基于随机方向法的摆线钢球减速器的优化设计
轮边减速器优化设计
轮边减速器优化设计
刘以正;杨广鹏
【期刊名称】《煤矿机械》
【年(卷),期】1989()9
【摘要】本文以煤矿井下胶轮铲运车齿圈转出式双排行星传动的轮边减速器为例,讨论了轮系的优化设计方法。
导出轮系的传动此,采用[苏]方法计算出轮系的效率,最后建立该轮系的数学模型,并在计算机上用优化设计程序,随机方向搜索法进行求解,同时又进行了参数圆整和齿数选择,取得了满意的结果。
本文讨论的范围只限于标准和高变位齿轮的情况。
【总页数】6页(P7-12)
【关键词】铲运车;轮边;减速器;优化设计
【作者】刘以正;杨广鹏
【作者单位】哈尔滨煤矿机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TD422.402
【相关文献】
1.重型机械新型轮边减速器优化设计 [J], 连文香;席海亮;展靖华
2.大型矿用电动轮自卸车轮边减速器的设计优化和仿真分析 [J], 张再利;颜力;蔡小亮
3.大型矿用电动轮自卸车轮边减速器的设计优化和仿真分析 [J], 张再利;颜力;蔡小
亮;
4.装载机轮边减速器优化设计参数的转换设计 [J], 魏承辉;覃虹桥;蔡安辉;蔡悦华
5.基于PXI轮边减速器结构参数优化设计 [J], 刘庆;吴启斌
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新型针摆线行星轮减速器的优化设计
新型针摆线行星轮减速器的优化设计董淑婧【摘要】在分析现有的摆线针轮传动弱点的基础上对其进行了优化设计,优化后的新型摆线减速器相比以往摆线轮减速器来说,传动机构的输出结构更加简单、刚性也更好,且基本构件的受力更加平衡,而运动也更加平稳,因此在结合了以往传动结构的优点如承载能高和传动比等的基础上又改善了一些以往的缺点使得整体机构的体积更小、效率更高、运动的平稳性大大挺高且噪声也得到有效的控制.由于新型摆线针轮行星减速器改善了结构设计使其更加合理、科学和高效,也让新型减速器拆装变得简单便于维修.让产品的竞争力的竞争力也得到了大大的提升.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P28-29,49)【关键词】针摆行星减速器;优化设计【作者】董淑婧【作者单位】大连科技学院,大连 116052【正文语种】中文摆线针轮传动作为本身一种比较理想的传动形式在工业部门中得到广泛的应用，在整个减速器行业中也占有较大比例。
但现有的摆线针轮传动的一些弱点是类似的：针轮固定，摆线轮与针轮形成行星传动机构，因此另外得有一个单独的输出装置将动力输出。
由此，输出轴的刚度变低了，而且因为转臂轴承被设计在行星轮即摆线轮的内部，尺寸上，受行星轮的掣肘，成为降低整个传动系统承载能力的主要因素之一。
环板式三环渐开线减速器的结构由于不是轴对称的，在传动过程中产生较大的附加载荷，所以在传动中它的传动稳定性不佳且造成的噪声和震动较大，并且由于结构设计的不合理，使得整个系统的重量明显增加，提高了生产成本［3］。
1.1 整体结构设计针摆行星传动的结构的示意图，如图2所示：针轮输出针摆行星传动减速器，主要由针齿壳1、输出盘2、柱销支撑盘支撑轴承3、柱销支撑盘4、输入轴5、两个输入轴支撑轴承6和19、柱销7、柱销套8、四片摆线轮9、13、14和15、针齿10、针齿套11、箱体12、箱盖16、转臂轴承17、两个偏心套18和20、滚针21等主要零部件组成。
摆线钢球减速器设计
摆线钢球减速器设计摆线钢球减速器设计摆线钢球减速器是一种常见的传动装置，其设计可以帮助实现高效率和精确的动力转换。
下面将逐步介绍这种减速器的设计过程。
第一步：确定需求和参数在设计摆线钢球减速器之前，首先需要明确应用场景中的需求和参数。
这包括输出转速、扭矩要求、重量限制等。
根据这些参数，我们可以开始进行减速器的设计。
第二步：选择减速比减速比是决定减速器输出转速和扭矩的关键因素。
根据应用需求和参数，选择一个合适的减速比。
减速比可以通过增大输入和输出轮的尺寸比例来实现。
第三步：确定输入轮和输出轮的齿轮数量输入轮和输出轮的齿轮数量决定了传动比例。
根据所选的减速比，计算出输入轮和输出轮的齿轮数量，以确保所需的传动比例。
第四步：设计齿轮和轴承根据输入轮和输出轮的齿轮数量和减速比，设计齿轮的齿形和尺寸。
同时，选择适合的轴承来支撑齿轮和轴的运动。
第五步：设计摆线钢球机构摆线钢球机构是摆线钢球减速器的核心部件。
在设计中，需要确定摆线钢球的数量、直径和位置，并确保钢球之间的运动平稳。
第六步：设计外壳和安装结构根据整体设计，设计减速器的外壳和安装结构。
外壳需要提供足够的强度和刚度来保护内部组件，并提供方便的安装和维护。
第七步：进行模拟和优化在进行实际制造之前，进行减速器的模拟和优化是必要的。
使用计算机辅助设计软件进行模拟，并根据结果对设计进行优化，以确保减速器的性能符合要求。
第八步：制造和测试根据设计图纸和优化结果，进行减速器的制造。
制造完成后，进行各项测试，包括输出转速、扭矩和噪音等。
根据测试结果，对减速器进行调整和改进。
总结：通过以上的步骤，我们可以设计出一个高效率和精确的摆线钢球减速器。
然而，需要注意的是，不同的应用场景可能需要不同的设计方法和参数选择。
因此，在设计过程中，需要根据具体需求进行调整和优化。
二级双摆线钢球减速器的设计与制造
二级双摆线钢球减速器的设计与制造摘要：通过分析双摆线钢球减速器的构造原理和类型，以双摆线钢球减速器的核心部件——摆线槽为重点来设计减速器。
对这种减速器里面的摆线槽的构造、滚动式的排列方式、数控加工方法等方面做一系列的分析和设计，以便设计和制造出更好的新型二级双摆线钢球减速器。
关键字：双摆线；减速器；设计制造科技的进步社会的发展，已经阻挡不了现代化的工业生产步伐，自动化的生产模式与水平渐渐的被提高，使得旧型的齿轮减速器逐渐的被某些更加高级更新新型的减速器所取代。
就目前来说，在减速器研究方面，越来越重视减速器的体积、质量和其制造成本、使用成本，降低噪音污染等方面；在保证其正常工作和正常提供动力的基础之上，来增加减速器的效率，延缓减速器的使用期限。
最近一段时间内，国内外的学者都对双摆线钢球减速器的研究很重视，发展也很快。
本文就主要对双摆线钢球减速器的设计和制造做一些研究。
1.双摆线钢球减速器的构造双摆线钢球减速器是目前的一种最新型的二齿差K-H-V行星传动设备，主要由以下部件组成：1 输入轴；2动摆线盘；3减速器的输入部分；4减速部分动摆线盘、输出轴；5转臂轴承；6 预压螺母；7动摆线盘、定摆线盘；8用开调节各啮合副间的配合间隙。
动、定摆线盘上面刻制的用于内外摆线的沟槽会形成一条全封闭的循环轨道，当转动输入轴的时候，上面的偏心部分就会用过转臂轴承带动动摆线盘旋转，循环轨道上排列的钢球就被用过滚动使用，致使动摆线盘自转，形成行星轨迹运动。
位于动摆线盘上的另一个球窝与输出轴上的球窝的刻制原理都是按照平行四边形来制作的，并且他们和多个钢球组成W型机构，在通过动摆线将动力传送给输出轴，从而就完成了输出轴的低速旋转。
双摆线钢球减速器通过钢球这种中间介质来传递同轴之间的动力和运动，这样就实现了结构简单紧凑、运转方便、制造简易、造价低，寿命长的预想；以钢球的滚动代替了传动的滑动，使得金属不易磨损，传动动力效率高，误差小，精确度高，质量轻便、体积小巧、传动效果明显等优点；比较适合在以传动为主又要求体积小巧、传动率较高的场所使用。
二级双摆线钢球减速器的设计与制造的开题报告
二级双摆线钢球减速器的设计与制造的开题报告一、课题背景与意义随着机器人和自动化技术的广泛应用，对精度和可靠性要求越来越高。
其中减速器作为机器人和自动化设备中常用的零部件之一，在机器人和自动化设备控制系统中作为一种重要的传动装置。
具有减速比大、精度高、承载能力强、噪音小等特点，在自动化控制系统中扮演着十分重要的角色。
由于这种减速器具有各种优点，因此，在机械设计中，对减速器的设计和制造也成为必不可少的一部分。
相对于其他减速装置，二级双摆线钢球减速器是一种较为先进的减速器，其优点在于结构简单，传动能力强，功率密度大，效率高，使用寿命长。
随着二级双摆线减速器的应用领域越来越广，对其制造工艺和设计要求也越来越高，因此，开展此项研究，对于提高二级双摆线钢球减速器的制造工艺和设计水平具有重要意义。
二、研究目的和内容本课题旨在以二级双摆线钢球减速器设计和制造为主要研究内容，重点研究以下内容：1. 二级双摆线钢球减速器的传动性能分析分析二级双摆线钢球减速器的传动性能，提高减速器的传动效率，使其更好地满足实际工作要求。
2. 二级双摆线钢球减速器的设计与制造进行二级双摆线钢球减速器的结构设计和优化，提高减速器的可靠性、耐用性和减速比变化范围，并采用现代数控加工技术进行制造。
3. 二级双摆线钢球减速器性能测试通过对二级双摆线钢球减速器的测试，分析其实际工作表现，验证其设计是否合理，从而为其在实际应用中提供科学、可靠的参考依据。
三、研究方法本研究采用实验研究和理论分析相结合的研究方法。
具体来说，将采用以下方法：1. 对二级双摆线钢球减速器的传动原理进行理论分析和计算，以确定其传动效率和减速比变化范围，为设计提供依据。
2. 采用现代数控加工技术，对二级双摆线钢球减速器进行制造，确保其精度和稳定性。
3. 对制造完成的二级双摆线钢球减速器进行实验测试，通过性能测试，分析其实际工作表现，验证其设计是否合理。
四、进度安排第一阶段：二级双摆线钢球减速器的传动性能分析（3个月）1. 理论分析二级双摆线钢球减速器的传动原理；2. 计算并确定其传动效率和减速比变化范围。
翻译
摆线针轮减速器的优化设计齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式.它的主要优点是：①瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高，=0.92.0.98；④工作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑.由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛.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，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长.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.减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品.近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化.传统的摆线针轮减速器通常采用两片相同的摆线轮以偏心相差180.布置的结构。
这种结构型式不仅转臂受力大，而且内外圈相对转速高于输入轴的转速，使得摆线轮与偏心套之间的转臂轴承成为整个机构中的薄弱环节:另一方面，转臂轴承的尺寸受输出结构大小的影响，使得减速器传递的功率受到限制。
为了克服传统结构摆线针轮减速器的上述缺陷，提高传递功率、传动效率和承载能力，本文采用了三片偏心方向相距12少的摆线针轮新型行星传动结构。
论文围绕这种新型减速器的设计方法、理论分析、传动试验等若干问题展开深入系统地研究，取得了一些有价值的研究成果。
对双摆线钢球行星传动减速器的研究
难度 ， 成本提高 ， 得不到广泛使用 。
１ 行星传 动原 理
由于钢 球摆线减速器 的基 本原理类似 行星传动 的原理 ， 所 以先介绍行 星传动的原理 。 在轮系 中，如果其 中有一个 或几个 构件的轴线的位置不是 固定 的， 而可 以绕其他齿轮 的固定轴线 回转 ， 则这种轮系称为周 转轮系 。见图 １外齿轮 １和内齿轮 ３均可绕 固定轴线 Ｏ 、 ， Ｏ 回
Ｙａ ＝Ｏｌ Ｗｌ Ａ ２ Ａ ＝Ｐ
Ｐ： ＝
３＼ Ｈ
刀 ７ 厂
转 。套装在构件 Ｈ上 的齿轮 ２既可以绕 自身轴线 ０ 自转 ， 又可 随构件 Ｈ绕 Ｏ 公转 。一般称齿轮 １３为 中心轮 ， 、 齿轮 ２为行星
轮 ， 件 Ｈ 为 系杆 。 构 对于 图 １ ａ 自由度为 Ｆ －２×４ ２ ， 为差 动轮 （） ＝３ ｘ４ － ＝２ 称 系； 对 于 图 １ｂ 自 由度 为 Ｆ （） ＝３×３ ２Ｘ３ ２ １称 为 行 形 星 － － ＝ ，
速器 、 谐波减速器等。该减速器 的最 大特点是传动效率高 、 动 传 比范围广 ， 传动功率可从 １ ５ ０ Ｗ， Ｏ～ ０ ０ｋ 体积和重量 比普通齿轮 ０ 减速 器和蜗杆减速器要小得多。行星传动减速器主要应用 了传 动机构 中的一个或几个构件既公转又 自转 的复合转动而达到减
速的 目的。 ２ Ｋ—Ｈ、 —Ｈ—ｖ是 常用 的两种行 星传动机构。 星 Ｋ 行 传 动减速器在保证各齿轮直径 相差 不大的情况下获得较大 的传 动比， 因而结构紧凑 ， 体积小。 Ｋ—Ｈ—Ｖ机构还具有构件数 目少 、 传动链短 、 配方便等优点 ， 在的主要问题是 内齿啮合容易发 装 存 生啮合干涉。两齿轮 的齿数差愈小 ， 发生啮合干涉的可能性就愈 大， 行星轮运 动时产生 的离心力和离心力矩不容易得到平衡 ， 再 加上偏心输 出机构 ， 致使它的传动受到一定限制 。 用摆线齿廓取代渐开线齿廓 ，并将 中心轮的轮齿改成圆柱 销（ 针轮 ）即形成摆线针轮行星减速器 。和 内啮合的渐开线齿廓 ，
一种基于粒子群算法的减速器优化设计
一种基于粒子群算法的减速器优化设计陶泽南【摘要】以减速器为优化对象,建立了以减速器体积最小为目标的数学模型.介绍了粒子群算法的经典形式,并在此基础上重点研究了自适应改变惩罚系数的改进粒子群算法.将粒子群算法应用于减速器优化中,结果表明,优化后的减速器体积减小了27.2％,优化效果明显,可为减速器的优化研究提供一定的理论支撑.【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】5页(P25-29)【关键词】粒子群算法;减速器;优化;可操作性【作者】陶泽南【作者单位】陆军军事交通学院学员五大队,天津300161【正文语种】中文【中图分类】TH122粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)是一种基于鸟群觅食的启发式算法。
它与其他智能优化算法相比，具有收敛迅速、原理简单、操作可靠、便于实现等优点，目前已被广泛应用于工程领域。
圆柱齿轮减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的在于降低转速，增加转矩。
在减速器的设计中，如果能在保证齿轮强度的前提下，缩小减速器的体积，减轻减速器的重量，将对机械设备的制造具有重要意义。
本文采用的粒子群算法，为圆柱齿轮减速器的体积优化提供了一种新思路。
1 减速器优化的约束条件与数学模型1.1 确定目标函数和设计变量图1 圆柱齿轮减速器的结构圆柱齿轮减速器的结构如图1所示，输入轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮相啮合，使减速器起到减速增扭的作用。
影响减速器体积的因素[1]主要有齿轮厚度b，小齿轮的齿数z1，齿轮模数m，减速箱的宽度l1，小齿轮轴孔径ds1，大齿轮轴孔径ds2，因此可以设计变量[b,z1,m,l1,ds1,ds2]=[x1,x2,x3,x4,x5,x6]。
减速器的体积可近似看成齿轮和轴的体积之和，其目标函数为V=式中：输入轴伸出长度l2为25 cm；输出轴伸出长度l3为30 cm；d1、d2、c分别为小齿轮的分度圆直径、大齿轮分度圆直径、顶隙，其大小与设计变量有关。
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其设计 参数 复杂 、 计算 困难 ， 采用 传 统 的设 计 方 法难 以得到 较好 的设计 方案 ， 因此 作 者 利 用 优 化 设 计 的 方 法 对 双摆 线 钢球行 星传 动减 速器 进行 了优化 设计 ．
・８ ・ Ｏ
陕西 科 技 大 学学 报
第 ２ ８卷
２ １ 设 计 变 量 和 目标 函 数 的 确 定 ．
当 双 摆 线 钢 球 减 速 器 的 内 、 摆 线 盘 、 人 轴 及 偏 心 块 的 几 何 尺 寸 确 定 时 ， 个 减 速 器 的 形 状 就 基 本 外 输 整
确定 ， 以 以这 ４大部分 的体积 总和为 目标 函数 ， 所 在此 不考 虑输 出机 构及 其 它附 属零 件 的体 积． 为便 于计 算 ， 内、 将 外摆线 盘及 偏心块 均做实 心处理来计 算体积 ， 则减速 器 的总体 积 由 ３部分组 成 ：
反 推 行 星 摆 线 盘 １ 迫 使 行 星 摆 线 盘 又 做 自转 运 动 ， 而 形 ， 从
成 行 星 摆 线 盘 的 行 星 运 动 ． 行 星 摆 线 盘 上 另 一 端 面 切 出 而
２ 中心 盘 ３ 轴承 盏 ４输 入 轴 ５ 密封 圈 ６轴 承 — ． 一 — ７转 臂轴 承 ８钢 球 ９ 配重块 １ ． 承 ｌ — 承 １ ． 体 ＿ ． ． Ｏ轴 １轴 ２箱 １一 承 １ ３轴 ４ 轴承 １ 一 旋调 节 槛掏 ＝ 出轴 ５螺 输
关 键 词 ： 速 器 ；摆 线 ；优 化பைடு நூலகம்设 计 减
中图法分 类 号 ： ＴＨ１ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
双摆 线钢球 行 星传动 减速 器是 一种新 型减 速器 ， 结构 简单 、 它 制造 方便 、 成本 低 ； 擦损 耗 低 、 动效 摩 传
率 高 ； 动精度 高 、 积小 、 量轻 ， 机 器人 、 器 仪表 、 传 体 质 在 仪 数
基 于 随 机 方 向 法 的 摆 线 钢 球 减 速 器 的 优 化 设 计
张 彩 丽
（ 西 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 西 西安 陕 陕 ７０２） １ ０ １
摘 要 ： 对 传 统 设 计 方 法 的 不 足 ， 双 摆 线 钢 球 行 星 传 动 减 速 器 进 行 了优 化 设 计 ． 先 根 据 针 对 首
该 减速 器的 传动原 理和 力 学分析 结果 ， 立 了减 速 器的优化 设计数 学模 型 ， 建 然后 结合数 学模 型 的特点 选择 优 化设 计 的方 法为随机 方 向搜 索法 ， 最后对数 学模 型做 一 定的尺 度 变换 进行 求解 ．
求解结 果表 明 ， 过 优化 设计 可使 减速 器的体 积 减 少 １．８ ． 通 ２３
№ ． ６
陕 西 科 技 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡｌ ＯＦ Ｓ ＨＡＡＮＸＩＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＣＩ ＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＶＥ Ｉ ＯＦ Ｓ Ｅ
Ｄｅ ．２ ０ ｃ ０１
・
Ｖ０１ ８ ．２
７ ・ ９
文 章 编 号 ：０ ０ ５ １ （ ０ ０） ６０ ７ — ４ １ ０ — ８ １ ２ １ ０ —０ ９０
图 １ 减 速 器 结 构
的环形 槽和输 出 轴 １ ６端 面 上 的 环 形 槽 也 以 钢 球 为 中 间 介 体 ， 据 平 行 四 边 形 原 理 组 成 减 速 器 的输 出 机 构 ， 行 星 摆 线 盘 １的 运 动 不 变 地 传 递 给 输 出 轴 １ ， 现 输 根 将 ６实 出轴 １ ６的 低 速 转 动 ．
２ 优 化 设 计 数 学 模 型 的 建 立
＊
收 稿 日期 ： Ｏ Ｏ １ 一 ２ ２ １ 一Ｏ ２ 作 者简 介 ： 彩 丽 （ ９ ３ ） 女 ， 西省 合 阳县 人 ， 教 授 ， 士 ， 究 方 向 ： 械设 计 及 理 论 张 １７一 ， 陕 副 硕 研 机 基 金项 目： 西 省 农 业 科 技 创新 项 目（ ０ ０ 陕 ２ １ ＮＫＣ ３ ） 陕 西 科 技 大 学 自然科 学 基 金 项 目 （ Ｘ０ — ６ 一２ ， Ｚ ９２ ）
即 总 体 积 为 ｋ Ｄ， ｈ这 些 参 数 的 函 数 ： ， ，
故设计变 量可取 为 ： Ｘ—Ｅ ， ，］ ｋ Ｄ， 一［ 】ｚ ， ３ｚ ］ ，２ｌ ， ｄ ｚ
则 优 化 设 计 的 目标 函数 为 ：
１ 双 摆 线 钢 球 行 星 传 动 减 速 器 的 工 作 原 理
双 摆 线 钢球 行 星 传 动 减 速器 的结 构 如 图 １所 示 ． 行 其
星 盘 １ 中 心 盘 ２端 面 上 的 内 、 摆 线 槽 形 成 一 条 封 闭 的 空 、 外
间循环 滚道 ， 当输 入轴 ４转 动时 ， 上 的偏 心段 通 过 转臂 轴 其 承 ７ 动行 星摆 线 盘 １做 公 转 运 动 ， 星摆 线 盘 上 的摆 线 驱 行 槽 推动 钢球 ８运 动 ， 中心摆 线 盘 ２的 摆线 槽 约 束 ， 球 ８ １ 行 星盘 受 钢
Ｖ — ｌ＋ ｙ ２＋ ３
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（ ２、 、 ．／ ＋ ２ ／
＋４ （． １５＋＂ １ １５ ．Ｄ ６ ／ １ １— １ ） 十
７ 【
（ ２￣ 、 ．／ ＋ ２
＋ １（ ０Ｄ ６ ５．＾ ２ ． ＋） ６５ ， ） 一 ６ ＋ ２７ 【
Ｖ — ｆ（ Ｄ ， ｈ ｋ， ， ）
Ｖ — Ｖ ＋ Ｖ ＋ Ｖ。
式 中 ： 一行 星盘（ ｙ１ 内摆线 盘 ） 其所 穿 过 的轴段 （ 括转 臂轴 承 ） 总体 积 ； 一外 摆线 盘 及其 所 穿 及 包 的 Ｖｚ 过的轴段 的总体积 ； 一偏 心块及其所 穿过 的轴段 的总体积． Ｖ。
经 计 算 可 得 减 速 器 的 总体 积 ：