重慶林創(chuàng)機(jī)械有限公司【服務(wù)熱線：15823157406】，是集研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、售后維護(hù)為一體的減速機(jī)制造企業(yè)。公司型號(hào)全、配件庫存量大、快速裝配、1-3天發(fā)貨。詳細(xì)選型及特殊配置請您來電咨詢洽談！可非標(biāo)定制，提供技術(shù)支持。
主營產(chǎn)品：RV系列蝸輪蝸桿減速機(jī)
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K系列斜齒輪減速機(jī)
R系列斜齒輪減速機(jī)
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MB系列無極變速機(jī)
P系列行星減速機(jī)
T型減速機(jī)
X/B系列擺線針輪減速機(jī) 等十幾種減速機(jī)產(chǎn)品。
公司擁有德國KLINGEINBERG高精度蝸桿磨床、德國PFAUTER滾齒機(jī)、英國MATRIX高精度齒輪磨床、日本OKUMA臥式加工中心、德國WENZEL三坐標(biāo)測量機(jī)、齒形齒向測試儀、以及JXB-B電腦型萬能工具顯微鏡等多臺(tái)檢測設(shè)備，以保障產(chǎn)品加工精確度及物理強(qiáng)度，并提高生產(chǎn)效率。
我們的產(chǎn)品深受國內(nèi)外客戶的好評評，被廣泛用于冶金、礦山、建材、造船、石油、化工、塑料、橡膠、食品、航空航天、食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、包裝行業(yè)、超重輸送、紡織造紙、輕工立體停車庫、流水線、通用機(jī)械以及國防科研等領(lǐng)域中。
推桿減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAD系統(tǒng)
為了提高推桿減速器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，減小設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于形成產(chǎn)品系列化，我們研制了一個(gè)實(shí)用的推桿
減速器CAD系統(tǒng)。使用本系統(tǒng)不僅能夠?qū)ν茥U減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使構(gòu)件設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)品性能得到改善。而且能對機(jī)構(gòu)運(yùn)
行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，繪制圖紙，形成內(nèi)齒圈齒廓的數(shù)控加工數(shù)據(jù)，并可直接控制數(shù)控插齒機(jī)床完成對內(nèi)齒圈齒廓的數(shù)控
加工。
5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)
5.1.1優(yōu)化設(shè)計(jì)變量
推桿減速器中內(nèi)齒圈齒廓的形狀是決定機(jī)構(gòu)性能的主要因素，從齒廓方程可知，推桿減速器的基本設(shè)計(jì)變量是：激波器半
徑Tb、偏心距e，滾子半徑Tz以及推桿長度l。為了使各設(shè)計(jì)變量相對取值合理，引用傳動(dòng)參數(shù) ，ξ、ζ來表示設(shè)計(jì)變量
之間的關(guān)系，它們分別叫做激波系數(shù)，滾子系數(shù)，桿長系數(shù)。記作：
5.1.2目標(biāo)函數(shù)
根據(jù)對推桿減速器的不同使用要求，其優(yōu)化設(shè)計(jì)可選取不同的目標(biāo)函數(shù)，本文選取理論嚙合效率極大作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)
函數(shù)。推桿減速器一般工作在輸入轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分左右的情況下，這時(shí)慣性力對嚙合效經(jīng)的影響可忽略，將傳動(dòng)參數(shù)代入
前面的效率計(jì)算公式（3.22）中，可得：
式中：
可見，忽略慣性力后，理論傳動(dòng)效率完全由傳動(dòng)參數(shù)和內(nèi)齒圈齒數(shù)ZN所確定。
將式（5.3）代入到式（3.23）中，得到的就是優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。
5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量初值的確定
優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的初始數(shù)值主要是根據(jù)機(jī)構(gòu)的接觸強(qiáng)度要求來選取。由于摩擦角一般很小，對計(jì)算接觸應(yīng)力的影響不大，所
以將其忽略。這時(shí)，前述的計(jì)算接觸應(yīng)力的公式可以得到大大簡化。
用T1表示機(jī)構(gòu)輸入扭矩，忽略摩擦角后，式（3.26）變?yōu)椋?/span>
求上式表達(dá)的最小值，就是將嚙合定位角 在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索，以獲得最小結(jié)果。從而：
用Bb表示滾柱的工作長度b與直徑的比值，則：
b=2TZBb （5.6）
Bb的值通常在1和2之間。
將式（5.5）與（5.6）代入式（3.25）并整理后可得：
由上式，可根據(jù)激波器與內(nèi)滾子的許用接觸應(yīng)圖[σ]HJ來確定激波器半徑的取值范圍。
將傳動(dòng)參數(shù)代入式（3.30）中，并令：
則外滾子中心軌跡的曲率k2可表示為：
上式中最大值的求法，也是以嚙合定位角為變量，在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索，從而求得極大值，由此可得如下的表示
式：
上式為根據(jù)內(nèi)齒圈與外滾子的許用接觸應(yīng)力所確定的激波器半徑的取值范圍。顯然激波器半徑Tb的取值應(yīng)同時(shí)滿足式
（5.9）及式（5.14）的要求。
根據(jù)對現(xiàn)有推桿減速器的統(tǒng)計(jì)分析，可獲得傳動(dòng)參數(shù)的取值范圍。在此范圍內(nèi)，指定一組傳動(dòng)參數(shù)的值，取同時(shí)滿足式
（5.9）及式（5.14）的Tb作為激波器半徑，于量：
這組數(shù)據(jù)可用于優(yōu)化設(shè)計(jì)變量初值。
5.3約束條件
約束條件主要包括以下幾個(gè)方面：
（1）頂切的限制
當(dāng)有頂切現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，推桿的工作區(qū)域角將減小，從而導(dǎo)致實(shí)際工作推桿數(shù)的減小，使接觸應(yīng)力增大，工作不平穩(wěn)。前已
指出，當(dāng)外滾子中心軌跡曲線在齒頂處的曲率半徑小理滾子半徑時(shí)，將發(fā)生頂切。在對應(yīng)齒頂處，激波器轉(zhuǎn)角 ，將
其代入式（3.30），可得外滾子中心軌跡曲線在齒頂處的曲率半徑k2（0）為：
經(jīng)計(jì)算可知，有頂切發(fā)生時(shí)，使效率隨之有所增高，所以要進(jìn)一步提高嚙合效率，可去掉此限制條件。
（2）滿足強(qiáng)度條件
根據(jù)前面的分析，強(qiáng)度的約束條件可表示為：
（3）傳動(dòng)參數(shù)取值范圍
根據(jù)對現(xiàn)有推桿減速器的統(tǒng)計(jì)分析，表明傳動(dòng)參數(shù)的取值范圍通常是：
式中：Sh為軸承許用工作壽命，一般可取5000小時(shí)；ω為軸承轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；C為客定動(dòng)載荷（N），可由軸承查得；fd為
動(dòng)載荷系數(shù)，可取fd=1.2～1.4；Fd為軸承所擔(dān)負(fù)的動(dòng)載荷：
將式（3.16）及式（3.17）代入上式，并整理可得：
將嚙合定位角 在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索，可求得軸承所擔(dān)負(fù)的最大動(dòng)載荷。優(yōu)化計(jì)算過程中，應(yīng)以最大動(dòng)載荷代
入式（5.21）中的Fd。
5.4優(yōu)化設(shè)計(jì)方法步驟
本系統(tǒng)采用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是罰函數(shù)法，由于約束函數(shù)均為不等式約束，故采用內(nèi)點(diǎn)法構(gòu)造懲罰項(xiàng)，即對目標(biāo)函數(shù)F（X）
和約束函數(shù)Gj（X）≤0 ，構(gòu)造如下的的罰函數(shù)：
（5.24）
并使用鮑威爾（POWELL）法求P（X，T（k））的無約束極小點(diǎn)。
從前面的數(shù)學(xué)模型可以看出，盡管效率的計(jì)算只與傳動(dòng)參數(shù)有關(guān)，但接觸應(yīng)力的計(jì)算卻要用到實(shí)際的設(shè)計(jì)變量，傳動(dòng)參數(shù)
僅反應(yīng)了設(shè)計(jì)變量的相互關(guān)系，并不能代替設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化。
由于激波器一般使用通用軸承，所以激波器半徑Tb應(yīng)結(jié)合軸承標(biāo)準(zhǔn)來選擇。在程序中，先給各傳動(dòng)參數(shù)指定其取值范圍的
中間數(shù)值，然后根據(jù)接觸應(yīng)力計(jì)算，確定滿足強(qiáng)度條件的最小激波器半徑，由軸承檢索程序，確定若干個(gè)可行的激波器半
徑。在確定可行的激波器半徑時(shí)，為了使減速器外徑尺寸不致過大，僅把與應(yīng)力計(jì)算結(jié)果相近的軸承半徑及其相鄰型號(hào)半
徑作為可行的激波器半徑。對每一個(gè)可行的激器半徑Tb，調(diào)用優(yōu)化子程序以TZ，e，l為優(yōu)化變量進(jìn)行優(yōu)化處理。其算法流
程如圖5.1所示。
[ 算例]
已知推桿減速器的驅(qū)動(dòng)功率P1=7.5KW，轉(zhuǎn)速ωJ=1500 轉(zhuǎn)/分，傳動(dòng)比iJc=12，[σ]HJ=850N/mm2,[σ]HN850N/mm2，并假定
θ1=0.003 弧度，θ2=θ3=0.012弧度，試優(yōu)化設(shè)計(jì)該推桿減速器。
程序中首先應(yīng)求出內(nèi)齒圈齒數(shù)ZN及輸入扭矩T1，假設(shè)該減速器按正向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則：
ZN=iJc-1=11
T1=
選Bb1.5，指定 =18，ξ=2，ζ=7。
根據(jù)接觸應(yīng)力計(jì)算，求得的激波器半徑取值范圍是Tb≥49.5mm，檢索中窄系列軸承表，選取2個(gè)可行的軸承型號(hào)，半徑分別
為50mm及55mm，優(yōu)化圓整后的結(jié)果列于表5.1
表5.1 兩個(gè)軸承型號(hào)對應(yīng)的不同優(yōu)化結(jié)果
Tb（mm） e（mm） Tz（mm） l（mm） η
第一組 50 4.8 8.5 33.4 0.93
第二組 55 5.7 10.5 35.5 0.96
顯然使用第二組參數(shù)效率最高，但若考慮使機(jī)構(gòu)尺寸較小，應(yīng)選第一組參數(shù)。
5.5 CAD系統(tǒng)的構(gòu)成及功能
5.5.1硬件組成
2019/4/25 推桿減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAD系統(tǒng),本系統(tǒng)是在一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)super/386基
本系統(tǒng)是在一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)super/386基礎(chǔ)上，增加一塊選進(jìn)的圖形卡，一臺(tái)高分辨率顯示器，數(shù)控接口電路及相應(yīng)設(shè)備，
組成了一個(gè)微機(jī)工作站，如圖5.2所示。
微機(jī)內(nèi)存4兆，硬秀120兆，并配有80387協(xié)處理器，為產(chǎn)生副真的三維圖形顯示，系統(tǒng)選用了目前先進(jìn)的AT2000圖形卡，該
卡以TMS34020作為圖形處理芯片，幀緩沖存貯器為4兆，支持11種顯示模式，并配有一臺(tái)NEC-5D高分辨圖形顯示器，分辨率
為1280×1024，系統(tǒng)采用雙屏工作方式，微機(jī)上原配的VGA顯示器用于中文菜單顯示及人機(jī)對話，護(hù)充的圖形卡用地真實(shí)感
三難圖形的顯示及工程繪圖。該系統(tǒng)還能直接控制數(shù)控插齒機(jī)進(jìn)行內(nèi)齒圈齒廓的加工。
5.5.2軟件功能模塊設(shè)計(jì)
軟件主要由分析設(shè)計(jì)、圖形管理、數(shù)據(jù)庫管理及摟控加工四大部分組成，并提供了一個(gè)友好的人機(jī)交互接口界面用于實(shí)現(xiàn)
漢字人機(jī)對話。本交互接口由三級(jí)推拉彈出式菜單組成。軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖5.3所示。各大模塊的主要功能及特點(diǎn)如下：
（1）分析設(shè)計(jì)模塊
可根據(jù)要求進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)或優(yōu)化設(shè)計(jì)。能進(jìn)行機(jī)構(gòu)的嚙合效率、受力、強(qiáng)度等計(jì)算，并根據(jù)需要檢索數(shù)據(jù)庫中相關(guān)的數(shù)
據(jù)。由指定的數(shù)學(xué)模型，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（2）圖形管理模塊
系統(tǒng)使用特殊需要重點(diǎn)研制和現(xiàn)有Autocad繪圖軟件相結(jié)合的辦法來實(shí)現(xiàn)推桿減速器的圖形管理。工程繪圖部分使用
Autocad/12.0版軟件，主要用于各種零部件加工圖及裝配圖的生成，以及進(jìn)行相應(yīng)的尺寸標(biāo)注。對有些圖形，其數(shù)據(jù)來自
婦高級(jí)語言組成的計(jì)算程序，本系統(tǒng)特別研制了一個(gè)用于Autocad接口的處理程序，在使用Autocad的過程中，這個(gè)處理程
序隨時(shí)可被調(diào)用，按指定參數(shù)將計(jì)算執(zhí)行后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Autocad可接受的數(shù)據(jù)。對于動(dòng)態(tài)圖形顯示，由于Autocad系統(tǒng)汗
銷大，生成圖形速度慢，本系統(tǒng)采用直接用口語言調(diào)用AT2000 圖形卡作圖源語的辦法來實(shí)現(xiàn)。其中幾何建模使用結(jié)構(gòu)立體
幾何（CSG）表示模式，光照模型采用Phone模型，圖5.4所示三維圖形就是本系統(tǒng)根據(jù)推桿減速器實(shí)際參數(shù)生成的。
（3）數(shù)據(jù)庫管理模塊
在本系統(tǒng)中，數(shù)控加工仿真采用的是實(shí)時(shí)動(dòng)畫技術(shù)，這是因?yàn)閮?nèi)齒圈齒廓曲線實(shí)際上是一條平面曲線，數(shù)控加工仿真可用
一個(gè)平面圖形完成，其動(dòng)態(tài)仿真可失得良好效果。而對于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真及零部件裝配仿真使用的是幀動(dòng)畫技術(shù)，因?yàn)樗鼈?/span>
是平面復(fù)雜圖形或三維圖形，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的任一微小變化都必須經(jīng)過大量的計(jì)算，生成一幅圖形需要較長時(shí)間，為了達(dá)
到動(dòng)畫的目的，就必須采用幀動(dòng)畫，預(yù)先把處理好的圖形存貯起來，仿真時(shí)連續(xù)不斷地調(diào)用它。在調(diào)用的過程中，所要處
理的圖形信息量也很大，要達(dá)到良好的視覺效果，必須采用快速的算法和傳送數(shù)據(jù)的快速途徑。
為了在微型計(jì)算機(jī)上達(dá)到滿意的動(dòng)態(tài)模擬效果，系統(tǒng)中采用了如下幾種措旋：
（1）利用系統(tǒng)內(nèi)存來存貯圖形，內(nèi)存數(shù)據(jù)的處理品比其它介質(zhì)快得多。把存貯在磁盤文件上的圖形數(shù)據(jù)讀到內(nèi)存中指定的
位置，以供顯示時(shí)調(diào)用。
（2）用C語言直接調(diào)用AT2000圖形卡作圖源語，并用匯編語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，由于匯編語言程序的執(zhí)行代碼簡單，運(yùn)行
速度快，從而增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)效果。
（3）控制圖象的數(shù)據(jù)格式，將一些反復(fù)用到的格式數(shù)據(jù)放在圖形數(shù)據(jù)的前面，節(jié)省了檢索和計(jì)算的時(shí)間。
通過以上措施，使本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真獲得了較為滿意的效果。