國內齒輪減速機已經制定了標準系列,但是在某些特殊情況下仍有非標準減速機設計的問題。無論是標準減速機還是非標準減速機,其設計都存在一個尺寸最優化設計的問題。本文介紹的就是齒輪減速機的結構尺寸最優化問題。
追求減速機內部尺寸最小、重量最輕、節省材料是我們優化設計的目的。我們以減速機中心距最小為優化目標,根據強度條件選定特定的模數m及總的傳動比iz,那么中心距僅是各級齒輪齒數的函數,對上述數學模型求解的方法很多,考慮到Flexiplex方法只用到目標函數和約束函數的函數值,其計算速度和精度比較理想,故采用該法求解。我們對總傳動比iz=100的三級圓柱齒輪減速機,進行了最優化設計,我們曾給先鋒機械廠用最優化方法設計制造了3臺減速機(ZS型),并且和標準同類型的減速機做過技術性能對比試驗:空載時,溫升0.1~0.2C,滿載時,溫升0.4~0.6C,其他技術性能指標完全一樣,而重量平均減輕了6%~8%,體積減少了4%~5%.還可以證明隨著外形尺寸的加大,上述優點體現的就愈充分。
在減速機設計當中,合理分配傳動比是很重要的一個問題,考慮的原則基本是:
(1)使各級傳動的承載能力接近(一般指齒面接觸強度);
(2)使各級傳動的大齒輪浸入油中的深度大致相等,以便各級傳動都能很方便解決齒輪的潤滑;
(3)使減速機外形尺寸和重量為最小。
本文的最優化設計是使減速機外形尺寸和重量為最小,結果價格便宜,占用空間又小,便于減速機的布置(特別是對井下采掘設備本優點尤為重要。
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