基于Matlab的圓柱齒輪減速器最小中心距優化設計

劉政

摘要：圓柱齒輪減速器作為一種機械傳動裝置，其主要作用是降低輸入軸的轉速并增大機械結構間的轉矩，在建筑業、運輸業、采礦業等領域都有所運用。[1]為了降低制造成本，提高研發人員的效率，需要對圓柱齒輪減速器中心距進行適宜的優化設計。尋找與優化二級圓柱齒輪減速器最小中心距相關的約束條件并建立對應的數學模型，利用MATLAB中的fmincon函數對數學模型進行優化求解，得到圓柱齒輪減速器的最小中心距。圓柱齒輪減速器最小中心距優化得到的結果符合設計要求。

關鍵詞：圓柱齒輪減速器;降低成本;優化設計;fmincon函數

0 ?引言

齒輪減速器是一種閉式機械傳動裝置，主要作用是降低輸入軸轉速并增大機械結構間的轉矩。目前的減速器中心距不夠緊湊、體積較大、質量較重等都是普遍出現的問題。因此急需對減速器的中心距尺寸做適應性的調整設計，從而適應激烈的市場競爭。我們可以借助MATLAB軟件對圓柱齒輪減速器的中心距進行適宜優化，從而達到最佳設計目標。

1 ?兩級直齒圓柱齒輪最小中心距設計

在給定減速器的傳動功率P、傳動比i、輸出轉速n等情況下，找出減速器的一組技術參數使得其某項指標實現最優。以兩級斜齒圓柱齒輪減速器為例，在建立減速器數學模型時，合理選擇變量、尋找相應約束條件以及構建目標函數。

1.1 fimicon函數簡介

3 ?結語

圓柱齒輪減速器的精度等級較高，它能降低輸入軸轉速并增大機械結構間的轉矩。本文以降低齒輪減速器制造成本，提高研發人員的效率為設計目標，建立了二級斜齒圓柱齒輪減速器的數學模型，并確立了對應的約束條件。[4]根據建立的約束條件，列出了相應的解析方程，將解析方程經過MATLAB中的fmincon函數優化求解后，得到了圓柱齒輪減速器的最小中心距。

參考文獻：

[1]王雪峰，楊彥宏，金碧瓊.圓柱齒輪減速器的優化設計[J].內燃機與配件，2018（16）：33-34.

[2]杜海霞.圓柱齒輪減速器的最小體積優化設計[J].機械工程與自動化，2011（1）：186-187.

[3]關維娟，許峰，陳清華.基于Matlab的單級圓柱齒輪減速器優化設計[J].起重運輸機械，2007（1）：17-20.

[4]王雪峰，楊彥宏，金碧瓊.圓柱齒輪減速器的優化設計[J].內燃機與配件，2018（16）：33-34.