二級(jí)直齒圓柱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 17:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下，以體積最小為目標(biāo)進(jìn)行二級(jí)直齒圓柱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣優(yōu)化的目標(biāo)也就明確了。 設(shè)計(jì)變量的選取對(duì)于優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，合理地選擇設(shè)計(jì)變量，才能得到最優(yōu)化結(jié)果。第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)有模數(shù)m1，齒數(shù)zz2，齒寬b1，為了提高齒輪的承載能力或滿足中心距要求，常采用變位齒輪，因此變位系數(shù)y1和y2也要作為設(shè)計(jì)參數(shù)。在傳動(dòng)比已知的情況下，由于存在z2= z1i12關(guān)系式，所以zz2不是一組獨(dú)立的變量，取z1作為設(shè)計(jì)變量。以體積為目標(biāo)函數(shù)，因此大齒輪軸徑dzh2也作為設(shè)計(jì)變量。同樣，第二級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)變量為m2，z3，y3，y4，b3，dzh4。由于總的傳動(dòng)比已經(jīng)確定，由i=i12i34，所以i1i34不是一組獨(dú)立的變量，取i12作為設(shè)計(jì)變量。將表達(dá)目標(biāo)函數(shù)和約束條件所必須的獨(dú)立參數(shù)——設(shè)計(jì)變量列下： ()式中X—設(shè)計(jì)向量；——表示x的各個(gè)分量；——表示高，低速齒輪的傳動(dòng)模數(shù)；——表示高低速級(jí)小齒輪的齒數(shù)；——表示齒輪傳動(dòng)的變?yōu)橄禂?shù)；——表示兩個(gè)大齒輪的齒寬；——表示兩個(gè)大齒輪的軸徑；——表示高速級(jí)齒輪的傳動(dòng)比；這樣設(shè)計(jì)變量就確定了。由于小齒輪采用齒輪軸的形式，因此其公式應(yīng)為:小齒輪1的體積： (.)小齒輪3的體積： () 大齒輪的體積由于大齒輪采用腹板式，所以其體積公式由圖2可得到:大齒輪2的體積為：() ()大齒輪4的體積為： () 二級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù) ()這樣通過求各個(gè)齒輪的體積，然后加起來就是總的體積，得到了傳動(dòng)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)。 約束條件的建立 變量上下限的確定⑴為避免發(fā)生根切最小齒數(shù)；⑵根據(jù)裝配工藝的條件和以往的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該讓小齒輪1的直徑不超過45mm，小齒輪3的直徑不超過75mm；⑶綜合考慮傳動(dòng)的平穩(wěn)性，軸向力不可太大，為保證齒輪的承載能力同時(shí)又避免載荷齒寬分布嚴(yán)重不均，所以就要求 ()⑷對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，一般模數(shù) ，且應(yīng)該取標(biāo)準(zhǔn)值；⑸根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，大齒輪的軸徑應(yīng)該在30mm到60mm之間即 ()⑹變位系數(shù)的確定 由里西特公式得到 ()得到變位系數(shù)的取值范圍為： ()⑺由于減速箱是展開式布置，所以所以通過上面所敘述的可確定各個(gè)變量的上下限為： ()⑴標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，互換性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。但其中也有不足之處，例如要求齒輪齒數(shù)最少齒數(shù)不少于十七，否則將產(chǎn)生根切現(xiàn)象；標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于中心距的場(chǎng)合。因?yàn)楫?dāng)時(shí)，無法安裝；而當(dāng)時(shí)，而又會(huì)產(chǎn)生過大的齒側(cè)間隙，影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而重合度也隨之降低；另外，在一對(duì)相互嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，由于小齒輪齒廓漸開線的曲率半徑較小，齒根厚度也比較薄，參與嚙合的次數(shù)又較多，強(qiáng)度較低，影響到整個(gè)齒輪傳動(dòng)的承載能力。為了改善標(biāo)準(zhǔn)齒輪的上述不足之處，就必須突破標(biāo)準(zhǔn)齒輪的限制，對(duì)齒輪進(jìn)行修正。所以變?yōu)辇X輪就出現(xiàn)了。若齒輪采用等變?yōu)閭鲃?dòng)得到； ()⑵由工藝裝備條件， ()⑶由齒寬系數(shù)條件， ()； ()⑷所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。因此，針對(duì)上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì)于齒面磨損、塑形變形等，由于尚未建立起廣為實(shí)際工程使用而且行之有效的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒輪接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于告訴大齒輪的齒輪傳動(dòng)，還要保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。至于抵抗其他失效的能力，目前一般不進(jìn)行計(jì)算，但應(yīng)該采用相應(yīng)的措施，以增強(qiáng)齒輪抵抗這些失效的能力。有實(shí)踐可得，在閉式齒輪穿洞中，通常保證吃面接觸疲勞為主。但對(duì)于齒面硬度很高齒心強(qiáng)度又低的齒輪或者材質(zhì)較脆的齒輪，通常則保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。⑸由齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件可得到：, ； ()由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的基本公式可得到： ()上式各參數(shù)含義及其取值：K——為載荷系數(shù)，適選載荷系數(shù)K=；為載量的彈性影響系數(shù)，由表106查（《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版）的材料的彈性影響系數(shù)；為齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，（標(biāo)準(zhǔn)直齒輪時(shí)，）；為小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩；計(jì)算小齒輪1的傳遞轉(zhuǎn)矩： ()同理 通過計(jì)算可得到低速軸的轉(zhuǎn)速()由于存在功率損失，； () 由題意可得到，所以可得到則 ()低速軸齒輪的 則 ()⑹由齒根彎曲強(qiáng)度條件可得到： ； ()由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的公式可得到：
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