新型雙梁鑄造起重機主減速器的優化設計研究

強 俊

銀川科安特起重機制造有限公司 寧夏 銀川 750001

正文：

現如今，雖然我國很多專家學者及設備生產廠商都紛紛加強了對起重機設備的研究，不過研究方向往往都偏向于吊臂、主梁以及整體結構的優化設計，而起重機結構龐大、成本高昂以及運行時能源消耗多等問題卻仍然難以改變。

1 優化設計問題的提出

在工礦企業、運輸企業以及建筑企業，在實際運營的時候，是離不開圓柱齒輪減速器的應用的，其應用范圍非常廣泛，所以，圓柱齒輪減速器的優化設計也是非常重要的。高等職業院校在開展機械課程教學時，也會將圓柱齒輪減速器作為一個主要的課程題目。目前，很多機械制造單位在對圓柱齒輪減速器進行設計的時候，還仍然采用著傳統的設計方法，設計人員在設計過程中，會根據自身設計經驗，并參閱相關文獻資料、數據信息，并對現有的齒輪減速器進行比對，設計出一個最初的設計方案，之后在對這一設計方案進行驗算，如果驗算能夠通過，那么這一設計方案就可以被實施。在這樣的情況下，雖然我們可以確定該方案是合理、可行的，但是在實際設計中，會造成大量的人力、物力資源消耗，且會消耗大量的時間，所以，傳統的設計方式并不是特別完善的。在未來的機械設備設計制造中，如果仍然采用著這樣傳統的設計方法，那么將會很大程度的限制我國機械制造行業的發展，進而影響我國整體經濟發展水平。因此，對傳統設計方法進行改革，引進新型的優化設計方法，也就變得愈發重要。通常情況下，硬件的升級都會涉及到材料、工藝以及價格等問題。在圓柱齒輪減速器制造中，不僅需要選擇優質的齒輪材料，還需要對中硬齒面進行充分的打磨，在實際打磨過程中，還應當選擇硬度較高的加工刀具，同時，加工完成后還需要進行淬火處理，這就大大增加了圓柱齒輪減速器的制造成本。為了使減速器的性能得到進一步提高，在減速器優化設計中，應采用軟件升級優化設計方式，來對減速器嚙合參數進行優化分析，確保每一個參數都能夠符合減速器的承載能力要求。在設計中，應盡可能的實現軟件、硬件共同升級，這樣減速器的性能能夠得到更好的提升。

2 新型雙梁鑄造起重機主減速器的優化設計

2.1 減速器箱體的靜力優化設計

首先是齒輪箱靜力有限元模型的優化設計。在設計中，應采用建模軟件來進行三維建模，建立出齒輪箱箱體的三維模型，然后再將其傳輸到ANSYS軟件中，并采用四面體實體單元來對齒輪箱箱體進行有限元網格劃分。在對減速器箱體進行約束時，應在箱體底座上螺栓孔部位施加零位移約束，從而使減速器箱體的荷載作用得到充分發揮。其次是優化結果的分析與評價。先根據減速器箱體的實際情況，來編制一道語言命令求解程序，然后在采用合理的優化計算法，來對起重機減速器箱體進行優化求解，從而實現減速器箱體輕量化以及尺寸參數的優化，合理采用優化計算法來進行減速器箱體的優化設計，雖然能夠使減速器箱體的重量得到有效減輕，但是可能會給減速器的振動模式帶來一定的影響，從而導致減速器在實際運行中，產生共振問題，嚴重影響減速器的正常運行。所以，為了防止減速器在實際運行過程中出現共振問題，在減速器箱體設計中，應加強對箱體模態的分析，實現減速器箱體的靜力優化設計，從而降低減速器箱體共振問題發生概率。

2.2 參數優化的方法

標準減速器存在承載能力較低、使用壽命較短等問題，為此，我們就針對這些問題來進行參數設計的優化。通常來說，減速器的優化設計應從以下幾個方面入手：減速器體積優化、減速器重量優化以及減速器的承載能力優化。設計人員在對起重機減速器進行優化設計的時候，應充分考慮減速器體積及重量，確保減速器體積設置及重量設置的合理性，盡可能的縮小減速器體積、降低減速器重量，同時，還不能給減速器的整體性能產生影響，確保各參數的相協調。此外，在實際設計中，還應當加強對減速器承載能力的考慮，在不影響減速器體積、重量及使用性能的前提下，盡可能的提高減速器承載能力，實現減速器體積、重量與承載能力的相協調，進一步實現起重機減速器的整體優化。

2.3 現代優化方法

復合型法是約束優化問題的一種重要解決方法。其主要思路就是在可行域中構造出一個具有頂點的初始復合形。然后在對這一復合形內的頂點目標函數進行對比，從而找出目標函數值中的最大頂點，即最壞點，然后再采用合理的優化方式，求出可行的新點，讓其代替原有的最壞點，從而形成一個新的復合形，復合型的形狀每變化一次，就會向最優化的方向更近一步。同時，還可以采用旋轉方法來對復合形的形狀進行改變，不過需要特別注意的是，改變復合形形狀的方式越多，設計過程就越復雜，在實際設計中，如果采用多種復合形形狀改變方法，那么將會導致設計效率的下降，嚴重的還會影響設計的合理性及可行性。所以，在設計過程中，設計人員應根據減速器設計要求，來對復合形改變方法進行合理的選擇，盡可能的減少不同復合形改變方法的使用，實現設計過程的簡化，從而使設計效率及設計可行性得到有效保障。此外，在對減速器進行齒輪設計的時候，設計人員應重視齒輪運轉過程中的噪聲問題，采用科學、合理的設計方式，來對減速器進行齒輪設計，在保證齒輪性能的基礎上，盡可能的降低其在運行過程中所產生的噪聲，進而實現減速器齒輪設計的優化。

3 結束語

隨著數學方法和計算技術的發展，優化設計已成現代社會最為流行的方法之一。減速器是起重機中必不可少的一個重要組成部分，其直接影響著起重機的整體性能，所以，起重機減速器的優化設計對于起重機整體性能的提升有著十分重要的意義。