机械优化设计作业-48-圆柱齿轮减速器的优化设计.pdfVIP

《机械优化设计》

课程作业

（2014至2015学年度第2学期）

班级学号姓名

张旭

机械1207班

随着现代工业的不断发展和扩大，对工业机械的需求量也再迅速的增加，同时对机械设备

的可靠性，维修性，安全性，经济性也提出而来更高的要求。作为主要的传动装置，圆柱齿

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。而当前减速器

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题。因此我们可以借助计算

机辅助软件对其参数进行优化设计。

1．圆柱齿轮减速器的主要优缺点

1）效率高在常用的机械传动装置中，以圆柱齿轮传动的效率最高。如一级圆柱齿轮传动

的效率可达99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1%，也有很大经济意义。

2）结构紧凑在同样的使用条件下，圆柱齿轮减速器所需的尺寸一般较小。

3）工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的圆柱齿轮减速器，工作十分

可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工

作的机器尤为重要。

4）传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。圆柱齿轮传动获得广泛应用，

也就是由于有这一特点。

但是圆柱齿轮减速器的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场

合。

圆柱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

国内的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题。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。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解

决好。

二级齿轮减速器在工程机械中应用非常广泛，其性能好坏直接影响机械产品的技术性能。

传统的减速器设计通常是先根据经验选取适当的参数，通过手工计算进行反复的试凑，确定

参数后，再进行强度校核，设计中大多比较保守，设计出的减速器较为笨重。随着科学技术

和国民经济的发展，对齿轮减速器的需求量越来越大，且对质量提出了更高的要求，若仍采

用传统的单一产品设计方法是远不能满足市场多样化的需求，不能适应激烈的市场竞争，也

很难提高产品的综合技术经济效益及保证产品质量。优化设计则是通过设计变量的选取，以

及目标函数和约束条件的确定，建立数学模型，通过计算机运算求得满足条件的最优解。随

着技术的进步，硬齿面减速器发展迅速，由于硬齿面减速器的设计计算、材料选用、加工工

艺和热处理等要求都非常高，因此减速器的优化设计就显得非常重要。在齿轮减速器中应用

优化设计方法，对于进一步提高齿轮的承载能力、延长齿轮的使用寿命，以及减小传动部件

的体积和重量，具有显著的效果

2．研究意义及未来前景

本课题的研究意义在于改变传统的齿轮减速器设计方式，提高企业的经济效益及其在市

场上的竞争力。齿轮减速器以其效率高，工作耐久，维护方便，而得到广泛应用。但传统的

齿轮减速器设计是面向某一具体产品，从零件设计入手，逐步完成整机设计，除少量标准件

外，几乎是全新的，生产上及技术上的继承性很差，且新产品设计周期长，工艺装备及生产

准备工作量大，生产线也需作较大的调整。随着科学技术和国民经济的发展，对齿轮减速器

的需求量越来越大，且对质量提出了更高的要求，若仍采用传统的单一产品设计方法是远不

能满足市场多样化的需求，不能适应激烈的市场竞争，也很难提高产品的综合技术经济效益

及保证产品质量。

机械优化设计给机械工程界带来了巨大经济效益，随着技术更新和产品竞争的加剧，优

化设计的发展前景非常的广阔。当今的优化正逐步的发展到多学科优化设计，充分利用了先

进计算机技术和科学的最新成果。虚拟设计技术是发展的必然，仿真技术也将更加趋于协同

化和系统化。尚处于理论探索阶段的结构拓扑优化四、智能算法优化设计、结构动态性能优

化设计、绿色优化、可靠性稳健设计、基于仿生学、遗传学算法的优化设计、机械人性化设

计和持续性创新优化等都是未来机械优化设计的发展方向。但我们仍需关注的是，在优化技

术水平得到了提高的同时，国内机械加工或工艺水平、加工手段和制造技术也应配套提升才

行，否则整体机械水平将仍然停滞不前。这不仅要加工技术的引进，更重要的是加工设备

的性能提升，尤其是数控机床的加