直齿轮传动减速器设计
0引言：
现代设计方法主要有可靠性设计、优化设计、反求设计、绿色设计、虚拟设计等。本论文主要介绍了直齿圆柱齿轮减速器优化设计方法和计算机辅助设计方法。
随着社会的发展和科学技术的进步，使人们对设计的要求发展到了一个新的阶段，具体表现为设计对象由单机走向系统、设计要求由单目标走向多目标、设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域、承担设计的工作人员从单人走向小组甚至大的群体、产品设计由自由发展走向有计划的开展。
与人们对设计的要求相比现阶段的设计确实是落后的，主要表现为：对客观设计的研究不够，尚未很好的掌握设计中的客观规律；当前设计的优劣主要取决于设计者的经验；设计生产率较低；设计进度与质量不能很好控制；实际手段与设计方法有待改进；尚未形成能被大家接受，能有效指导设计实践的系统设计理论。
面对这种形势，唯一的解决方法就是设计必须科学化。这就意味着要科学的阐述客观设计过程及本质，分析与设计有关的领域及其地位，在此基础上科学的安排设计进程，使用科学的方法和手段进行设计工作，同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论、设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。
1直齿圆柱齿轮减速器的优化设计
已知单级直齿圆柱齿轮减速器的输入扭矩T=2674N·m，传动比i=5，现要
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求确定该减速器结构参数，在保证承载能力条件下，保证重量最轻。小齿轮采用实心结构，大齿轮为四孔辐板式结构Δ1=280mm，Δ2=320mm。
（1）建立数学模型 1）确定齿轮变量。
体积V取决于齿轮宽度B，小齿轮齿数z1，模数吗，轴的支承跨距l，主动轴直径d1,,从动轮直径d2，，和传动比i等七个参数。其中传动比i为常量，有已知条件给定。所以，该优化设计问题可取设计变量为
X=(X1,X2,X3,X4,X5,X6)T=(B,z1,m,l,d1，,d2，)T
2)建立目标函数。
以齿轮减速器的重量最轻为目标函数，而此减速器的重量可以一对齿轮和两
根轴的重量之和近似求出。由此，减速器的重量W=(V1+V2+V3+V4)ρ，因钢的密度为常数，所以可取减速器的体积为目标函数。将设计变量带入减速器的体积公式，经整理后得目标函数为
f(X)=V=V1+V2-V3+V4=0.785398(4.75x1x22x33+85x1x2x33-85x1x33+0.92x1x26-x1x25
+0.8x1x2x3x6-1.6x1x3x6+x4x25+x4x26+280x25+320x26) 3)确定约束条件。
本问题的约束条件，有强度条件，刚度条件，结构工艺条件和参数限制条件等组成。
1，为了避免根切，小齿轮的次数z1=17，于是得到约束条件 g1(X)=17-x2≤0
2，传动动力的齿轮，要求齿轮模数一般大于2mm，故得 g2(X)=2-x3≤0
3，根据设计经验，主从动轮的直径范围取150mm≥d，1≥100mm，200mm≥d，
2≥130mm，则轴直径约束为
g3(X)=100-x5≤0 g4(X)=x5-150≤0 g5(X)=130-x6≤0 g6(X)=x6-200≤0
4，为了保证承载能力，且避免载荷沿齿宽分布严重不均，要求16≤B/m≤35，由此得
G7(X)=x1/35x3-1≤0 G8(X)=1-x1/16x3≤0
5，根据工艺装备条件，要求大齿轮直径不得超过1500mm，若i=5，则小齿轮直径不得超过300mm，即d1-300≤0，写成约束条件为
g6(X)=x2x3/300-1≤0 6，按齿轮齿面接触强度条件，有
σH=670（（i+1）KT1/Bd21i）1/2≤（σH）
式中，T1取2674000N·mm，K=1.3，（σH）=885.5N·mm2.将以上个参数代入上式，整理后可得接触应力约束条件