谭 昕，张争艳

（1.江汉大学 机电与建筑工程学院，湖北 武汉 430056； 2.武汉理工大学 物流工程学院，湖北 武汉 430083）

0 引言

随着世界油气资源的日益紧缺，自升式海上钻井平台得到了大力发展［1］。目前，我国尚未掌握自升式钻井平台上一种关键部件—大传动比混合式行星齿轮减速箱的设计和制造技术。笔者试图通过分枝界定算法对该齿轮箱关键参数进行离散优化，并运用多体动力学仿真分析对齿轮箱整体动态特性进行分析，为该型齿轮箱的设计和制造提供一种新的思路和技术参考。

1 总体设计方案

根据自升式海洋钻井平台的特殊工作场所和工作状况，选取多级串行行星减速机构来实现大传动比、大扭矩的工作需求。

海洋钻井平台自重大，上升和下降的速度很慢，通常＜5 mm/min；而驱动电机的转速通常高于1 000 r/min，所以，这种减速器要能够实现很高的减速比（约5 000 ～6 000）和输出扭矩（约300 000 N·m 以上），才能驱动钻井平台缓慢上升和下降。这种减速器的主要设计要求如下。

①输入轴最大转速：1 164 r/min；②电机最大传动转矩：691 N·m；③减速器总传动比：5 500 ～5 600；④设计最短寿命：150 h。

由于海洋钻井平台上空间较为狭窄，所以将减速器的外部形状设计成L 型，将多级平行轴齿轮放在输入端；将串联多级行星齿轮传动与输出端相连，以有效利用纵向空间。最终的传动布局如图1 所示。

图1 大传动比混合式齿轮减速器传动原理图

2 齿轮参数的优化

在大传动比混合式齿轮减速器中含有多种传动元件，如斜齿轮传动、直齿轮传动、动轴与不动轴传动等，这些传动元件在保证其强度的前提下，还需充分考虑它们的振动、噪声、可靠性等问题。……