隨機方向法減速器優(yōu)化設計【單級圓柱齒輪減速器】【P=10KW n=960r-min i=5】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

隨機方向法減速器優(yōu)化設計【單級圓柱齒輪減速器】【P=10KW n=960r-min i=5】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,單級圓柱齒輪減速器,P=10KW n=960r-min i=5,說明書+CAD+SOLIDWORKS,隨機方向法減速器優(yōu)化設計【單級圓柱齒輪減速器】【P=10KW,n=960r-min,i=5】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,隨機 南昌航空大學科技學院學士學位論文 畢業(yè)設計（開題報告） 題 目： 隨機方法減速器優(yōu)化設計 專業(yè)名稱： 機械設計制造及其自動化 班級學號： 078105134 學生姓名： 周 馳 指導教師： 朱 保 利 二零一一年 三 月 一．課題的目的及意義： 齒輪減速器是原動機和工作機之間獨立的閉式機械傳動裝置，能夠降低原動機轉(zhuǎn)速或增大扭矩，具有傳遞功率大，沖擊小，維修方便，使用壽命長等許多優(yōu)點。是一種廣泛應用在工礦企業(yè)及運輸，建筑等部門的機械部件。圓柱齒輪減速器傳統(tǒng)的設計方法使：設計人員根據(jù)各種資料，文獻提供的資料，結(jié)合自己得設計經(jīng)驗，初步訂出一個設計方案，然后進行驗算。但用這種方法設計出的減速器往往尺寸偏大，可能并不是最優(yōu)的設計方案。因此，應用離散變量的組合型優(yōu)化設計理論能將設計中的模糊因素和模糊主觀信息定量化，通過合理給定約束函數(shù)，目標數(shù)的地容許值，期望值及其模糊分布來求得合適的優(yōu)化方案，減少用料，降低了生產(chǎn)成本，具有可觀的經(jīng)濟效益。 近年來，國內(nèi)外齒輪傳動的優(yōu)化設計已有很大的發(fā)展。各類文獻研究了齒輪傳動系統(tǒng)的以傳遞轉(zhuǎn)矩最大為目標的優(yōu)化設計，研究了機床變速箱齒輪的優(yōu)化設計等 國內(nèi)在這方面也有很多研究。盡管這些研究成果不僅可以提高設計效率、設計精度、減輕設計者的工作量，而且可設計出用傳統(tǒng)設計方法所無法得到的好方案 但是人們在進行這些研究工作時，均忽略了這樣一個問題，即各設計參數(shù)的隨機性，他們僅僅從設計的角度出發(fā)，把設計參數(shù)看成是單值的，沒有考慮材料性能和載荷隨機性等的影響。因此這種設計的結(jié)果只能反映在假定條件下的最優(yōu)設計方案，而實際應用中由于各參數(shù)的隨機性，使之成為非最優(yōu)設計，至是不可行的設計方案。在設計中即要考慮設計參數(shù)的隨機性，又要能進行多參數(shù)的優(yōu)化設計，并能在設計后預測可靠度，是當今機械設計領域中的一個重要研究內(nèi)容。為了彌補前述的不足，本文考慮各設計參數(shù)的隨機性，建立r具有隨機約束的單級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化數(shù)學模型。并對實例進行了優(yōu)化設計 所得結(jié)果符合實際，驗證了該模型的正確性和可行性。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢： 最優(yōu)化方法在機構設計和零件設計中應用廣泛，效果顯著。近十年來，國內(nèi)外對整臺機器或某一機械系統(tǒng)的設計，采用最優(yōu)化方法代替原來傳統(tǒng)的設計方法也越來越多。 機構的優(yōu)化設計從六十年代后期開始得到學速發(fā)展，目前已經(jīng)成為機構學的重要研究方向之一。 齒輪傳動的優(yōu)化設計可概括為：當傳動載荷一定時追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時追求傳遞的載荷最大。有時也追求齒輪傳動的某項或某幾項性能為最佳。齒輪傳動的優(yōu)化設計既可以成為但目標函數(shù)的問題，也肯已成為多目標函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應力、齒輪的疲勞彎曲應力應分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時還把吃面同油膜厚度以及潤滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對設計變量提出某些限制，這些限制也應最為約束條件。 齒輪優(yōu)化設計通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動比等取作設計變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設計變量，這要根據(jù)工程設計的實際需要而定。事實上，若設計變量中包括變位系數(shù)，一般就應采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設計所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應圓整為正整數(shù)，模數(shù)應標準化）。有些工程問題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設計的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設計變量，這樣一來，當需要隨優(yōu)化計算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進行離散化時，我可引入變位系數(shù)，來調(diào)整幾何關系或提高某個（或某些）齒輪的強度，從而能湊配中心矩，又能控設射計變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。 在機械設計中人們希望獲得全部最優(yōu)設計點，但實際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標函數(shù)往往具有很多個相對的極小點，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設計點，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設計最起碼也能將設計方案作出重大改進。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應被理解為一個相對的概念，而不要把它決對化。實際上，如上所述，設計人員如能正確地運用最優(yōu)化方法進行設計，其設計方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設計人員最感興趣的。 最后化方法在機械設計中的應用，關鍵在于試驗工作要跟上，因為再好的理論也要由實踐來檢驗，所以采用最優(yōu)化方法設計出的機械產(chǎn)品必須通過實踐來檢驗其可靠性。 齒輪傳動的優(yōu)化設計可概括為：當傳動載荷一定時追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時追求傳遞的載荷最大。有時也追求齒輪傳動的某項或某幾項性能為最佳。齒輪傳動的優(yōu)化設計既可以成為但目標函數(shù)的問題，也肯已成為多目標函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應力、齒輪的疲勞彎曲應力應分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時還把吃面同油膜厚度以及潤滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對設計變量提出某些限制，這些限制也應最為約束條件。 齒輪優(yōu)化設計通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動比等取作設計變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設計變量，這要根據(jù)工程設計的實際需要而定。事實上，若設計變量中包括變位系數(shù)，一般就應采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設計所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應圓整為正整數(shù)，模數(shù)應標準化）。有些工程問題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設計的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設計變量，這樣一來，當需要隨優(yōu)化計算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進行離散化時，我可引入變位系數(shù)，來調(diào)整幾何關系或提高某個（或某些）齒輪的強度，從而能湊配中心矩，又能控設射計變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。 在機械設計中人們希望獲得全部最優(yōu)設計點，但實際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標函數(shù)往往具有很多個相對的極小點，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設計點，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設計最起碼也能將設計方案作出重大改進。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應被理解為一個相對的概念，而不要把它決對化。實際上，如上所述，設計人員如能正確地運用最優(yōu)化方法進行設計，其設計方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設計人員最感興趣的。 最后化方法在機械設計中的應用，關鍵在于試驗工作要跟上，因為再好的理論也要由實踐來檢驗，所以采用最優(yōu)化方法設計出的機械產(chǎn)品必須通過實踐來檢驗其可靠性。 三、研究內(nèi)容及實驗方案： 1.采用隨機方向法，以體積最小為目標進行減速器優(yōu)化設計； 2.與常規(guī)設計結(jié)果進行比較分析， 3.繪制減速器裝配圖及主要零件圖。 四、目標、主要特色及工作進度 本課題以減速器體積最小為目標函數(shù)，設計減速器的最優(yōu)參數(shù)。 1.收集資料、開題報告、外文翻譯 2.16-3.08 2.建立優(yōu)化設計的數(shù)學模型 3.09-3.22 3.編寫優(yōu)化設計程序、計算 3.23-4.18 4.減速器常規(guī)設計計算、結(jié)果分析 4.18-4.28 5.繪制減速器裝配圖及主要零件圖 4.28-5.24 6.撰寫畢業(yè)設計論文 5.25-6.01 五、參考文獻 1 璞良貴，紀名剛. 機械設計.第八版.北京：高等教育出版社，2007 2 孫巖，陳曉羅，熊涌. 機械設計課程設計 北京理工大學出版社 ，2007 3 Carrol, R., and Johnson, G “Optimal design of compact spur gear sets”, ASME Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. Vol.106, No.1, March 1984, pp.95-101 4 王昆等. 機械設計課程設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004 5 方世杰，綦耀光. 機械優(yōu)化設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.2 6 陳立周. 機械優(yōu)化設計方法. 冶金工業(yè)出版社 ，2005 7 孫靖民. 機械優(yōu)化設計.第三版.北京：機械工業(yè)出版社，2005 8 王安麟，劉廣軍，姜濤. 廣義機械優(yōu)化設計. 華中科技大學出版社 ，2008 9 韓林山. 機械優(yōu)化設計. 黃河水利出版社，2003 10 崔華林. 機械優(yōu)化設計方法與應用. 東北工學院出版社 ，1989 11 彭亮，曾德慧. 中文版SolidWorks三維機械設計快學易通.機械工業(yè)出版社 2008 12 曹巖，樊亞軍，呂小軍.SolidWorks2009 機械設計實例精解.化學工業(yè)出版社 2009