郑东旭

（湖南有色金属职业技术学院机电工程系，湖南 株洲 412006）

0 引 言

齿轮减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置，能够降低转速和增大扭矩，在机械工程领域内得到了广泛的应用。近年来，有许多文献［1-2］都讨论了对圆柱齿轮减速器参数优化设计的设计变量、目标函数及约束函数等的选取,但有关三级展开式圆柱齿轮减速器整体传动系统的参数优化设计的系统和全面的研究论文较少，这方面还有许多问题值得研究和探索。使用先进的MATLAB 优化工具箱是一种简便有效的优化设计手段［3-5］，现通过对三级斜齿圆柱齿轮减速器参数优化设计,建立优化设计的数学模型，为圆柱齿轮减速器参数的优化设计提供一些参考。

1 三级斜齿圆柱齿轮减速器优化模型的建立

1.1 设计描述

三级斜齿圆柱齿轮减速器简图如图1 所示，已知输入功率P=75 kW，总传动比i=30，输入转速nl=3 000 r／min，电机驱动，中等载荷，单向运转，单班制工作，总工作寿命为10 a，小齿轮20CrMnTi 渗碳淬火，硬度为56～62 HRC；大齿轮40Cr 表面淬火，硬度为50～55 HRC；齿轮精度8级；传动效率取0.96；载荷系数K=1.5；齿宽系数ψd=b/d=0.5；ZE=189.8。

1.2 目标函数的确定

图1 三级斜齿圆柱轮减速器简图

建立正确的数学模型是进行减速器优化设计的关键。减速器优化的目标很多，目的在于在满足齿轮强度、保证承载能力和其它性能规格的条件下，减速器体积最小或重量最轻，显然总中心距最小，能使结构紧凑，进而可以使减速器体积最小或总重量最轻，因此本设计采用总中心距为最优化目标，建立优化设计数学模型。……