单级普通圆柱蜗杆减速器优化设计
基于Matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计
2 内燃机高山功率降,海拔每升高1000m,柴油机功率降10%,汽油机功率降15%~20%9 结论该多跨索道设计的数学模型的适用范围广,并能满足我国林业索道设计规范[8]。
配套开发的设计系统能自动绘制高精度的索道纵断面图和确定货物运输方式方法,能提供的索道设计主要参数有:(1)索道安装架设主要参数 无(有)荷中挠系数、下支点安装拉力、振动波敲击法往返所需时间、无荷索长等;(2)确保索道生产安全主要参数 承载索实际安全系数、耐久性参数等;(3)提供绘制索道纵断面图主要参数 按等分点计算无(有)荷挠度等;(4)多跨索道检验纵断面设计主要参数 弯折角、弯挠角和安全靠贴系数等。
参 考 文 献1 M acmillam W D Statics and dynamics of aparticle 19272 周培源 理论力学 北京:人民教育出版社,19523 周新年 架空索道理论与实践 北京:中国林业出版社,19964 单圣涤 工程索道 北京:中国林业出版社,20005 (日)加藤诚平著 林业架空索道设计法 张德义译北京:农业出版社,19656 (日)堀高夫著 悬索理论及其应用 张育民译 北京:中国林业出版社,19927 (苏)杜盖尔斯基 著 架空索道及缆索起重机 孙鸿范译 北京:高等教育出版社,19558 LYl056-91林业架空索道设计规范 北京:中国标准出版社,1992作 者:官印生地 址:福州市湖东路188号福州市规划设计研究院交通所邮 编:350001收稿日期:2006-07-04基于Matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计安徽理工大学 关维娟 许 峰 陈清华摘 要:介绍了在visual Basic中调用M atlab优化工具箱中的函数,进行单级圆柱齿轮减速器优化设计的方法。
通过具体算例,表明该方法简单有效,编程量小,并较好地达到了优化目的,能够应用到工程实际中去。
关键词:单级圆柱齿轮减速器;Visual Basic;Matlab优化工具箱;优化设计Abstract:This paper describes how to call functions i n Matlab tool box wi th V i sual Basic environmen to perform optimal de-sign of single-s tage cylindrical gear reducer.The optimal design way is simple,effective and is able to deli ver relatively satis-factory optimization results with lower p rogramming work,and therefore can be used in actual product desi gn.Keywords:single-atage cylindrical gear reducer;Visual Basic;Matlab opti mization tool box;opti mal design单级圆柱齿轮结构参数优化是一个有6设计变量,16个约束条件的优化设计经典问题,一般是用惩罚函数法或复合型算法进行求解,虽然已经能够用计算机语言,如VB6 0等编程实现,但工作量比较大,对于不太精通编程和优化设计算法的技术人员来说,很难编写出正确的程序来。
基于matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计
基于matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计一、背景介绍圆柱齿轮减速器是一种广泛应用于机械传动系统中的重要设备，它能够通过齿轮传递动力，并实现不同速度的转动。
在工程设计中，为了提高减速器的性能和效率，优化设计是非常重要的一环。
而matlab作为一种强大的数学建模和仿真工具，可以帮助工程师们进行减速器的优化设计。
二、matlab在圆柱齿轮减速器设计中的应用在圆柱齿轮减速器的设计过程中，需要考虑诸多因素，例如齿轮的模数、齿数、齿形等。
利用matlab可以借助其强大的数学计算能力，通过建立齿轮减速器的数学模型，进行优化设计。
matlab还可以进行动力学分析、应力分析等方面的仿真，帮助工程师们更好地理解减速器在工作过程中的性能表现。
三、圆柱齿轮减速器的优化设计方法1. 齿轮参数的选择在优化设计过程中，首先需要确定减速器的工作参数，包括输入轴转速、输出轴转速、扭矩传递比等。
然后根据这些参数，结合matlab的计算能力，进行齿轮参数的选择，如模数、齿数等，以满足减速器的传动需求。
2. 齿形的优化齿轮的齿形对于减速器的传动性能具有重要影响，通过matlab可以进行齿形的优化设计，以确保齿轮的传动效率和传动平稳性。
3. 传动效率的分析传动效率是评价减速器性能的重要指标之一，利用matlab可以进行减速器传动效率的分析，找出影响传动效率的因素，并进行优化设计，提高减速器的传动效率。
4. 结构强度的分析除了传动效率外，减速器的结构强度也是需要考虑的重要因素。
matlab可以进行减速器的结构强度分析，找出可能存在的弱点并进行设计改进，以保证减速器的结构强度和稳定性。
四、实例分析通过一个实例来展示基于matlab的单级圆柱齿轮减速器的优化设计过程。
首先我们需要确定减速器的工作参数，比如输入轴转速为1000rpm，输出轴转速为100rpm，扭矩传递比为10。
然后利用matlab进行齿轮参数的选择，计算得到需要的模数和齿数。
单级圆柱蜗杆减速器的优化设计
单级圆柱蜗杆减速器的优化设计
黄恩浩;项辉宇;冷崇杰;张勇
【期刊名称】《进展:科学视界》
【年(卷),期】2022()12
【摘要】在机械传动中,蜗杆减速器是通用的部件之一。
它的特点很明显,结构紧凑,工作平稳,噪音小,因此在机械产品中,蜗杆减速器得到了广泛的应用。
蜗杆传动有着较明显的特点,结构紧凑、传动比较大、运转平稳、噪音比较小,它还不需要辅助机构就能获得反自锁的优点,在这方面明显强于齿轮传动。
我国国内在蜗杆减速器的应用数量虽然大大增加但是大多数蜗杆减速器都存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。
在蜗杆减速器的设计上,对产品各个结构参数进行精准的设计,都可以提高产品的性能品质。
采用遗传算法进行单目标函数优化,采用Matlab对蜗杆减速器进行优化设计,在满足其他各条件的情况下,做到使减速器蜗轮齿圈体积达到最小,以提高经济效益,这是传统设计方案无法准确完成的。
【总页数】3页(P92-94)
【作者】黄恩浩;项辉宇;冷崇杰;张勇
【作者单位】北京工商大学人工智能学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.23
【相关文献】
1.基于模糊可靠度约束的单级圆柱齿轮减速器的多学科协同优化设计
2.利用计算机优化设计单级蜗杆减速器传动系统
3.单级圆柱齿轮减速器的优化设计
4.单级圆柱齿轮减速器的优化设计
5.单级直齿圆柱齿轮减速器轴系部件的优化设计
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机械优化设计-1组-对一对单级圆柱齿轮减速器-以体积最小为目标进行优化设计学习资料
《机械优化设计》课程作业（2014至2015学年度第2学期）班级学号姓名郑杨机械1207 A07120157机械优化设计案例1. 题目对一对单级圆柱齿轮减速器，以体积最小为目标进行优化设计。
2.已知条件已知数输入功p=58kw ，输入转速n 1=1000r/min ，齿数比u=5，齿轮的许用应力[δ]H =550Mpa ，许用弯曲应力[δ]F =400Mpa 。
3.建立优化模型3.1问题分析及设计变量的确定由已知条件得求在满足零件刚度和强度条件下，使减速器体积最小的各项设计参数。
由于齿轮和轴的尺寸（即壳体内的零件）是决定减速器体积的依据，故可按它们的体积之和最小的原则建立目标函数。
单机圆柱齿轮减速器的齿轮和轴的体积可近似的表示为：]3228)6.110(05.005.2)10(8.0[25.087)(25.0))((25.0)(25.0)(25.0222122212221222212212122221222120222222222121z z z z z z z z z z z g g z z d d l d d m u mz b bd m u mz b b d b u z m b d b z m d d d d l c d d D c b d d b d d b v +++---+---+-=++++-----+-=πππππππ式中符号意义由结构图给出，其计算公式为b c d m umz d d d mumz D mz d mz d z z g g 2.0)6.110(25.0,6.110,21022122211=--==-===由上式知，齿数比给定之后，体积取决于b 、z 1 、m 、l 、d z1 和d z2 六个参数，则设计变量可取为Tz z T d d lm z bx x x x x x x ][][211654321==3.2目标函数为min)32286.18.092.0858575.4(785398.0)(2625262425246316321251261231232123221→++++-+-+-+=x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f3.3约束条件的建立1）为避免发生根切，应有min z z ≥17=，得017)(21≤-=x x g2 )齿宽应满足max min ϕϕ≤≤d b，min ϕ和max ϕ为齿宽系数d ϕ的最大值和最小值，一般取min ϕ=0.9，max ϕ=1.4，得04.1))(0)(9.0)(32133212≤-=≤-=x x x x g x x x x g3）动力传递的齿轮模数应大于2mm ，得 02)(34≤-=x x g4）为了限制大齿轮的直径不至过大，小齿轮的直径不能大于max 1d ，得 0300)(325≤-=x x x g5）齿轮轴直径的范围：max min z z z d d d ≤≤得0200)(0130)(0150)(0100)(69685756≤-=≤-=≤-=≤-=x x g x x g x x g x x g6）轴的支撑距离l 按结构关系，应满足条件：l 2min 5.02z d b +∆+≥（可取min ∆=20），得0405.0)(46110≤--+=x x x x g7）齿轮的接触应力和弯曲应力应不大于许用值，得400)10394.010177.02824.0(7098)(0400)10854.0106666.0169.0(7098)(0550)(1468250)(224222321132242223211213211≤-⨯-⨯+=≤-⨯-⨯+=≤-=---x x x x x x g x x x x x x g x x x x g8）齿轮轴的最大挠度max δ不大于许用值][δ，得003.0)(04.117)(445324414≤-=x x x x x x g9）齿轮轴的弯曲应力w δ不大于许用值w ][δ，得5.5106)1085.2(1)(05.5104.2)1085.2(1)(1223246361612232463515≤-⨯+⨯=≤-⨯+⨯=x x x x x g x x x x x g4.优化方法的选择由于该问题有6个设计变量，16个约束条件的优化设计问题，采用传统的优化设计方法比较繁琐，比较复杂，所以选用Matlab 优化工具箱中的fmincon函数来求解此非线性优化问题，避免了较为繁重的计算过程。
一级圆柱齿轮减速器的优化设计
一级圆柱齿轮减速器的优化设计
一级圆柱齿轮减速器是使用于机械设备中的一种齿轮机构，用于减速电机的转速或改变转矩大小，从而实现传动装置运行的高精度驱动。
随着社会的发展，人们对设备的要求越来越高，一级圆柱齿轮减速器的优化设计变得尤为重要。
一方面，一级圆柱齿轮减速器应当具有较高的传动精度，确保机械设备的运行精度。
通常，为了提高传动精度，机械设计应在减速器的全部轴线上安装参数调节滑动轴承，并在轴承外壳上安装调节螺栓，以便将轴承松接夹具推向轴线，获得更好的精度。
其次，一级圆柱齿轮减速器应当具有良好的耐久性。
为此，齿轮机构的耐磨性和耐腐蚀性可以采用优质的优质合金整体热处理工艺，以获得良好的高强度硬度和特定的硬度值。
此外，可以采用分段调节双积分膜片结构，采用转速和扭矩的双重优化方法，使用更短的尺寸设计，来实现减速器的高效传动。
最后，应严格控制减速器的加工投入，以确保减速器的寿命。
此外，优化设计中还应结合现有技术进行改进。
首先，应根据设备的工作原理和使用状况，采用适当的模型作为参数来检测减速器的工作状态，以确保减速器的精度和可靠性；其次，应采用现代计算机辅助设计技术，将设计过程中的参数及各细节考虑在内，实现合理的减速器结构；最后，应实施新材料和新零件的采用，使减速器更加经济和可靠。
综上所述，优化一级圆柱齿轮减速器设计，应包括调节精度，耐
久性，传动效率，以及设计过程中的模型检验，计算机辅助设计，新材料新零件的考虑，以便更加有效的满足机械设备的要求。
单级圆柱齿轮减速器的优化设计
单级圆柱齿轮减速器的优化设计单级圆柱齿轮减速器的优化设计齿轮减速器是一种常用的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。
其中，单级圆柱齿轮减速器是一种常见的减速器类型，具有结构简单、传动效率高等优点。
本文将围绕单级圆柱齿轮减速器的优化设计展开讨论。
首先，我们需要明确单级圆柱齿轮减速器的工作原理。
单级圆柱齿轮减速器是通过两个相互啮合的圆柱齿轮进行传动的。
其中，一个齿轮称为主动齿轮，另一个齿轮称为从动齿轮。
主动齿轮通过电机等动力源驱动，从而带动从动齿轮旋转。
通过不同大小的齿轮组合，可以实现不同的减速比。
在进行优化设计时，我们可以从以下几个方面考虑：1. 齿轮材料的选择：齿轮材料的选择直接影响到减速器的使用寿命和传动效率。
一般来说，常用的齿轮材料有钢、铸铁、铜合金等。
在选择材料时，需要综合考虑其强度、硬度、耐磨性等因素，并根据具体应用场景进行选择。
2. 齿轮参数的优化：齿轮参数包括模数、压力角、齿数等。
通过优化这些参数，可以提高减速器的传动效率和承载能力。
例如，增大模数可以增加齿轮的强度和承载能力；选择合适的压力角可以减小齿轮啮合时的摩擦损失。
3. 齿轮啮合传动的优化：齿轮啮合传动是减速器最关键的部分，也是能量损失最大的部分。
通过优化齿轮啮合传动的设计，可以减小能量损失，提高传动效率。
例如，采用精密加工工艺可以提高齿轮的啮合精度；采用润滑油膜技术可以减小摩擦损失。
4. 减速器结构的优化：减速器的结构设计也会影响其性能。
通过优化结构设计，可以降低噪声、提高刚度、减小体积等。
例如，采用斜齿圆柱减速器可以减小噪声；采用刚性箱体结构可以提高刚度。
5. 传动效率的测试与改进：在优化设计完成后，需要对减速器的传动效率进行测试，并根据测试结果进行改进。
通过不断地测试与改进，可以逐步提高减速器的传动效率。
综上所述，单级圆柱齿轮减速器的优化设计涉及到多个方面，包括材料选择、齿轮参数优化、齿轮啮合传动优化、结构优化以及传动效率测试与改进等。
单级普通圆柱蜗杆减速器优化设计
毕业设计开题报告课题名称单级普通圆柱蜗杆减速器优化设计课题来源生产实际一、课题来源、目的、意义1．课题的来源生产实际2．本课题研究目的在蜗杆传动中，通常采用淬硬磨削的钢制蜗杆，而采用贵重的青铜等材料制造蜗轮齿圈，以使传动副具有良好的减摩性,耐磨性和抗胶合能力。
为了节省较贵重的有色金属，降低生产成本，在蜗杆传动的优化设计中，应该以蜗轮有色金属齿圈体积最小作为设计目标.通过运用数学规划理论和计算机技术，从大量的可行设计方案中自动寻找出最佳方案，从而获得显著的技术和经济效益。
3．本课题研究的意义蜗杆减速器是机械传动通用部件之一。
由于它具有结构紧凑、工作平稳、传动比大、噪音小等特点,所以在机械产品中得到了广泛的应用。
蜗杆减速器设计所涉及的参数较多,合理选择结构参数对提高机械产品性能影响很大。
若采用传统设计方法,不仅工作量大,而且不易得到。
二、国内外概况、预测和文献综述1. 课题的国内外研究概况1.1国内研究概况蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。
在绝大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的轴交角为90°。
它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达750kW，通常用在50kW以下；最高滑动速度可达35m／s，通常用在15m／s以下。
蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。
在传递动力时，传动比一般为8—100，常用的为15—50。
在机床工作台中，传动比可达几百，甚至到1 000。
这时‘需采用导程角很小的单头蜗杆，但传动效率很低，只能用在功率小的场合。
在现代机械制造业中正力求提高蜗杆传动的效率，多头蜗杆的传动效率已可达到98%；与多级齿轮传动相比，蜗杆传动零件数目少，结构尺寸小，重量轻。
缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用重的减摩材料(如青铜)制造。
蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。
单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计[五篇]
![单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计[五篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/345c43457ed5360cba1aa8114431b90d6d858963.png)
单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计[五篇]第一篇：单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计一、问题描述设计如图所示的单级圆柱齿轮减速器。
减速器的传动比u=5，输入功率P=75+5⨯44=295kW，输入轴转速n=980r/min。
要求在保证齿轮承载能力的条件下，使减速器的质量最小。
xbxz1xmX=[x1 x2 x3 x4 x5 x6]T =xl1X5d1X6d2二、分析减速器的体积主要决定于箱体内齿轮和轴的尺寸三、数学建模积v可近似的表示为根据齿轮几何尺寸及结构尺寸的计算公式，单极圆柱齿轮减速器箱体内齿轮和轴的总体v=π(d42s221-db1+2s1)π⎛π2⎫+d(l1+l2)-D-D(b2-c)-4 d0c⎪44⎝4⎭'22'21ππ((d422-d2s2)b2+π4ds2 1(l1+l3))由上式克制，单极标准直齿圆柱齿轮减速器优化设计的设计变量可取为这里近似取b1=b2=b0根据有关结构设计的经验公式将这些经验公式有δ=5m、D2=d2-2δ、、c=0.2b，并取l2=32mm、l3=28mm将这些经验公式及数据代入式d0=0.25（D2-D1）（2-1）且用设计变量来表示，整理得目标函数的表达式为222222f(x)=0.785398154.75x1x2x3+85x1x2x3-85x1x3+0.92x1x6-x1x52222+0.8x1x2x3x6-1.6x1x3x6+x4x5+x4x6+28x5+32x6() 1）为避免发生根切，应有Z1≥Zmin=17应有于是得约束函数（2-1）g1(x)=17-x2≤0（2-2）2）根据工艺装备条件，跟制大齿轮直径d2不超过1500mm故小齿轮直径d1不应超过300mm即mz1≤30cm于是有约束函数（2-3）g2(x)=x2x3-30≤0（2-4）足16≤b≤35，由此得m-1g(x)=xx-35≤0（2-5）3133）为保证齿轮承载能力同时又避免载荷沿齿宽分布严重不均，要求齿宽系数Φm=-1g4(x)=16-x1x3≤0（2-6）b满m4）对传递动力的齿轮，模数不能过小，一般m≥2mm,且取标准系列值，故有() g5x=0.2-x3≤0（2-7）5）按经验，主、从动轴直径的取值范围为10cm≤d≤15cm，故有() g6x=10-x5≤0（2-8）() g7x=x5-15≤0（2-9）() g8x=13-x6≤0（2-10）() g9x=x6-20≤0（2-11）6）按结构关系，轴的支承跨距满足：l1≥b+2∆+0.5ds2，其中∆为箱体内壁到轴承中心线的距离，现取∆=2cm，则有约束函数g10(x)=x1+0.5x6+4-x4≤0（2-12）7）按齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度条件，应有：336KT1(u+1)σH=≤[σH]abu（2-13）3σF=12KT1≤σF1bd1mYF111[]（2-14）σF=1σFYFYF2≤σF2[]（2-15）式中，a为齿轮传动的标准中心距，单位为cm，a=0.5mz1(u+1)；K为载荷系数，这里取K=1.3；T1为小齿轮传递扭矩，单位为N•cm，T1=955000P/n1=95500⨯295/980N•cm≈287474N•cm；为齿轮的许用接触应力，单位为MPa，这里取；σF1、σF2分别为小齿轮与大齿轮的许用弯曲应力，单位为MPa，这里取σF1=261MPa、σF2=213MPa；YF1、YF2分别为小齿轮、大齿轮的齿形系数，对标准齿轮：[][][][]YF1=0.169+0.006666z1-0.000854z12（2-16）（2-17）2YF2=0.2824+0.003539z1-0.000001576z2对以上公式进行代入、运算及整理，得到满足齿轮接触强度与弯曲强度条件的约束函数：（2-18）2(0.169+0.6666⨯10-2x2-0.854⨯10-4x22)-261≤0（2-19）g12(x)=7474/x1x2x32(0.2824+0.177⨯10-2x2-0.394⨯10-4x22)-21 3≤0（2-20）g13(x)=7474/x1x2x3[][]根据主动轴（本例即小齿轮轴）刚度条件，轴的最大弯曲挠度ymax应小于许用值[y]，即xxx g11(x)=45002（2-21）1--1-12231-855≤0ymax-[y]≤0其中取[y]=0.003l1；ymax则由下式计算：3y=Fl/(48EJ)（2-22）maxn式中，Fn为作用在小齿轮齿面上的法相载荷，单位为N，Fn=2T1/(mz1cosα)，α为齿轮压力角，α=20︒；E为轴的材料的弹性模数，E=2⨯105MPa；J为轴的惯性矩，单位为cm，对圆形截面，J=πds41/64。
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毕业设计开题报告课题名称单级普通圆柱蜗杆减速器优化设计课题来源生产实际一、课题来源、目的、意义1．课题的来源生产实际2．本课题研究目的在蜗杆传动中，通常采用淬硬磨削的钢制蜗杆，而采用贵重的青铜等材料制造蜗轮齿圈，以使传动副具有良好的减摩性,耐磨性和抗胶合能力。
为了节省较贵重的有色金属，降低生产成本，在蜗杆传动的优化设计中，应该以蜗轮有色金属齿圈体积最小作为设计目标.通过运用数学规划理论和计算机技术，从大量的可行设计方案中自动寻找出最佳方案，从而获得显著的技术和经济效益。
3．本课题研究的意义蜗杆减速器是机械传动通用部件之一。
由于它具有结构紧凑、工作平稳、传动比大、噪音小等特点,所以在机械产品中得到了广泛的应用。
蜗杆减速器设计所涉及的参数较多,合理选择结构参数对提高机械产品性能影响很大。
若采用传统设计方法,不仅工作量大,而且不易得到。
二、国内外概况、预测和文献综述1. 课题的国内外研究概况1.1国内研究概况蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。
在绝大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的轴交角为90°。
它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达750kW，通常用在50kW以下；最高滑动速度可达35m／s，通常用在15m／s以下。
蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。
在传递动力时，传动比一般为8—100，常用的为15—50。
在机床工作台中，传动比可达几百，甚至到1 000。
这时‘需采用导程角很小的单头蜗杆，但传动效率很低，只能用在功率小的场合。
在现代机械制造业中正力求提高蜗杆传动的效率，多头蜗杆的传动效率已可达到98%；与多级齿轮传动相比，蜗杆传动零件数目少，结构尺寸小，重量轻。
缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用重的减摩材料(如青铜)制造。
蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。
也可用于增速，齿数比单级为5—15，但应用很少。
按蜗杆形状不同可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动三类。
由于刀具加工位置的不同，圆柱蜗杆又有阿基米德蜗杆(ZA型)、渐开线蜗杆(ZI型)、法向直廓蜗杆(ZN型)等多种。
按蜗杆螺旋线方向不同，有左旋和右旋之分。
除非特殊需要，一般都采用右旋。
两者原理相同，计算方法也相同，但作用力的方向不同(除径向力外)。
按蜗杆头数不同有单头蜗杆与多头蜗杆之分。
单头蜗杆主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆。
多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。
20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。
目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。
20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。
改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。
材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。
部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。
国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。
另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。
由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。
1.2国外研究概况国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。
但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
最近报道，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器都为目前先进的减速器。
2. 课题的研究趋势预测蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。
但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。
蜗杆传动具有传动比大而结构尺寸紧凑等优点，在许多设备的传动系统中得到了广泛的应用，而目前对蜗杆减速器进行设计时，常把设计变量作为确定性变量而忽略其随机性，这样便使设计结果很难真实地反映减速器的运行情况。
另一方面，对蜗杆减速器进行优化设计时，大多是进行单目标优化设计，为使蜗杆减速器的设计既具有运行可靠性的定量描述，又有获得其整体综合功能最优的设计方案，运用可靠性优化设计方法，对圆柱蜗杆减速器进行了可靠性多目标优化设计。
将优化设计方法应用于普通圆柱蜗杆减速器设计，使普通圆柱蜗杆减速器在满足承载能力及强度要求条件下，效率最高、体积最小、润滑条件最佳。
这样可获得显著的技术和经济效益。
三、系统设计方案及可行性分析1．系统设计方案已知普通圆柱蜗杆传动的输出轴扭矩T2=546550 Nmm，齿数比u=26.39，蜗轮齿η。
圈材料为ZQSn10-1，许用接触应力[]Hσ=180 MPa ，工作平稳，传动效率85.0=为了节省较贵重的有色金属，降低成本，以蜗轮有色金属齿圈体积最小为目标进行蜗杆传动的优化设计。
系统设计方案图如下：2．可行性分析本课题重点解决的问题是节省较贵重的有色金属，降低成本，以蜗轮有色金属齿圈体积最小为目标进行蜗杆传动的优化设计。
如图2所示，蜗轮齿圈的结构尺寸包括：齿顶圆直径da 、齿根圆直径d f 、齿圈外径d e 、内径d 0和齿宽b 0蜗轮齿圈的体积为：220()4e b d d V π-=（2.1）式中，21266222e a m md d mz m z z =+=++++； （2.2） 0f 2d =d -2m=mz -6.4m蜗轮齿数为z 2=uz 2，u 是齿数比；z 1是蜗杆齿数（头数）。
蜗轮齿宽为b=¢da 1=¢m （q+2）,q 是直径系数，¢是齿宽系数；当z 1=1-2时，¢=0.75；当z 1=3-4时，¢=0.67.将上述关系代入蜗轮齿圈的体积计算式中，经过整理得到目标函数为：()()()2232211126×(2)( 6.4)442e o b d d m q f x V uz uz z ππφ-+⎡⎤===++--⎢⎥+⎣⎦；由此可知蜗轮齿圈的体积与蜗杆齿数z1.模数m ，直径系数q 和齿数比u 的函数。
四、 预计达到的要求及预计的关键技术1.预计需达到要求、技术指标本课题预期成果实现蜗轮有色金属齿圈体积最小已达到节约生产成本的目的。
2.预计的关键技术传统的蜗杆设计一般通过反复的试凑，校核确定设计方案。
虽然也能获得满足条件的设计方案，但该方案一般不是最佳的。
在系统研究蜗杆传动的优化设计目标，设计变量和约束条件的基础上以蜗轮齿圈体积最小为优化目标建立优化设计数学模型。
利用 MATLAB 的优化工具箱对蜗杆传动进行优化设计。
课题研究进展计划表1 毕业设计具体进度安排表序号设计（论文）各阶段名称日期1 动员，明确设计任务，熟悉相关软件，查阅相关资料 1.14～3.112 到系教学工作室进行调研，收集资料，完成开题报告 3.11～3.143 进行具体的分析、编程、调试等工作（包括翻译） 3.14～3.254 完善设计，撰写设计论文 3.25～5.295 交资料、准备并进行毕业答辩 5.30～6.9五、现有的条件及设备.本课题在优化设计计算时需要MATLAB编程软件七、参考文献1.孙靖民,梁迎春．机械优化设计[M]．北京：机械工业出版社，20062.刘惟信，孟嗣宗. 机械最优化设计[M]. 第2版.北京：清华大学出版社，19963.王文博．机构和机械零部件优化设计[M]．北京：机械工业出版社，19904.陈立周, 张英会, 吴清一, 吴继庚．机械优化设计[M]．上海：上海科学技术出版社，19825.汪萍侯慕英．机械优化设计[M]．武汉：武汉地质学院出版社，19866.《现代机械传动手册》编辑委员会. 现代机械传动手册[M]，第2版.北京：机械工业出版社，20027.张策. 机械原理与机械设计[M]. 北京：机械工业出版社，2004.8.孟兆明，常德功.机械最优设计技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，20089.何献忠，李萍等. 优化技术及其应用[M].北京：北京理工大学出版社，199210.张铮，杨文平，石博强，李海鹏.MATLAB程序设计与实例应用[M].北京：中国铁道出版社，200311.褚洪生，杜增吉，阎金华.MATLAB7.2 优化设计实例指导教程[M].北京：机械工业出版社，200712.王科社. 机械优化设计[M].北京：国防工业出版社，2007开题报告要求1、开题报告必须在收集和阅读有关资料，考查生产现场，参考类似产品，进行分析、对比、论证的基础上进行撰写。
2、开题报告的内容一般包括：课题的来源、目的、意义、国内外的现状及发展；进行可行性分析及系统设计方案；系统达到的功能要求、技术指标；所应用的新技术、新工艺、新装置等及关键技术；系统研究的重点和难点；预测课题的经济效益和社会效益以及可能取得的成果等。
3、开题报告不得少于3000汉字，并附有毕业设计计划安排。
4、开题报告要求在毕业设计前四周内完成。
导师评语（应根据“开题报告要求”，组织所指导的学生进行交流，对学生开题报告的内容、设计方案、应用技术以及预测成果等进行综合评价。
）导师签名：200 年月日。