传动轴的优化设计.doc

传动轴的优化设计.doc88 机械传动 2008 年
第32卷第6期 传动轴的优化设计 #
文章编号：l(XM-2539：2008)06 - 0088 - 03
传动轴的优化设计
（山西华泽铝电有限公司，山两河沖（M33O4）郭慧玲
摘要 结合工作实际，介绍了 MATLAB优化工具箱的使用方法和在机械优化设计中的应用。以一 种传动轴为实例，建立其优化的数学模型，利用MATLAB X具箱来求解。
关键词传动轴 MATLAB优化设计
# 机械传动 2008 年
第32卷第6期 传动轴的优化设计 #
90 机械传动 2008 年
第32卷第6期 传动轴的优化设计 89
引言
山西华泽铝电公司二期隔膜泵采用德国HANSEN 减速机传动。隔膜泵减速机箱体为铸造结构，减速机 齿轮为三级平行轴配置,技术参数如下：
功率P = 141 kW,输入转数心=1255r/min,输出转 数n2 = 25r/min,使用系数K = 由专用润滑系统供油，轴承和齿轮都靠喷油润滑。该 滅速机输岀轴为两端输出，负荷重，冲击大。白投入运 行以來减速机多次出现一级齿轮轴输入端产生裂纹或 断裂现象,而其他齿轮及轴完好无损C
我们随机抽取了 3台有故障的减速机，并对损坏 情况作了统计（见表Do
« I齿轮納损坏情况表
减連
机号
便用
时间
损坏悄况
1«
198天
一级齿轮轴断裂•齿面点蚀■配对齿轮完好;其它齿轮 副完好。
2#
132天
一级齿轮轴输入端过度圆角产生裂纹，其它齿轮刚完 好。
3#
237天
-•；只它齿轮制完 好・
根据以上损坏情况,我们认为一级齿轮轴的抗扭 强度不够，容易被剪断，因此有必要对该齿轮轴的虫径 和强度进行优化设计，以保证设备的正常运行。
本文以MATIAB软件为平台，建立-级齿轮轴的 优化数学摸型，进行优化设计计算C
1约朿优化数学模型
用MATLAB优化工具箱解决实际工程应用问题, 可概括为以下3个步骤⑴
根据所提出的最优化问题，建立数学模型，确 定变就，列出约束条件和目标函数；
对所建立的模型进行具体分析和研究,选择合 适的最优化求解方法；
根据鼠优化方法的算法，列出程序樞图、选择 优化函数，用计算机求出最优解。
MATLAB通过调用fmincon函数来实现问题的优 化•优化问题可作下列描述：
min/（ A）
约束条件:A¥wb（线性不等式约束）； 人/=妬（线性等式约束）； C（X）wO（非线性不等式约束）； C/X）w0（非线性等式约束）； hwXwUK边界约束）
fmincon函数相应的调用格式为[x, f, exitflag, output, lamlxla, grad, hessian ] = iinincon
（'fbn', xO, A, b, A eq, beq, lb, ub, nonIcon, options, P1,P2,…）
其中，x为最优设汁点;f为冃标函数在最优点X 的值；cxitflag是:返冋算法的终1上标志,cxitflag<0 H标 函数不收敛,exitflag>0目标函数收敛;output负责返回 优化结果信息，主要有迭代次数、最后一次迭代计算次 数、步长、算法、一阶导数等;