基于MATLAB的少齿差行星减速机的优化设计.docx

1 绪论 1.1前言 近代工业技术日新月异的迅猛发展，迫使机械传动技术推陈出新，以适应现代社会的需求，特别是对其技术经济性能要求越来越高。常用的圆柱齿轮传动一级传动比小、体积大、结构笨重；普通蜗杆传动在大功率传递时效率较低，而少齿差行星传动由定轴传动改为动轴传动，采用功率分流并合理应用内啮合，以及采用合理的均载装置，使其具有许多显著的优点，主要体现在重量轻、体积小、结构紧凑、传动比范围大、承载能力高、效率高。因此，少齿差行星传动技术的应用日渐广泛，本设计研究的新型少齿差行星齿轮减速机是在综合分析研究了现有减速机技术发展的基础上进行改进，为了适应对机械传动技术提出的新要求而改进设计的一种传动装置，具有新的特点。 1.2关于少齿差行星传动技术的发展[4] [14][36] 齿轮传动是机械传动中最重要的，也是应用最广泛的一种机械传动型式。齿轮和齿轮装置的质量，直接影响着机械产品的质量，寿命和性能。齿轮传动可以实现平行轴，相交轴和交错轴之间的传动等多种空间传动方式。齿轮技术在一定程度上标志着机械工程技术的水平，被公认为是工业和工业化的象征。 少齿差行星传动是一类特殊形式的行星传动方式，它由一个行星外齿轮和一个内齿轮组成一对内啮合齿轮副，其内外齿轮齿数差很小，现在已开发出多种形式的少齿差行星传动装置，若按行星轮齿区分：其一是摆线针轮行星传动，它以外摆线为齿廓曲线，其中的一个齿轮采用针轮形式，摆线针轮行星齿轮传动由于其主要零件皆采用轴承钢并且经过磨削加工制成，传动时又是多齿啮合，故其承载能力高、运转平稳、效率高、寿命长，但其加工精度要求高，结构复杂。20世纪30年代后期在日本开始了此种齿轮的研制生产，60年代摆线磨床的出现，更加促进了这种传动的发展。中国从1958年开始研究摆线针轮减速机，60年代投入工业化生产，目前已形成系列，制订了相应的标准，并被广泛应用于各类机械设备中；其二是渐开线少齿差传动，其原理与摆线针轮少齿差传动的原理基本 相同，区别在于：渐开线少齿差传动的内外齿轮的齿廓曲线采用渐开线，轮齿结构简单，啮合接触应力小，可采用软齿面，避免了复杂的热处理及精加工工艺，制造成本较低，但传动效率没有摆线少齿差行星传动高。1949年，前苏联学者Skvolzova从理论上解决了实现一齿差传动的几何计算问题，60年代以后，随着计算机的普及应用，渐开线少齿差传动得到了迅速的发展。中国50年代开始在太原等地研制渐开线少齿差传动，并于1960年制成第一台二齿差渐开线行星齿轮减速机，传动比为37.5，输入功率为16KW，用于桥式起重机的提升机构中。1963年，太原工学院朱景梓教授发表题为《齿数差Zd=1的渐开线K-H-V型行星齿轮减速机及其设计》的论文,详细论述了这种减速机的啮合原理和设计方法。 近十几年来，相继出现了一些新的少齿差传动形式，其中发展较快的有活齿少齿差传动、锥齿少齿差传动、双曲柄输入式少齿差传动和谐波传动。实践表明：少齿差传动具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动比大、效率高等优点，广泛应用于矿山、冶金、飞机、轮船、汽车、机床、起重运输、电工机械、仪表、化工、轻工业、医药、农业机械等许多领域，少齿差减速机有着广泛的发展前景。 1.3模糊可靠性优化概述[5] 在机械设计过程中，模糊性现象是普遍存在的，诸如舒适、美观、安全等一些在多方案评价过程中经常使用的评价标准均无法量化，而只能用好、一般或差来描述。对这些含义不确切，边界不清楚的模糊概念，可以采用评分法或模糊评价法来处理，评分法运算简单方便，但由于在处理过程中采用了人为的模糊信息匹配，即使采用集体评分法也不可避免存在一定的主观臆断性。而模糊评价通过模糊数学方法将模糊信息数值化后进行定量评价，充分利用了人脑对模糊现象做出的正确判断，从而使对系统综合评价的结果更加科学合理。 产品的可靠性是国民经济几乎所有的领域都十分关注的问题，可靠性工程已经并仍将在国民经济各个领域中起巨大作用，狭义的可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，广义的可靠性是指产品在其寿命期内完成规定的能力，它包括狭义可靠性和维修性。这里所说的产品是指作为单独研究和分别实验的对象,它可以是元件、零件、设备或系统等。产品完成功能能力的大小是以概率来表示的。 传统的可靠性理论是以普通概率论和数理统计为数学基础的，在这里我们称它为经典可靠性。随着可靠性研究的深入，人们的认识层次由单纯的随机性进入到与模糊性相互渗透的阶段。这时，经典可靠性的一些传统观念和方法已经不能满足人们对产品可靠性的要求。 主要表现为： （1）经典可靠性的传统观念与人类思维方式的差异； （2）经典可靠性的传统研究方法与系统复杂化的矛盾； （3）经典可靠性的传统观念和方法与模糊系统的不相容性。 经典可靠性陷入上述困境的根本原因是它将复杂的、模糊的系