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工业通用减速机创新设计与研究

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      箱体作为减速机的重要零件,具有支撑、减振和散热等重要作用。由于箱体类零件结构复杂,目前企业主要采用传统的设计方法,安全系数的取值偏大,致使箱体体积、重量过大,造成资源浪费、成本上升。目前虽然有学者以体积最小为目标对减速机箱体进行优化设计,但多数是将齿轮中心距作为设计变量,忽略了箱体壁厚对箱体体积、重量的影响。 课题组从箱体上承载的品牌信息特征入手,建立减速机特征库,在此基础上,利用Pro/E提供的二次开发工具Pro/TOOLKIT,可以实现减速机箱体的三维参数化建模;利用Matlab提供的遗产算法工具箱,可以快速、简便地编写基于遗传算法的箱体优化设计程序;利用ANSYS软件可以对减速机箱体进行自由模态分析、静力学分析。 在构建减速机箱体的优化数学模型时,将箱体壁厚作为设计变量,以实现对箱体壁厚的优化。针对数学模型中的均匀离散变量(如齿数、齿宽)、非均匀离散变量(如模数),分别构造了相应的搜索步长确定策略。在特征划分的基础上,以箱体壁厚、齿轮的模数和齿数等为驱动参数,构建特征间的驱动关系,建立了减速机箱体的三维参数化模型。在进行静力学分析时,箱体载荷采用与实际竖直方向偏转φ角的圆周120°区域余弦的方式进行加载。 本课题组深入研究优化设计、三维参数化建模、有限元分析等现代设计方法在减速机箱体设计中的应用,将有助于提升设计效率、缩短产品的设计周期、提高市场竞争力。