隨機方向法減速器優(yōu)化設(shè)計【單級圓柱齒輪減速器】【P=10KW n=960r-min i=5】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,單級圓柱齒輪減速器,P=10KW n=960r-min i=5,說明書+CAD+SOLIDWORKS,隨機方向法減速器優(yōu)化設(shè)計【單級圓柱齒輪減速器】【P=10KW,n=960r-min,i=5】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,隨機
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
1 緒 論
1.1 課題的目的及意義
齒輪減速器是原動機和工作機之間獨立的閉式機械傳動裝置，能夠降低原動機轉(zhuǎn)速或增大扭矩，具有傳遞功率大，沖擊小，維修方便，使用壽命長等許多優(yōu)點。是一種廣泛應(yīng)用在工礦企業(yè)及運輸，建筑等部門的機械部件。圓柱齒輪減速器傳統(tǒng)的設(shè)計方法使：設(shè)計人員根據(jù)各種資料，文獻提供的資料，結(jié)合自己得設(shè)計經(jīng)驗，初步訂出一個設(shè)計方案，然后進行驗算。但用這種方法設(shè)計出的減速器往往尺寸偏大，可能并不是最優(yōu)的設(shè)計方案。因此，應(yīng)用離散變量的組合型優(yōu)化設(shè)計理論能將設(shè)計中的模糊因素和模糊主觀信息定量化，通過合理給定約束函數(shù)，目標(biāo)數(shù)的地容許值，期望值及其模糊分布來求得合適的優(yōu)化方案，減少用料，降低了生產(chǎn)成本，具有可觀的經(jīng)濟效益。
近年來，國內(nèi)外齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計已有很大的發(fā)展。各類文獻研究了齒輪傳動系統(tǒng)的以傳遞轉(zhuǎn)矩最大為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計，研究了機床變速箱齒輪的優(yōu)化設(shè)計等 國內(nèi)在這方面也有很多研究。盡管這些研究成果不僅可以提高設(shè)計效率、設(shè)計精度、減輕設(shè)計者的工作量，而且可設(shè)計出用傳統(tǒng)設(shè)計方法所無法得到的好方案 但是人們在進行這些研究工作時，均忽略了這樣一個問題，即各設(shè)計參數(shù)的隨機性，他們僅僅從設(shè)計的角度出發(fā)，把設(shè)計參數(shù)看成是單值的，沒有考慮材料性能和載荷隨機性等的影響。因此這種設(shè)計的結(jié)果只能反映在假定條件下的最優(yōu)設(shè)計方案，而實際應(yīng)用中由于各參數(shù)的隨機性，使之成為非最優(yōu)設(shè)計，至是不可行的設(shè)計方案。在設(shè)計中即要考慮設(shè)計參數(shù)的隨機性，又要能進行多參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，并能在設(shè)計后預(yù)測可靠度，是當(dāng)今機械設(shè)計領(lǐng)域中的一個重要研究內(nèi)容。為了彌補前述的不足，本文考慮各設(shè)計參數(shù)的隨機性，建立r具有隨機約束的單級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。并對實例進行了優(yōu)化設(shè)計 所得結(jié)果符合實際，驗證了該模型的正確性和可行性。
1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢
最優(yōu)化方法在機構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計中應(yīng)用廣泛，效果顯著。近十年來，國內(nèi)外對整臺機器或某一機械系統(tǒng)的設(shè)計，采用最優(yōu)化方法代替原來傳統(tǒng)的設(shè)計方法也越來越多。機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計從六十年代后期開始得到學(xué)速發(fā)展，目前已經(jīng)成為機構(gòu)學(xué)的重要研究方向之一。
齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計可概括為：當(dāng)傳動載荷一定時追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時追求傳遞的載荷最大。有時也追求齒輪傳動的某項或某幾項性能為最佳。齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時還把吃面同油膜厚度以及潤滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對設(shè)計變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。
齒輪優(yōu)化設(shè)計通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動比等取作設(shè)計變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設(shè)計變量，這要根據(jù)工程設(shè)計的實際需要而定。事實上，若設(shè)計變量中包括變位系數(shù)，一般就應(yīng)采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設(shè)計所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應(yīng)圓整為正整數(shù)，模數(shù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化）。有些工程問題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設(shè)計的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設(shè)計變量，這樣一來，當(dāng)需要隨優(yōu)化計算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進行離散化時，我可引入變位系數(shù)，來調(diào)整幾何關(guān)系或提高某個（或某些）齒輪的強度，從而能湊配中心矩，又能控設(shè)射計變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。
在機械設(shè)計中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計點，但實際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個相對的極小點，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計點，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計最起碼也能將設(shè)計方案作出重大改進。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個相對的概念，而不要把它決對化。實際上，如上所述，設(shè)計人員如能正確地運用最優(yōu)化方法進行設(shè)計，其設(shè)計方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計人員最感興趣的。
最后化方法在機械設(shè)計中的應(yīng)用，關(guān)鍵在于試驗工作要跟上，因為再好的理論也要由實踐來檢驗，所以采用最優(yōu)化方法設(shè)計出的機械產(chǎn)品必須通過實踐來檢驗其可靠性。
齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計可概括為：當(dāng)傳動載荷一定時追求齒輪的體積最小，或在齒輪體積一定時追求傳遞的載荷最大。有時也追求齒輪傳動的某項或某幾項性能為最佳。齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計既可以成為但目標(biāo)函數(shù)的問題，也肯已成為多目標(biāo)函數(shù)問題。為使齒輪工作可靠，顯然齒面的接觸應(yīng)力、齒輪的疲勞彎曲應(yīng)力應(yīng)分別小于或等于許用值或保證一定得的安全裕度。為使齒輪的嚙合處于較好的工作條件下，有時還把吃面同油膜厚度以及潤滑油的溫升也作為約束條件。另外，諸如為了避免產(chǎn)生根切、并保持連續(xù)嚙合、避免齒輪齒頂過分變尖、均須對設(shè)計變量提出某些限制，這些限制也應(yīng)最為約束條件。
齒輪優(yōu)化設(shè)計通常都是將齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、尺寬、螺旋角以及傳動比等取作設(shè)計變量。至于是否將變位系數(shù)也取做設(shè)計變量，這要根據(jù)工程設(shè)計的實際需要而定。事實上，若設(shè)計變量中包括變位系數(shù)，一般就應(yīng)采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃。否則，優(yōu)化設(shè)計所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)就難于離散化（因齒數(shù)應(yīng)圓整為正整數(shù)，模數(shù)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化）。有些工程問題，若直接采用整數(shù)規(guī)劃或混合規(guī)劃，往往因限制過于苛刻有可能得不到最優(yōu)解。作為齒輪優(yōu)化設(shè)計的另一種辦法，是不把變?yōu)橄禂?shù)選作設(shè)計變量，這樣一來，當(dāng)需要隨優(yōu)化計算所輸出的均為連續(xù)變量的最優(yōu)解中的齒數(shù)和模數(shù)進行離散化時，我可引入變位系數(shù)，來調(diào)整幾何關(guān)系或提高某個（或某些）齒輪的強度，從而能湊配中心矩，又能控設(shè)射計變量不越出可行域。其次，更為重要的是，這種做法一般都不至于使算法本身所得到的最優(yōu)解遭到較大程度的坡壞。
在機械設(shè)計中人們希望獲得全部最優(yōu)設(shè)計點，但實際的工程問題，很少能保證滿足凸性的要求，即所追求的目標(biāo)函數(shù)往往具有很多個相對的極小點，因而優(yōu)化的結(jié)果一般為局部最優(yōu)設(shè)計點，或后退一步講，如果這些都做不到，那么優(yōu)化設(shè)計最起碼也能將設(shè)計方案作出重大改進。這就是我們以前提到過的“最優(yōu)化”應(yīng)被理解為一個相對的概念，而不要把它決對化。實際上，如上所述，設(shè)計人員如能正確地運用最優(yōu)化方法進行設(shè)計，其設(shè)計方案與傳統(tǒng)方法比較，一定會有所改善并能避免許多盲目性，顯然這剛好是工程設(shè)計人員最感興趣的。
最后化方法在機械設(shè)計中的應(yīng)用，關(guān)鍵在于試驗工作要跟上，因為再好的理論也要由實踐來檢驗，所以采用最優(yōu)化方法設(shè)計出的機械產(chǎn)品必須通過實踐來檢驗其可靠性。
1.3 優(yōu)化設(shè)計的意義與發(fā)展
在人類活動中，要辦好一件事（指規(guī)劃、設(shè)計等），都期望得到最滿意、最好的結(jié)果或效果。為了實現(xiàn)這種期望，必須有好的預(yù)測和決策方法。方法對頭，事半功倍，反之則事倍功半。優(yōu)化方法就是各類決策方法中普遍采用的一種方法。
六十年代以來，最優(yōu)化技術(shù)進入了蓬勃發(fā)展的時期，主要是近代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，提出了許多用經(jīng)典最優(yōu)化技術(shù)無法解決的最優(yōu)化問題。為了取得重大的解決與軍事效果，又必將解決這些問題，這種客觀需要極大地推動了最優(yōu)化的研究與應(yīng)用。另一方面，近代科學(xué)，特別是數(shù)學(xué)、力學(xué)、技術(shù)和計算機科學(xué)的發(fā)展，以及專業(yè)理論、數(shù)學(xué)規(guī)劃和計算機的不斷發(fā)展，為最優(yōu)化技術(shù)提供了有效手段。
機械優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了由懷疑、提高認識到實踐收效，從而引起廣大工程界日益重視的過程。從國際范圍看，早期設(shè)計師習(xí)慣于傳統(tǒng)設(shè)計方法和經(jīng)驗設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計由于專業(yè)理論和計算工具的限制，設(shè)計者只能根據(jù)經(jīng)驗和判斷先制定設(shè)計方案，隨后再對給定的方案進行系統(tǒng)分析和校核，往往要經(jīng)幾代人的不斷研制、實踐和改進，才能使某類產(chǎn)品達到較滿意的程度。由于產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量要求日益提高和設(shè)計周期要求日益縮短，傳統(tǒng)設(shè)計已越來越顯得不能適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要。設(shè)計師為了掌握優(yōu)化設(shè)計方法，需要在優(yōu)化理論、建模和計算機應(yīng)用等方面進行知識更新；此外，在60～70年代，計算機價格昂貴，企業(yè)家要考慮投入與產(chǎn)出的效果，故當(dāng)時在應(yīng)用實踐方面多數(shù)限于高等院校、研究所和少數(shù)大型企業(yè)中開展。從70年代到80年代，計算機價格大幅度下降，年輕一代設(shè)計師茁壯成長，優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用的誘人威力，市場競爭日益激化，作為產(chǎn)品開發(fā)和更新的第一關(guān)是如何極大地縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量和降低設(shè)計成本已成為企業(yè)生存的生命線，從而引起廣大企業(yè)和設(shè)計師的高度重視。特別是CAD/CAM以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的發(fā)展，使優(yōu)化設(shè)計成為當(dāng)代不可缺少的技術(shù)和環(huán)節(jié)。用優(yōu)化設(shè)計方法來改造傳統(tǒng)設(shè)計方法已成為競相研究和推廣并可帶來重大變革的發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化設(shè)計在設(shè)計領(lǐng)域中開拓了新的途徑。
現(xiàn)在，最優(yōu)化技術(shù)這門較新的科學(xué)分支目前已深入到各個生產(chǎn)與科學(xué)領(lǐng)域，例如：化學(xué)工程、機械工程、建筑工程、運輸工程、生產(chǎn)控制、經(jīng)濟規(guī)劃和經(jīng)濟管理等，并取得了重大的經(jīng)濟效益與社會效益。近年來，為了普及和推廣應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，已經(jīng)將各種優(yōu)化計算程序組成使用十分方便的程序包，并已進展到建立最優(yōu)化技術(shù)的專家系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能幫助使用者自動選擇算法，自動運算以及評價計算結(jié)果，用戶只需很少的優(yōu)化數(shù)學(xué)理論和程序知識，就可有效地解決實際優(yōu)化問題。雖然如此，但最優(yōu)化的理論和計算方法至今還未十分完善，有許多問題仍有待進一步研究探索。可以預(yù)測，隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā)展，最優(yōu)化技術(shù)必將獲得更廣泛、更有效的應(yīng)用，它也必將得到更完善、更深刻的進展。
（1）來源：優(yōu)化一語來自英文Optimization，其本意是尋優(yōu)的過程。
（2）優(yōu)化過程：是尋找給定函數(shù)取極大值（以max表示)或極小(以min表示)的過程。優(yōu)化方法也稱數(shù)學(xué)規(guī)劃，是用科學(xué)方法和手段進行決策及確定最優(yōu)解的數(shù)學(xué)。
（3）優(yōu)化設(shè)計：根據(jù)給定的設(shè)計要求和現(xiàn)有的技術(shù)條件，應(yīng)用專業(yè)理論和優(yōu)化方法，在電子計算機上從滿足給定的設(shè)計要求的許多可行方案中，按照給定的指標(biāo)自動地選出最優(yōu)的設(shè)計方案。
（4）優(yōu)化過程：優(yōu)化設(shè)計的一般過程可以用如下的框圖來表示:
1.4 研究內(nèi)容及實驗方案
1.采用隨機方向法，以體積最小為目標(biāo)進行減速器優(yōu)化設(shè)計；
2.與常規(guī)設(shè)計結(jié)果進行比較分析，
3.繪制減速器裝配圖及主要零件圖。
1.5 優(yōu)化設(shè)計的主要術(shù)語
在優(yōu)化設(shè)計問題在于的敘述中，必然要用到一些名詞術(shù)語，準(zhǔn)確地掌握這些術(shù)語所表達的概念，對闡述和理解優(yōu)化設(shè)計問題是很必要的。這里只準(zhǔn)備介紹幾個主要的術(shù)語。
1．優(yōu)化方法
首先，正如前面所提到的，與傳統(tǒng)方法比較顯然不同，優(yōu)化方法是指在較大范圍內(nèi)以數(shù)值計算來選擇最優(yōu)方案的一種設(shè)計方法，它是以數(shù)學(xué)規(guī)劃論為基礎(chǔ)、計算機為工具、并結(jié)合專業(yè)理論來進行的。從這一點上來說，在機械設(shè)計中，優(yōu)化方法是指帶區(qū)別與傳統(tǒng)方法的一種現(xiàn)代設(shè)計方法。
其次，在低一個層次上，當(dāng)對一個具體的設(shè)計問題已經(jīng)決定采用優(yōu)化設(shè)計方法而不是傳統(tǒng)方法時，我們要解決如何實施的問題。例如在減速器設(shè)計中，是選擇一個目標(biāo)還是多個目標(biāo)？多個目標(biāo)如何協(xié)調(diào)？存在哪些約束條件而且如何處置？把模數(shù)當(dāng)作連續(xù)量還是標(biāo)準(zhǔn)離散量處理等等。解決這些問題的決策便構(gòu)成了各種具體的優(yōu)化方法，因為就有了單目標(biāo)優(yōu)化方法、多目標(biāo)方法、約束優(yōu)化方法、離散優(yōu)化方法等等。在這個意義上來手，優(yōu)化方法是指實施設(shè)計采用何種具體的方法。
最后，在我們把設(shè)計問題完全處理成一個數(shù)學(xué)上的求值問題之后，我們面臨的任務(wù)就是要求的代表最優(yōu)設(shè)計方案的極小值。如何求得這個極小值，就有一個搜索的策略問題。策略不當(dāng)，會大量浪費計算機的機時，或者不能求得最優(yōu)方案，甚至?xí)顾阉魇 ?shù)學(xué)國畫論為進行這種搜索提供了許多各有特點的通用方法，例如常用的共軛梯度法`罰函數(shù)法`復(fù)合形法等。這些具體的辦法在搜索最優(yōu)這個意義上，也被稱為優(yōu)化方法，確切一些，應(yīng)稱為優(yōu)化算法。
2．?dāng)?shù)學(xué)模型
優(yōu)化方法既然建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃論的基礎(chǔ)上，當(dāng)然就要把工程設(shè)計問題數(shù)學(xué)化，使它成為“可算“的。這個轉(zhuǎn)化過程的內(nèi)容包括：把設(shè)計方案看作是被賦予一定數(shù)值的一系列變量構(gòu)成的，而設(shè)計方法的優(yōu)劣則可由一系列變量的函數(shù)值的大小來評判，同時把設(shè)計中比必須遵循的各種制約條件看作是可以由一系列等式或不等式來表達的。如果這幾點都能實現(xiàn)，那么，一個具體的工程設(shè)計問題就被轉(zhuǎn)化為一個完全由數(shù)學(xué)語言描繪的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，我們就稱它為原設(shè)計問題的數(shù)學(xué)模型。某一設(shè)計問題能夠被抽象成為數(shù)學(xué)模型是由問題本身的性質(zhì)所決定的。對于一個能夠被抽象的設(shè)計問題，其數(shù)學(xué)模型建立是否成功，則不僅需要設(shè)計者對原工程問題有比較透徹的了解，也需要他多悠遠設(shè)計的理論和方法比較熟悉。一個較理想的數(shù)學(xué)模型，表現(xiàn)為它比較忠實地反映了原設(shè)計任務(wù)的條件和要求，并且能夠比較精確`方便`經(jīng)濟地使問題求得解答。
3．設(shè)計變量
設(shè)計變量是可以由一組參數(shù)來表示的。在這些參數(shù)中，有一些是設(shè)計可是時已經(jīng)確定了的，另一些參數(shù)只是有待于在設(shè)計中才可被確定的。尋求優(yōu)化設(shè)計防范，實質(zhì)就是要尋求這些待定參數(shù)的足以為理想的數(shù)值，這樣的參數(shù)就稱為設(shè)計變量。對一項設(shè)計任務(wù)來說，選取哪些參數(shù)作為設(shè)計變量，是建立數(shù)學(xué)模型時要解決的問題之一
設(shè)計變量的選取與設(shè)計任務(wù)的要求是密切相關(guān)的。例如，在減速器的設(shè)計中，齒輪的知道精度往往根據(jù)設(shè)備條件和經(jīng)濟性被事先確定，就不再列為設(shè)計變量，而模數(shù)和齒數(shù)等參數(shù)，則被選取為設(shè)計變量，通過優(yōu)化設(shè)計來求得它們的值。
各個設(shè)計變量彼此之間是相互獨立的，否則就不能說明至少有一個變量列入設(shè)計變量之中是多余的，徒然增加優(yōu)化問題的復(fù)雜程度。不過在確有需要的時候，也可以把一些并非相互獨立的變量同它們的相關(guān)條件同時列入數(shù)學(xué)模型之中，因為這種做法有時會帶來一些便利。
設(shè)計變量個數(shù)的多少，在很大程度上決定了優(yōu)化設(shè)計的規(guī)模和難易程度。變量在10個以下的設(shè)計問題被認為是小規(guī)模的問題，變量在50個以上的問題則被認為是大規(guī)模問題。
對于一個具體的設(shè)計問題而言，如果我們事先能夠判斷某一個設(shè)計變量對設(shè)計方法的優(yōu)劣影響能力很小，那么我們就可以考慮使它退出設(shè)計變量的行列，而給它定一個適當(dāng)?shù)臄?shù)值。這樣雖然會使設(shè)計方案失去變得更優(yōu)一些的機會，但是這樣做卻有利于縮小問題的規(guī)模及提高優(yōu)化的成功率。
設(shè)計變量通常用X1，X2······Xn表示，并且被看作為一個向量X。
4．連續(xù)變量和離散變量
設(shè)計變量既然是待定的設(shè)計參數(shù)，那么它們在數(shù)軸上即可作為連續(xù)量也可以作為離散量，這完全取決于它們本身的工程意義。
例如，齒輪的齒數(shù)只能是某個自然數(shù)，齒輪的模數(shù)只能是規(guī)定的模數(shù)系列中的一個數(shù)，這樣的設(shè)計變量稱為離散設(shè)計變量。又如齒輪的變位系數(shù)可以是一定范圍內(nèi)任意的小數(shù)，這樣的設(shè)計變量稱為連續(xù)設(shè)計變量。另有一些設(shè)計變量，其本意可能是連續(xù)變量，但是由于附加了人為的設(shè)計要求，就可能使其成為離散變量。例如齒輪的螺旋角就是這樣，通常它是一個連續(xù)變量，而當(dāng)事先規(guī)定螺旋角應(yīng)當(dāng)按一度或半度取整值時，就應(yīng)當(dāng)將它作為離散變量處理。
僅僅含有連續(xù)設(shè)計變量的優(yōu)化問題屬于連續(xù)問題，僅僅含有離散設(shè)計變量的優(yōu)化問題屬于離散問題，同時含有兩種設(shè)計變量的優(yōu)化問題則屬于混合問題。解決連續(xù)問題目前較多行之有效的優(yōu)化方法，相比之下，解決離散問題和混合問題要顯得困難一些，可供直接應(yīng)用的離散優(yōu)化方法或混合優(yōu)化方法也比較少，事實上，有一種似乎是權(quán)宜之計的做法應(yīng)用得相當(dāng)普遍，這種做法的實質(zhì)是把離散變量全部看作連續(xù)變量并投入優(yōu)化過程，然后把優(yōu)化以后得到的變量在圓整到最為接近的離散值上。這種做法確實是相當(dāng)方便的，但其缺陷也是顯而易見的：圓整以后得到的設(shè)計方案未必是最優(yōu)方案，在變量較多的情況下其偏離尤為嚴(yán)重。
減速器優(yōu)化設(shè)計是一個混合變量問題。
5．目標(biāo)函數(shù)
在優(yōu)化設(shè)計中，需要用一個可以計算出來的數(shù)值來衡量一個設(shè)計方案的優(yōu)劣。這就要求我們首先確定究竟以哪一個指標(biāo)來評判設(shè)計方案的優(yōu)劣，也就是要確定我們的優(yōu)化目標(biāo)。
例如，在設(shè)計一臺減速器時，根據(jù)用途和要求的不同，會考慮到下列不同的優(yōu)化目標(biāo)：
（1） 制造成本最低；
（2） 體積或重量最小；
（3） 傳動效率最高；
（4） 承載衡量最大；
（5） 噪聲最小。
對于其中那些可以表達為設(shè)計變量和函數(shù)值的目標(biāo)，才被認為是可以用優(yōu)化設(shè)計來追求的目標(biāo)。這時，我們就可以用一個函數(shù)：
的值來衡量該目標(biāo)被達到的程度，這個函數(shù)就被稱為目標(biāo)函數(shù)。確定目標(biāo)函數(shù)是建立數(shù)學(xué)模型時要解決的一個重要問題。
很明顯，優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)含義不過是確定目標(biāo)函數(shù)并求出其極值點而已。
追求單一的一個目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計問題成為單目標(biāo)問題。有時需要同時顧及兩個或兩個以上的目標(biāo)，則就成了多目標(biāo)問題。把設(shè)計問題處理成為多目標(biāo)問題時，最終獲得的優(yōu)化設(shè)計方法的效果似乎更完善一些，但是計算過程也因此而變得復(fù)雜一些。利用某一項目標(biāo)的重要性比較突出時，應(yīng)盡可能地把設(shè)計問題處理成為單目標(biāo)問題，這對簡化設(shè)計和提高效率是很有利的。
6．約束條件
我們已經(jīng)知道，優(yōu)化設(shè)計的過程實質(zhì)上是一個求目標(biāo)函數(shù)極值的過程，那么取得極值點的那組設(shè)計邊量的值是否就一定代表了一個優(yōu)化設(shè)計方案呢？如果僅僅從最大程度上實現(xiàn)了最優(yōu)這個意義上來看，回答似乎是肯定的。但是問題在于，在實際工程設(shè)計問題中必然存在的一系列條件、規(guī)定和限制是否同時也被滿足了呢？如果未被滿足，則取得的設(shè)計方案仍然是不成功的，換句話說，優(yōu)化設(shè)計問題在數(shù)學(xué)上總是表現(xiàn)為在一定條件下求極值的問題，這“一定的條件”就稱為約束條件。帶有約束條件的優(yōu)化問題稱為約束優(yōu)化問題，反之，成為無約束優(yōu)化問題。
減速器優(yōu)化設(shè)計問題顯然是一個約束優(yōu)化問題。例如我們以體積最小為目標(biāo)對它進行優(yōu)化設(shè)計時，必須同時附加許多約束條件。這些約束條件有的反映設(shè)計變量的取值范圍，有的反映減速器應(yīng)當(dāng)達到的性能要求，有的則體現(xiàn)嚙合或裝配的幾何規(guī)則。
在確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件的時候，兩者之間并不存在絕對的界限。以齒輪嚙合和重合度為例，既可以把達到一定的重合度作為約束條件，也可以把重合度列為目標(biāo)函數(shù)之一，這要從具體的是要求和實施優(yōu)化的策略出發(fā)加以考慮。
確定約束條件是建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型時要解決的又一個問題。約束條件確定以后，應(yīng)當(dāng)將它們逐條列明，最好用不等式的形式表示出來，以備在實施優(yōu)化時以最簡便有效的方式體現(xiàn)這些約束.
1.6 減速器優(yōu)化設(shè)計的分解
完整設(shè)計一臺減速器是一個較為復(fù)雜的過程，需要完成齒輪傳動設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承選型設(shè)計以及箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計。一臺三級傳動的減速器，其需要確定的各種參數(shù)不下數(shù)百個。假如我們不加分析地企圖把這整個設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)化為一個進行優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，以便一舉確定數(shù)百個參數(shù)的優(yōu)化值，那么這種做法幾乎一開始就會遭到難以克服的困難。
這是因為，盡管不難定出我們的優(yōu)化目標(biāo)，也能夠定出這數(shù)百個設(shè)計變量，然而我們即使運用了機械設(shè)計科學(xué)現(xiàn)有的全部知識，也無法理清這些設(shè)計變量與目標(biāo)之間究竟存在著什么函數(shù)關(guān)系，以及這些設(shè)計變量之間必須遵循什么約束條件。也就是說，我們無法把目標(biāo)演繹成為一個可算的函數(shù)。
事實上這種做法是可以避免的，也是完全不必要的。雖然作為一個整體，減速器的齒輪、軸、軸承和箱體之間有著密切的關(guān)系，但是這些部分之間齒輪卻存在著地位的主次后設(shè)計順序的先后。減速器的功能是由齒輪傳動來體現(xiàn)的，軸和軸承對齒輪僅起支撐和定位作用，箱體又起了支撐全部傳動件和作為密封容器的作用。不難理解，只要優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)是減速器承載能力最大或體積最小等，那么，成為優(yōu)化設(shè)計主要對象的只會是齒輪傳動部分。這部分設(shè)計的緊湊、高效了，其他零件也可相應(yīng)的設(shè)計的輕小些，對整個減速器所定下的設(shè)計目標(biāo)也就實現(xiàn)了。其間所需要注意事項僅僅是：齒輪傳動部分的設(shè)計結(jié)果應(yīng)當(dāng)在空間關(guān)系上能夠容納有相應(yīng)承載能力的軸和軸承的存在。
依據(jù)這樣的理解和分析，我們根據(jù)一般減速器的設(shè)計步驟，把單級減速器的優(yōu)化問題也分解成為齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計和其他零件各自的設(shè)計。這樣，就在不影響設(shè)計效果的前提下，把一個大問題簡化為幾個獨立的較小的問題。具體說，整個單級圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計的過程按其設(shè)計順序分解為下述幾個過程。
（1） 齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計
根據(jù)要求在齒輪傳動裝置的總體尺寸和軸、軸承等的結(jié)構(gòu)布置方案已定的情況下，可以通過對齒輪嚙合參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計，達到提高其承載能力并考慮級間等強度條件，所以本文先建立了該設(shè)計的數(shù)學(xué)模型和目標(biāo)函數(shù)，之后就可以著手已要求的優(yōu)化算法——復(fù)合形法來求解齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計問題。
（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
齒輪傳動設(shè)計完成以后，每一根軸將受到的外載荷就可以確定，軸的跨距和各軸段的長度也可定出，這時軸的設(shè)計問題已成為確定各軸段的直徑、必要的鍵連接以及其他一些細節(jié)的問題。根據(jù)現(xiàn)代關(guān)于軸的應(yīng)力和變形的設(shè)計計算方法，解決這個問題當(dāng)然以校核計算的方式最為合適。也就是說，可以按照軸的受載情況，根據(jù)經(jīng)驗先繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖，然后驗算其強度和剛度是否足夠。如果強度和剛度足夠，且其裕度適當(dāng)，那么軸的結(jié)構(gòu)就完成了；否則，就需要對軸的初步設(shè)計做一些改動，并重新驗算其強度和剛度。
（3） 軸承的選型
根據(jù)已經(jīng)知道的載荷，考慮受力情況變形限制`工作環(huán)境和其他一些因素，可初步選定減速器滾動軸承的類型和尺寸，然后就應(yīng)當(dāng)進行滾動軸承的壽命和靜載安全系數(shù)的計算。這也是一項校核計算，如果校核未獲通過，就應(yīng)當(dāng)考慮變更軸承的類型或加大軸承的尺寸，甚至選用性能更好軸承。
從以上的敘述中可以得出以下結(jié)論：減速器優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵是其中齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計。在首先完成齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計之后，可按傳統(tǒng)方法確定軸的結(jié)構(gòu)和軸承型號，再在計算機輔助之下對軸的強度、剛度、軸承的壽命、靜載安全系數(shù)進行校核。
1.7 優(yōu)化設(shè)計的步驟
齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計，作為優(yōu)化方法在工程設(shè)計問題中的一種實際應(yīng)用，如撇開其待定的工程特點不談，它的實施步驟并無特定之處。其步驟歸納起來如下：
（1） 建立數(shù)學(xué)模型
用數(shù)學(xué)語言來描述設(shè)計任務(wù)，包括確定設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)和確定約束條件。
（2） 選擇優(yōu)化算法
對于一定的數(shù)學(xué)模型，選用何種優(yōu)化算法來求得其最優(yōu)解，對提高計算效率，甚至對保證計算成功有著相當(dāng)大的關(guān)系。選擇的依據(jù)通常是：是連續(xù)問題還是離散問題？是有約束問題還是無約束問題？問題的規(guī)模多大？所要達到的計算精度如何？目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是否容易計算？目標(biāo)函數(shù)和數(shù)學(xué)形態(tài)如何？是否有現(xiàn)成的程序可以引用？盡可能使優(yōu)化計算過程可靠地完成，這一點是選擇算法時應(yīng)著重予以考慮的。
按照南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢設(shè)設(shè)計任務(wù)要求本課題選擇隨即方向法。
（3） 繪出計算的流程圖
對已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型和選定的優(yōu)化算法，必須把它們編制成程序，才能夠交由計算機完成計算。在編制程序前，應(yīng)當(dāng)把包括計算目標(biāo)函數(shù)值、反映約束條件和執(zhí)行優(yōu)化算法在內(nèi)的整個計算過程，整理排列為一些邏輯關(guān)系，清楚流程流向合理的以方框表示的流程圖，以充分反映整個計算過程中各部分計算的先后順序及相互關(guān)系。這些流程圖不僅便于我們檢查整個計算過程是否組織的正確方便，而且可作為編制程序的依據(jù)。
（4） 編制程序
編寫準(zhǔn)備輸入計算機的源程序。選擇哪一種計算機語言來編制程序應(yīng)當(dāng)根據(jù)計算機的軟件配置和對現(xiàn)成程序可引用的程度來決定，并且也要考慮到數(shù)學(xué)模型的計算特點和編程人員對語言的掌握情況。
再編制程序以前，對整個程序的結(jié)構(gòu)安排、輸入輸出方式、乃至標(biāo)示符的命名等問題，都應(yīng)當(dāng)有充分的考慮。一個好的計算程序，不僅表現(xiàn)為計算速度快，占用存儲少等內(nèi)在質(zhì)量，而且在外觀上具有條理清晰、結(jié)構(gòu)簡單、易于閱讀等優(yōu)點，使得程序易被檢查和修改。
程序編成后，應(yīng)在計算機上反復(fù)調(diào)試。待程序調(diào)試通過后，可選擇一些典型的算例驗算多次，以證明程序中的各條計算路徑都是暢通無誤的。
（5） 上機計算
待完成的設(shè)計任務(wù)向我們提供了設(shè)計條件，把這些設(shè)計條件整理排列成輸入數(shù)據(jù)，并輸入到計算機中以后，計算機將完成優(yōu)化設(shè)計任務(wù)。設(shè)計者閱讀計算機的輸出報告后，將直接過得去減速器齒輪傳動設(shè)計的設(shè)計方案，并且獲悉此項設(shè)計所達到的主要性能目標(biāo)。對此，可做一些必要的分析復(fù)核工作。
1.8 論文內(nèi)容及其任務(wù)要求
首先是了解單級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計課題的特點以及發(fā)展?fàn)顩r,對所選課題有個初步的了解，通過設(shè)計熟悉機器的具體操作，增強感性認識和社會適應(yīng)能力，進一步鞏固、 深化已學(xué)過的理論知識，提高綜合運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。其次對那些原始數(shù)據(jù)熟悉，那些是已知條件，我們要進行那些計算，那些還需要進一步深化了解和學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)機械優(yōu)化設(shè)計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計原理和過程。按照要求本課題以減速器體積最小為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計減速器的最優(yōu)參數(shù)，根據(jù)實際的機械設(shè)計問題建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，即用數(shù)學(xué)形式來描述實際設(shè)計問題，在建立數(shù)學(xué)模型時需要應(yīng)用專業(yè)知識確定設(shè)計的限制條件和目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用隨機方向法編制frotran語言，以計算機作為工具求最佳設(shè)計參數(shù)。后進行常規(guī)計算，與常規(guī)設(shè)計結(jié)果進行比較分析，繪制減速器裝配圖，裝配圖畫好后,從裝配圖中設(shè)計計算選擇各零件以及完成對零件圖的初步繪制, 用三維軟件（選擇SolidWorks）建立實體模型。
2 單級圓柱齒輪優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型的建立
2.1 設(shè)計變量的確定
圖2-1 單級圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)尺寸
已知齒數(shù)比為u（已知u=5）,輸入功率為P(已知P=10kW)，主動齒輪轉(zhuǎn)速為n1（n1=960r/min）,求在滿足零件的強度和剛性條件下，使減速器體積最小的各項設(shè)計參數(shù)
齒輪和軸的尺寸是決定減速器體積的依據(jù)，可按它們的體積最小原則來建立目標(biāo)函數(shù)，殼體內(nèi)的齒輪和軸的體積近似的表示為
（2-1）
式中各符號的意義由上圖給出，其計算公式為
（2-2）
由上式可知，當(dāng)齒數(shù)比給定后，體積V取決于b、z1、m、l、dz1和dz2六個參數(shù)，則設(shè)計變量可取為
2.2 目標(biāo)函數(shù)的確定
已知原始數(shù)據(jù)為單級圓柱齒輪減速器，已知輸入功率P=10kW，輸入轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動比i=5，工作壽命15年，每年工作300天。
所以目標(biāo)函數(shù)為f(x)=V→min：
2.3 約束條件的建立
約束函數(shù)(帶入設(shè)計變量和數(shù)值)為
1）齒數(shù)應(yīng)大于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)得
2）齒寬應(yīng)滿足，和為齒寬系數(shù)的最小值和最大值， 一般去=0.9，=1.4，得
-
3)動力傳動的齒輪模數(shù)應(yīng)大于，得
4）為了限制大齒輪的直徑不至過大，小齒輪的直徑不能大于,
5)齒輪軸直徑的取值范圍：得
6)軸的支承距離l按結(jié)構(gòu)關(guān)系，應(yīng)滿足條件：(可取)得
7）齒輪的接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于許用值，得
8)齒輪軸的最大繞度不大于許用值，
9)齒輪軸的彎曲應(yīng)力σw不大于許用值[σ]w
3 優(yōu)化設(shè)計方法--隨機方向法
3.1 隨機方向法簡介
隨機方向法是一種原理簡單的直接解法。它的基本思路(見參考文獻圖6-4)是在可行域內(nèi)選擇一個起始點，利用隨機數(shù)的概率特性，產(chǎn)生若干個隨機方向，并從中選擇一個能夠使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的隨機方向作為可行搜索方向，記做d。從初始點出發(fā)，沿d方向以一定的步長進行搜索，得到新點x，新點x應(yīng)滿足約束條件：,且，至此完成一次迭代。然后，將起始點移至x，即令。重復(fù)以上考成，經(jīng)過若干次迭代計算后，最終取得約束最優(yōu)解。
隨機方向法的優(yōu)點是對目標(biāo)函數(shù)的性態(tài)無特殊要求，程序計算，使用方便。由于可行搜索方法是從許多隨機方向中選擇的目標(biāo)函數(shù)下降最快的方向，加之步長還可以靈活變動，所以此算法的收斂速度比較快，若能取得一個較好的初始點，迭代次數(shù)可以大大的減少。它是求解小型的優(yōu)化設(shè)計問題的一種十分有效的算法。
圖3-1 隨機方向法的算法原理
（1）隨機數(shù)的產(chǎn)生
在隨機方法中，為產(chǎn)生可行的初始點及隨機方向，需要大量的（0， 1）和（—1， 1）內(nèi)均勻分布的隨機數(shù)。在計算機內(nèi)，隨機數(shù)通常是按一定的數(shù)學(xué)模型進行計算后得到的。這樣得到的隨機數(shù)稱為偽隨機數(shù)，他的特點是產(chǎn)生速度快，計算機內(nèi)存占有少，并且有較好的概率統(tǒng)計特。
（2） 初始點的選擇
隨機方向法的初始點是一個可行點，既滿足全部不等式約束條件：的點。當(dāng)約束條件較為復(fù)雜，用人工不易選擇可行初始點時，可用隨機選擇方法來產(chǎn)生。其計算步驟如下：
1)輸入設(shè)計變量的下限值和上限值，即：
2)在區(qū)間（0,1）內(nèi)產(chǎn)生n個偽隨數(shù)
3）計算隨機點x的各分量
（3-1）
4）辨別隨機點x是否可行，若隨機點x為可行點，則取初始點；若隨機點x為非可行點，則步驟2)從新計算，直到產(chǎn)生隨機點是否可行點為止。
（3） 可行搜索發(fā)現(xiàn)的選擇
在隨機方向法中，產(chǎn)生可行搜索的方法是從k(k>n)個隨機方向中，選取一個較好的方向。其計算步驟為：
1）在（-1， 1）區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生偽隨機數(shù)，按下式計算隨機單位向量
（3-2）
2） 取一實驗步長，按下式計算k個隨機點
（3-3）
顯然。K個隨機點分布在以初始點為中心，以實驗步長為半徑的從表面球面上。
3）檢驗k個隨機點 是否為可行點，除去費可行點，計算余下的可行隨機點的目標(biāo)函數(shù)值，比較其大小，選出目標(biāo)函數(shù)值最小的點。
4）比較和兩點的目標(biāo)函數(shù)值，若，則取和的連線方向作為可行搜索方向；若，則將步長縮小，將步驟1）從新計算，直至為止。如果縮小很?。ɡ?，），仍然找不到一個,使得則說明是一個局部極小值點，此時、可跟換初始點，轉(zhuǎn)步驟1）。
綜上所述，產(chǎn)生可行搜索方向的條件可概括為，當(dāng)?shù)闈M足
（3-4）
則可行搜索方向為
（4） 搜索步長的確定
可行搜索方向確定后，初始值移植點，即，從點出發(fā)沿方向進行搜索，所用的步長a一般按加速步長法來確定，所謂加速步長法就是指迭代的步長按一定比例遞增的方法。各次迭代的步長按下式計算：
（3-5）
式中 t-----步長加速系數(shù)，可取t=1.3；
a-----步長，初始步長取
（5） 隨機方向法的計算步驟
隨機方向法計算步驟如下：
1）選擇一個可行的初始點;
2)按式（6-7）產(chǎn)生k個n維隨機單位向量；
3）取實驗步長，按式（6-8）計算出k個隨機點
4）在k個隨機點中，找出滿足式（6-9）的隨機點，產(chǎn)生可行搜索方向
（3-6）
5）從初始點出發(fā)，沿可行搜索方向以步長進行迭代計算，直到搜索一個滿足條件全部約束條件，且目標(biāo)函數(shù)值不再下降的新點x。
6）若收斂條件
（3-7）
圖3-2 隨機方向法框圖
得到滿足，迭代終止。約束最優(yōu)解為。否則，令轉(zhuǎn)步驟2）。
3.2 目標(biāo)函數(shù)和約束條件確定
由于齒輪和軸的尺寸（即殼體內(nèi)的零件）是決定減速器體積依據(jù)，因此可按他們的體積之和最小的原則來建立目標(biāo)函數(shù)。根據(jù)齒輪幾何尺寸及齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式，殼體內(nèi)的齒輪和軸的體積。
由于齒數(shù)比給定后，體積取決于六個參數(shù)，則設(shè)計變量可取為
1. 目標(biāo)函數(shù)為
（3-8）
2. 約束函數(shù)為
1) 齒數(shù)應(yīng)大于不發(fā)生齒根切的最小齒數(shù)得
（3-9）
2） 齒寬應(yīng)滿足，和為齒寬系數(shù)的最小值和最大值，一般去=0.9，=1.4，得
- （3-10）
（3-11）
3） 動力傳動的齒輪模式應(yīng)大于，得
（3-12）
4） 為了限制大齒輪的直徑不至于過大，小齒輪的直接不能大于，得
（3-13）
5） 齒輪軸直徑的取值范圍：得
（3-14）
（3-15）
（3-16）
（3-17）
6） 軸的支撐距離按結(jié)構(gòu)關(guān)系，應(yīng)滿足條件：（可取）
得
（3-18）
7） 齒輪的接觸應(yīng)力和彎矩應(yīng)力應(yīng)不大于許用值，得
（3-19）
（3-20）
（3-21）
接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的計算公式分別為
（3-22）
（3-23）
（3-24）
8） 齒輪軸的最打擾度不大于許用應(yīng)力，得
（3-25）
9） 齒輪軸的彎矩應(yīng)力不大于許用應(yīng)力，得
（3-26）
（3-27）
3. 單級圓柱直齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
實際數(shù)學(xué)模型可表示為：
（3-28）
令
式中 -----分別為主動齒輪和從動齒輪的齒形系數(shù)；
-----分別為主動齒輪和從動齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)；
3.3 優(yōu)化結(jié)果
根據(jù)結(jié)果（上圖）可得：
若將最優(yōu)化設(shè)計方案按設(shè)計規(guī)范圓整，可得最優(yōu)解為：
3.4 優(yōu)化結(jié)果分析
優(yōu)化前數(shù)據(jù)：
結(jié)論：嚙合參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后可以提高承載能力
4 減速器的常規(guī)設(shè)計
4.1 傳動裝置的總體設(shè)計
4.1.1 電動機的選擇
1．電動機類型和結(jié)構(gòu)形式選擇
工業(yè)上一般用三相交流電源,無特殊要求一般選用三相交流異步電動機。最常用的電動機是Y 系列籠型三相異步交流電動機.其效率高 、工作可靠、結(jié)構(gòu)、簡單、便于維護、價格低 , 適用于不易燃 、不易爆 ，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于起動性能好，也適于某些較高起動轉(zhuǎn)矩的機械裝置。
（1）減速器的輸入功率Pw
(2)V帶傳送效率η帶
（3）電動機功率Pd
查文獻表20-1選定電動機類型為
(4)確定電機型號
V帶傳動常用傳動比范圍 ，電機轉(zhuǎn)速可選范圍為
電動機選Y160M1-2臥式封閉結(jié)構(gòu)的三相異步電動機。
4.1.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
1.傳動比分配
（4-1）
2.動力運動參數(shù)計算
1）各軸轉(zhuǎn)速n
（4-2）
2）各軸功率Ｐ
（4-3）
3）各軸轉(zhuǎn)矩T
4.2 帶傳動零件的設(shè)計計算
1.計算功率Pca
由文獻【1】查的工作情況系數(shù)取KA=1.1，
P ca= KA *Ped=1.1x11=12.1kw （4-4）
2.選擇V帶帶型
根據(jù)Pca，n1由圖【1】8-10選用B型
3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速v
1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑＝125mm
2）驗證帶速v
（4-5）
因為5m/s
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