【摘要】：機械傳動在機械工程中的廣泛應(yīng)用,以及在實際應(yīng)用中對機械傳動的高要求,使得新型傳動結(jié)構(gòu)的研究成為熱門。本文研究的是新型行星傳動——端面嚙合擺線鋼球行星傳動減速器,它有著體積小、效率高、承載能力強等優(yōu)點,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能上的優(yōu)化分析,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,這在實際生產(chǎn)中有著十分重要的意義。本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對其機械結(jié)構(gòu)及傳動原理作了詳細(xì)的分析,以體積最小和效率最高為目標(biāo)函數(shù)對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行優(yōu)化,并繪制了優(yōu)化后的減速器的三維實體裝配圖,最后對主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行力學(xué)分析。 本文主要分以下幾個方面來研究: 第一、分析擺線鋼球行星減速器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成及其傳動原理,根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)特點、初始條件和研究所期望的目標(biāo),確定了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的設(shè)計變量和兩分目標(biāo)函數(shù),并用線性加權(quán)法統(tǒng)一了目標(biāo)函數(shù);在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,編寫鋼球與行星盤擺線槽和環(huán)形槽嚙合強度計算公式、發(fā)生根切計算式、設(shè)定各參變量的適用范圍并分析了各設(shè)計變量的大小變化對機構(gòu)體積和效率的影響,最終建立了以體積最小和效率最大為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。 第二、運用Matlab工程軟件中的遺傳算法工具箱對優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化計算,計算之前根據(jù)Matlab編程原理和遺傳算法理論編寫了本優(yōu)化計算的M文件,調(diào)用工具箱完成優(yōu)化計算并取得各設(shè)計變量值,再將優(yōu)化設(shè)計結(jié)果與傳統(tǒng)設(shè)計方案相比較,得出的結(jié)論是:體積減小17.91%、效率提高0.45%。 第三、由優(yōu)化設(shè)計得出的參數(shù)值,運用Pro/E軟件繪制出減速器的行星盤、中心盤及輸出機構(gòu)三維模型。查閱工具書資料,選取適合與本減速器的零部件,如:油杯、螺塞、密封圈、軸承等,再由Pro/E組裝各零部件圖成為一個完整的結(jié)構(gòu)。 第四、對減速器的重要部件(鋼球與行星盤)進(jìn)行理論上的力學(xué)分析,計算出行星盤與各個鋼球的接觸力大小,找到接觸力最大處,再用Pro/E將行星盤與鋼球接觸力最大處截取出來并作相應(yīng)的簡化處理,最后運用ANSYS軟件進(jìn)行分析。通過ANSYS的接觸力學(xué)分析顯示,ANSYS的分析結(jié)果與理論計算值相差2.23%,在許可范圍之內(nèi),也驗證了力學(xué)分析的正確性。
[Abstract]:With the wide application of mechanical transmission in mechanical engineering and the high requirement of mechanical transmission in practical application, the research of new transmission structure has become a hot topic. In this paper, a new type of planetary gear-face meshing cycloidal ball planetary transmission reducer is studied. It has the advantages of small volume, high efficiency, strong bearing capacity, etc. The structure and performance of the reducer are optimized to improve the quality of the product. Reduce production cost, this has very important meaning in actual production. Based on a large number of references, this paper makes a detailed analysis of its mechanical structure and transmission principle, and optimizes its structure and performance by taking the minimum volume and the highest efficiency as objective functions. The 3D solid assembly diagram of the optimized reducer is drawn. Finally, the mechanical analysis of the main structural components is carried out. This paper is mainly divided into the following aspects: first, the structure of cycloidal steel ball planetary reducer and its transmission principle are analyzed, according to the structural characteristics of the reducer, the initial conditions and the desired objectives. The design variable and two-part objective function of the optimization mathematical model are determined, and the objective function is unified by the linear weighting method, and the meshing strength formula of the cycloid groove and annular groove of the steel ball and the planetary disk is compiled on the basis of a large number of references. The formula of root cutting occurs, the applicable range of each parameter is set up, and the influence of the size of each design variable on the volume and efficiency of the mechanism is analyzed. Finally, a multi-objective optimization mathematical model with the goal of minimum volume and maximum efficiency is established. Secondly, the optimization mathematical model is optimized by using genetic algorithm toolbox in Matlab engineering software. The M file of this optimization calculation is compiled according to Matlab programming principle and genetic algorithm theory before calculation. The optimization calculation is completed by calling the toolbox and the value of each design variable is obtained. Then the optimized design result is compared with the traditional design scheme. The conclusion is that the volume is reduced by 17.91 and the efficiency is increased by 0.45. Thirdly, the three dimensional models of planetary disk, center disk and output mechanism of reducer are drawn by using Pro/E software. Consult reference books, select suitable parts with this reducer, such as: oil cup, screw plug, seal ring, bearing, etc., and then assemble each component diagram into a complete structure by Pro/E. Fourth, the important parts of the reducer (steel ball and planetary disk) are theoretically analyzed, the contact force between the planetary disk and each ball is calculated, and the maximum contact force is found. Then the maximum contact force between the planetary disk and the ball is intercepted by Pro/E and the corresponding simplified treatment is made. Finally, the analysis is carried out by using ANSYS software. The contact mechanics analysis of ANSYS shows that the analysis result is 2.23 different from the theoretical calculation value, and the correctness of the mechanical analysis is verified within the permitted range.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH132.46

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本文編號：2256668