偏曲轴少齿差行星减速器优化设计

摘要

随着现代生产从单一品种、大批量生产向多品种、高质量、小批量生产模式的转换，机械结构设计必须缩短产品的生产周期，降低产品的成本，才能提高市场的竞争力和占有率。因此，在产品的设计阶段对其进行优化和结构分析，对提高产品质量、降低生产成本具有十分重要的意义。在实际机械工程中，少齿差行星减速器具有较大的传动比、小的体积，所以得到了广泛的应用。因此，在其设计阶段对少齿差行星传动机构进行优化设计及结构分析，具有重要的现实意义。为此本文对偏曲轴少齿差行星减速器进行优化设计和结构分析。本文在介绍课题研究背景及意义的基础上，对偏曲轴少齿差行星传动机构设计参数进行优化设计，并对偏曲轴少齿差行星减速器箱体进行有限元分析，实现偏曲轴少齿差行星减速器的优化设计。 本文首先介绍了偏曲轴少齿差行星传动机构。为使其具有良好的传力性能，通过对影响偏曲轴少齿差行星传动机构优化数学模型的设计变量和约束条件的分析，建立了体积最小和啮合角最小为目标函数的混合离散变量的双目标有约束优化问题。 通过对上述混合离散变量多目标优化问题的分析，本文提出采用混合遗传算法来进行计算。在优化计算过程中采用主要目标法把多目标问题转化为单目标问题，采用惩罚函数法把有约束问题转化为无约束问题，并采用MATLAB软件进行编程。通过比较混合遗传算法所得结果与MATLAB中传统的优化算法计算结果，得出最优的偏曲轴少齿差行星传动机构。 为使减速器箱体结构具有良好的性能，本文采用ANSYS软件对偏曲轴少齿差行星传动减速器进行有限元分析。本文首先在UG软件中建立偏曲轴少齿差行星减速器箱体模型，采用有限元分析软件ANSYS与UG的结合实现模型的导入，并在ANSYS中对偏曲轴输入少齿差行星减速器下箱体进行静态和模态分析，分析讨论了箱体静态及模态的分析结果，并对箱体结构进行优化，得到更加合理的箱体结构。 本课题的研究是基于某机械新技术有限公司的偏曲轴少齿差行星减速器的设计的课题进行的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1课题的提出及其研究意义

1-1-1机械机构优化设计研究背景

1-1-2课题的提出及研究意义

§1-2相关领域的研究综述

1-2-1优化设计

1-2-2有限元

1-2-3少齿差行星传动

§1-3本课题主要的研究内容

第二章偏曲轴少齿差行星传动机构及其优化数学模型的建立

§2-1偏曲轴少齿差行星传动机构

2-1-1偏曲轴少齿差行星传动机构

2-1-2少齿差行星传动基本参数的选择

§2-2偏曲轴少齿差行星传动机构优化数学模型

2-2-1影响优化数学模型的因素

2-2-2偏曲轴少齿差行星传动优化数学模型的建立

§2-3本章小结

第三章偏曲轴少齿差行星传动机构优化设计

§3-1基于MATLAB的偏曲轴少齿差行星传动机构优化设计

3-1-1 MATLAB概述

3-1-2基于MATLAB的偏曲轴少齿差行星传动机构优化设计

§3-2遗传算法及其构成要素

3-2-1染色体编码方法

3-2-2个体适应度评价

3-2-3选择算子

3-2-4交叉算子

3-2-5变异算子

3-2-6遗传算法的运行参数

3-2-7遗传算法特点

3-2-8遗传算法中约束的处理方法

3-2-9求解多目标优化问题的遗传算法

§3-3基于混合遗传算法的偏曲轴少齿差行星传动机构优化设计

3-3-1混合遗传算法原理

3-3-2遗传算法流程图

3-3-3遗传算子的选用及运行参数的确定

3-3-4适应度函数的确定

3-3-5偏曲轴少齿差行星传动机构优化程序的编写

3-3-6优化结果

§3-6本章小结

第四章偏曲轴输入少齿差减速器下箱体有限元分析

§4-1有限元分析软件简介

4-1-1 ANSYS软件特点及主要技术特点

4-1-2 ANSYS软件功能

§4-2ANSYS中的有限元分析步骤

4-2-1箱体有限元分析现状

4-2-2前处理

4-2-3网格划分

4-2-4加载

4-2-5后处理

§4-3偏曲轴少齿差行星传动减速器下箱体有限元分析

4-3-1吣中偏曲轴少齿差行星减速器下箱体模型的建立

4-3-2结构静力分析

4-3-3模态分析

§4-4 ANSYS中偏曲轴输入少齿差减速器下箱体有限元重分析

§4-5本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果