基于Matlab的圆柱齿轮减速器最小中心距优化设计

刘政

摘要：圆柱齿轮减速器作为一种机械传动装置，其主要作用是降低输入轴的转速并增大机械结构间的转矩，在建筑业、运输业、采矿业等领域都有所运用。[1]为了降低制造成本，提高研发人员的效率，需要对圆柱齿轮减速器中心距进行适宜的优化设计。寻找与优化二级圆柱齿轮减速器最小中心距相关的约束条件并建立对应的数学模型，利用MATLAB中的fmincon函数对数学模型进行优化求解，得到圆柱齿轮减速器的最小中心距。圆柱齿轮减速器最小中心距优化得到的结果符合设计要求。

关键词：圆柱齿轮减速器;降低成本;优化设计;fmincon函数

0  引言

齿轮减速器是一种闭式机械传动装置，主要作用是降低输入轴转速并增大机械结构间的转矩。目前的减速器中心距不够紧凑、体积较大、质量較重等都是普遍出现的问题。因此急需对减速器的中心距尺寸做适应性的调整设计，从而适应激烈的市场竞争。我们可以借助MATLAB软件对圆柱齿轮减速器的中心距进行适宜优化，从而达到最佳设计目标。

1  两级直齿圆柱齿轮最小中心距设计

在给定减速器的传动功率P、传动比i、输出转速n等情况下，找出减速器的一组技术参数使得其某项指标实现最优。以两级斜齿圆柱齿轮减速器为例，在建立减速器数学模型时，合理选择变量、寻找相应约束条件以及构建目标函数。

1.1 fimicon函数简介

3  结语

圆柱齿轮减速器的精度等级较高，它能降低输入轴转速并增大机械结构间的转矩。本文以降低齿轮减速器制造成本，提高研发人员的效率为设计目标，建立了二级斜齿圆柱齿轮减速器的数学模型，并确立了对应的约束条件。[4]根据建立的约束条件，列出了相应的解析方程，将解析方程经过MATLAB中的fmincon函数优化求解后，得到了圆柱齿轮减速器的最小中心距。

参考文献：

[1]王雪峰，杨彦宏，金碧琼.圆柱齿轮减速器的优化设计[J].内燃机与配件，2018（16）：33-34.

[2]杜海霞.圆柱齿轮减速器的最小体积优化设计[J].机械工程与自动化，2011（1）：186-187.

[3]关维娟，许峰，陈清华.基于Matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计[J].起重运输机械，2007（1）：17-20.

[4]王雪峰，杨彦宏，金碧琼.圆柱齿轮减速器的优化设计[J].内燃机与配件，2018（16）：33-34.