重量大或者傳動比大而機械效率過低的問國外的減速器以德國、丹麥和日本處於領先地位特別在材料和製造工藝方面佔據優勢減速器工作可靠性好使用壽命長。

[關鍵詞]圓柱齒輪；減速器；設計

中圖分類號：TH132.41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2015)22-0318-01

一、概述

減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪―蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由於結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，並可成批生產，故在現代機械中應用很廣。減速器類型很多，按傳動級數主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。

二、一級圓柱齒輪減速器結構設計

本設計主要為一級圓柱齒輪減速器的設計，軸的設計，滾動軸承的選擇及驗算，鍵的選擇及強度校核，潤滑油及潤滑方式的選擇，密封方式的選擇以及聯軸器型號的選擇。箱體是減速器中較為複雜的一個零件，設計時應力求各零件之間配置恰當，並且滿足強度，剛度，壽命，工藝、經濟性等要求，以期得到工作性能良好，便於製造，重量輕，成本低廉的機器。箱體(蓋)的材料：由於本課題所設計的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵製造。這是因為鑄造的減速箱剛性好，易得到美觀的外形，易切削，適應於成批生產箱體的設計計算。

三、減速器優化設計數學模型

（一）接觸承載能力

如圖1所示。一對變位齒輪傳動的接觸承載能力可用只與齧合參數有關的接觸承載能力系數φ表示，其函數形式為（圖1）：

式中：a'―齧合中心距；u―齒數比；β―分度圓螺旋角；αt―端面壓力角；α't―端面齧合角；Kv―動載係數；Kv=1+0.07vz1/100;v―齒輪圓周速度；z1―小齒輪齒數。

由上式可知，齒輪的接觸承載能力系數φ僅與u、β、α't有關，當齧合中心距a'和模數m已定時，端面齧合角α't的表達式為：cosα't= z1+z2z1+z2+2yt cosα t 式中：yt―中心距分離係數，yt(a'-a)/m;a―標準中心距。

（二）設計變量的確定

將影響齒輪接觸承載能力系數的獨立參數列為設計變量，即： x=[x1x2x3x4]T=[u1βyt1yt2]T 式中：u1―高速級的齒數比；yt1，yt2―分別為高速級和低速級齒輪傳動的中心距分離係數。

（三）目標函數的確定

該問題要求提高高速級和低速級齒輪傳動的承載能力，同時要求兩級傳動達到等強度，所以這是一個具有三個指標的多目標函數問題。可以將高速級和低速級齒輪傳動的承載能力系數轉化為第一、二個分目標函數：

四、MATLAB優化理論與程序設計

非線性規劃的一個重要理論是1951年Kuhn-Tucker最優條件（簡稱KT條件）的建立。與線性規劃相比，非線性規劃軟件還不夠完善。 但是已有大量求解非線性規劃問題的軟件。LANCELOT是由Conn、Gould和Toint研製的解大規模最優化問題的軟件包， 適合求解無約束最優化、非線性最小二乘、邊界約束最優化和一般約束最優化問題。這個軟件的基本思想是利用增廣Lagrange函數來處理約束條件， 在每步迭代中解一個邊界約束優化子問題， 其所用的方法結合信賴域和投影梯度等技術。MINPACK是美國Argonne國家實驗室研製的軟件包，適合求解非線性方程組和非線性最小二乘問題， 所用的基本方法是阻尼最小二乘法。PROCNLP是SAS軟件公司研製的SAS商業軟件中OR模塊的一個程序，這個程序適合求解無約束最優化、非線性最小二乘、線性約束最優化、二次規劃和一般約束最優化問題。TENMIN是Schnabel等研製的解中小規模問題的張量方法軟件。現在有成熟的解非線性最優化問題的軟件有：Lingo，CONOPT（非線性規劃），DOT（優化設計工具箱），Excel and Quattro Pro Solvers（線性，整數和非線性規劃），FSQP（非線性規劃和極小極大問題），GRG2（非線性規劃）， LBFGS（有限儲存法），LINDO（線性、二次和混合整數規劃），LSSOL（最小二乘和二次規劃），MINOS（線性和非線性規劃），NLPJOB（非線性多目標規劃）， OPTPACK（約束和無約束最優化），PETS（解非線性方程組和無約束問題的並行算法），QPOPT（線性和二次規劃），SQOPT（大規模線性和凸二次規劃），SNOPT（大規模線性、二次和非線性規劃），SPRNLP（稀疏最小二乘，稀疏和稠密非線性規劃），SYSFIT（非線性方程組的參數估計），TENSOLVE（非線性方程組和最小二乘）， VE10（非線性最小二乘）等。

五、利用MATLAB優化工具箱求解

利用MATLAB優化工具箱來求解最優化問題，可以節省編制優化程序的時間。在用此工具箱解優化問題時，我們只需利用文件編輯器來編寫目標函數及約束函數的M文件，然後調用相應的優化函數，系統即可自動運行求出最優解，對於無約束的優化問題只需在命令窗口中輸入相應的目標函數及初值，直接調用相應函數即可。MATLAB工具箱還提供給我們各種形式的輸出結果。如我們將options設置為1時，就可以以表格的形式輸出優化結果，其中包含了迭代次數、各個迭代階段的函數值等。利用option參數還可以實現選擇主要算法、選擇搜索方向算法、控制有限微分梯度計算中變量x擾動的水平等功能。

結束語

程序設計的原則和選擇設計步驟與一級減速器的設計順序相同，並對強度公式作了嚴格的比較，加以挑選，對多數參數進行了優化。優化設計的程序比較靈活，可根據需要進行變動設計變量，優化後可明顯提高承載能力。此程序可根據實際情況變動設計變量，除用一級、還可用二級標準或非標準直齒、斜齒圓柱齒輪減速器的設計。

參考文獻

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齒輪減速器科技論文 篇二

圓柱齒輪減速器噪音淺析

前言:減速器的噪聲是由於在它運轉過程中機內齒輪齧合產生週期性的交變力對軸承、箱體的作用而引起的發生振動。評定圓柱齒輪減速器（以上簡稱減速器）質量水平的主要標準就是它的噪聲值。隨着產品標準的國際化，國家對減速器的噪聲值作出了更加嚴格的限定，這就要求對減速器的噪聲控制進行研究。

一、減速器中齒輪加工對減速器噪聲的影響

（一）齒輪加工誤差對噪聲的影響。減小與控制齒輪噪聲是降低減速器噪聲的根本。為了降低齒輪噪聲，需從結構設計與齒輪精度兩方面來考慮。

1、低噪聲齒輪結構設計的要求。齒輪結構設計對噪聲的影響是很重要的，理想的設計是：儘量提高輪齒的彎曲強度，選擇較大的變位係數與適當的螺旋角，使齧合係數加大，從而達到降低噪音的目的。

2、齒輪製造精度對噪聲的影響。對標準系列減速器來説，齒輪的製造精度決定着它的噪聲值。減速器齒輪的主要作用是傳遞轉速和扭矩，因此對它的齒輪製造精度要求，其工作平穩性等級是主要的。具有較高工作平穩性等級的齒輪不僅本身的使用壽命長，而且傳動中的衝擊、振動小，噪聲也就小，所以限制齒輪的工作平穩性誤差是減少齒輪噪聲的關鍵。

（二）工作平穩性精度對噪聲的影響。齒輪的工作平穩性精度就是要求限制齒輪瞬時速比的變化，其誤差為齒輪每轉一週多次出現的轉角誤差，它使齒輪在齧合過程中產生撞擊、振動從而產生齒輪的噪聲，它是一種高頻的衝擊聲。對於一個齒輪來説影響工作平穩性的因素是他的基節誤差和它的漸開線齒形誤差。

（三）齒輪的接觸精度對噪聲的影響。評定齒輪接觸精度的綜合指標是接觸斑點，接觸不好的齒輪其噪聲必大。造成齒輪接觸不理想的原因有：齒向誤差影響齒長方向接觸，基節偏差與齒形誤差影響齒高方向的接觸。

（四)齒輪的運動精度對噪聲的影響。齒輪的運動精度是指傳遞運動的準確性，即齒輪每轉一週的轉角誤差最大誤差值不能超過一定限度。由於齒輪運動精度是大週期性(齒輪旋轉一週）誤差，而由齒輪齒圈徑向跳動在齒輪旋轉一週內的周杰累計誤差會產生低頻噪聲，但當週節累計誤差增大時，將造成齒輪齧合衝擊及角速度的變動，此時噪聲明顯增大併發出“隆隆”聲。

（五）輪體偏心偏重對噪聲的影響。輪體偏心偏重的齒輪在齧合運轉時產生不平衡的離心力，它是一種交變應力，會引起輪系的振動而產生噪聲，因此對輪體進行動態平衡檢測是必要的環節。

二、減速器箱體孔加工精度對噪聲的影響

箱體孔的加工精度對減速器的噪聲有着突出的影響。孔的精度是指孔徑的精度，中心矩的誤差，各孔中心線的平行度與傾斜度。生產實踐中我們體會到軸承外圈與減速器箱體孔的配合間隙影響着軸承噪聲，當孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時，能夠降低軸承對整機的噪音影響。

三、裝配精度對噪聲的影響

裝配質量對減速器噪聲控制有着直接的影響。因此在整機裝配中應注意：①各級齒輪傳動正常，保證齧合側隙，齒面齧合良好，注意定為零件（如軸套）的固定，避免齒輪端面的振擺等。②安裝軸承時要避免施加不當的敲擊，在軸承運輸、裝配過程中避免碰撞等。③按要求對減速器傳動部件的清洗，避免在裝配過程中對傳動部件的磕碰。

結論：本文對減速機產生的噪音主要從製造精度和裝配精度兩方面進行分析。隨着加工製造技術的不斷改進，先進裝配工藝的開發實施，並嚴格執行國家及國際有關標準，一定能夠提高減速機的質量。

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