基于Fortran复合形法减速器优化设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文:复合形法减速器优化设计含论文,CAD图纸,开题报告,翻译

基于Fortran复合形法减速器优化设计[毕业论文+CAD图纸]

摘要：

圆柱齿轮减速器是一种使用非常广泛的机械传动装置。减速器是用于原动机与工作机之间的独立的传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更新换代快的特点。目前生产的各种类型的减速器还存在着体积大、重量重、承载能力低、成本高和使用寿命短等问题，与国外先进产品相比还有较大的差距。对减速器进行优化设计，选择最佳参数是提高承载能力、减轻重量和降低成本等各项指标的一种重要途径。

单级圆柱齿轮减速器优化设计主要是通过计算机辅助设计，利用fortran语言进行编程优化。本课题以减速器最大尺寸最小或重量最轻为目标函数，设计减速器的最优参数，研究内容：采用复合形法，以体积最小为目标进行减速器优化设计，与常规设计结果进行比较分析，绘制减速器3d装配图及主要零件图
此次设计的减速器与常规设计比较具有体积小，重量轻，结构紧凑，成本低等问题。编程方法简单，能够很好的达到优化效果，能够运用到工程实际中去。

关键字： 单级圆柱齿轮减速器、优化设计、fortran、复合型法、体积、 3d设计

Abstract:

The wheels gear is a very extensive use of automatic transmission. gear is used for the original motion and the work of the independence of the transmission that is used to reduce speed and torques increase in turn, need to work. in modern machinery used in a wide variety and quantity of small and fast. the upgrading of the production of various kinds of gear have a great volume and weight bearing ability, heavy and low cost and high and use a shorter life span, And advanced product compare there is a large gap. the gear design and optimize the choice of the parameter is to improve the bearing ability, lighten the weight and reduce costs for all the way.

This column with the main gear design is a computer-aided design and optimize the use of fortran programming language. this subject in order to gear the maximum size to the weight or the light of objective function, the design of gear and study the contents of a composite image ：, to save the goal of gear design and optimize the conventional design a comparative analysis, gear and main parts of the assembly drawing

The design of gear and conventional design are a small volume, light weight, compact structure, low cost etc. a programming method is simple to very good to achieve the effect can be applied to the actual.

Keyword: A homopolar bevel gear speed reducer optimizing design fortran complex method volume 3d design

目录

1 前 言 2
1.1 复合形法减速器优化设计的意义 2
1.1．1 机械优化设计与减速器设计现状 2
1.1.2 优化设计的步骤 3
1.1.3减速器优化设计的分析 5
1.1.4减速器的研究意义与发展前景 6
1.2 国内外发展状况 7
1.2.1、国内减速器技术发展简况 7
1.2.2、国内减速器技术发展简况 8
1.3论文的主要内容 9
2 齿轮啮合参数优化设计的数学模型的建立 9
2.1设计变量的确定 9
2.2目标函数的确定 10
2.3 约束条件的建立 11
3优化设计方法-复合形法调优 12
3.1复合形法介绍 12
3.2复合形法计算步骤 13
3.3 单级圆柱齿轮减速器复合形法FORTRAN优化目标函数和约束函数子程序 14
3.4 优化结果 16
4 减速器的常规设计 16
4.1 减速器的结构与性能介绍 16
4.2.带传动零件的设计计算 17
4.3 齿轮的设计计算及结构说明 18
4.4.联轴器的选择 21
4.5.轴的设计及校核 21
4.5.1.从动轴结构设计 21
4.5.2.主动轴的设计 22
4.5.3.危险截面的强度校核 23
4.6.键的选择及校核 25
4.7.轴承的选择及校核 25
4.8.减速器润滑方式、密封形式 25
4.8.1.密封 26
4.8.2．润滑 26
5 优化结果分析 26
6 减速器3D简略设计过程（UG） 26
6.1. 减速器机盖设计 26
6.2减速器机座设计 28
6.3轴的设计 28
6.3.1传动轴的设计 28
6.3.2齿轮轴的设计 29
6.4齿轮的设计 30
6.5轴承的设计（以大轴承为例） 32
6.5减速器的装配（其它零部件说明省略） 33
7 总结 34
8 参考文献 35
9 致 谢 36

1 前 言

1.1 复合形法减速器优化设计的意义

1.1．1 机械优化设计与减速器设计现状

机械优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术。它是根据最优化原理和方法，利用电子计算机为计算工具，寻求最优化设计参数的一种现代设计方法。

实践证明，优化设计是保证产品具有优良的性能、减轻重量或体积、降低成本的一种有效设计方法。
机械优化设计的过程是首先将工程实际问题转化为优化设计的数学模型，然后根据数学模型的特征，选择适当的优化设计计算方法及其程序，通过计算机求得最优解。

概括起来，最优化设计工作包括两部分内容：

（1） 将设计问题的物理模型转变为数学模型。建立数学模型时要选取设计变量，列出目标函数，给出约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式。

（2） 采用适当的最优化方法，求解数学模型。可归结为在给定的条件（例如约束条件）下求目标函数的极值或最优值问题。

减速器作为一种传动装置广泛用于各种机械产品和装备中，因此，提高其承载能力，延长使用寿命，减小其体积和质量等，都是很有意义的，而目前在二级传动齿轮减速器的设计方面，许多企业和研究所都是应用手工设计计算的方法，设计过程琐碎而且在好多方面都是通过先估计出参数然后再校核计算的过程。这对于设计者来说是枯燥无味的，进行的是重复性工作，基本没有创造性；对于企业来说增加了产品的成本且不易控制产品质量。这些对提高生产力，提高经济效益都是不利的。现代最优化技术的发展为解决这些问题提供了有效途径。目前，最优化方法在齿轮传动中的应用已深入到设计和研究等许多方面。例如，关于对齿面接触强度最佳齿廓的设计；关于形成最佳油膜或其它条件下齿轮几何参数的最优化设计；关于齿轮体最优结构尺寸的选择；关于齿轮传动装置传动参数的最优化设计；在满足强度要求等约束条件下单位功率质量或体积最小的变速器的最优化设计；以总中心距最小和以转动惯量最小作为目标的多级齿轮传动系统的最优化设计；齿轮副及其传动系统的动态性能的最优化设计（动载荷和噪音最小化的研究，惯性质量的最优化分配及弹性参数的最优选择）等。即包括了对齿轮及其传动系统的结构尺寸和质量，齿轮几何参数和齿廓形状，传动参数等运动学问题，振动、噪音等动力学问题的最优化。

本次毕业设计就是针对二级圆柱齿轮减速器的体积进行优化设计，其意义在于利用已学的基础理论和专业知识，熟悉工程设计的一般过程，同时把先进的设计方法、理念应用于设计中，为新技术时代的到来打下基础。

1.1.2 优化设计的步骤

齿轮传动的优化设计，作为优化方法在工程设计问题中的一种实际应用，如撇开其待定的工程特点不谈，它的实施步骤并无特定之处。其步骤归纳起来如下：

（1） 建立数学模型

用数学语言来描述设计任务，包括确定设计变量，建立目标函数和确定约束条件。

（2） 选择优化算法

对于一定的数学模型，选用何种优化算法来求得其最优解，对提高计算效率，甚至对保证计算成功有着相当大的关系。选择的依据通常是：是连续问题还是离散问题？是有约束问题还是无约束问题？问题的规模多大？所要达到的计算精度如何？目标函数的导数是否容易计算？目标函数和数学形态如何？是否有现成的程序可以引用？尽可能使优化计算过程可靠地完成，这一点是选择算法时应着重予以考虑的。本文按要求采用复合形法。

（3） 绘出计算的流程图

对已经建立的数学模型和选定的优化算法，必须把它们编制成程序，才能够交由计算机完成计算。在编制程序前，应当把包括计算目标函数值、反映约束条件和