基于vb的行星齿轮机构优化设计毕业论

基于vb的行星齿轮机构优化设计毕业论内容摘要：

算接触强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数，由齿向载荷分布图可查得。 参照濮良贵《机械设计》表 104 HWK —— 计算接触强度时跑合影响系数 ； 0FK —— 计算弯曲强度时运转初期（未经跑合）的齿向载荷分布系数，由齿向载荷分布图可查得 ； KFW—— 计算弯曲强度时的跑合影响系数； KHe—— 与均载系数有关的系数； KFe—— 与均载荷系数有关的系数。 则可得 KHβ 、 KFβ 的值。 4） 齿 间载荷分布系数 HK 、 FK 因已知 KAFt/b,精度，齿面类型、齿形（直齿轮）。 查濮良贵《机械设计》表 103 可得 HK 、 FK 的值。 5） 节点区域系数 ZH 节点区域系数可按下式计算 39。 239。 2 c o s c o sc o s s inbtHttZ  (323) 式中，直齿轮β b=0176。 39。 t —— 端面 节圆 啮合角 13 直齿轮 39。 t ac t —— 端面压力角 直齿轮 t ＝  ＝ 20176。 6） 弹性系数 ZE 查濮良贵《机械设计》表 106 可得弹性影响系数。 7） 载荷作用齿顶时的齿形系数 YFa 查濮良贵《机械设计》表 105 可得齿形系数。 8）载荷作用齿顶时的应力修 正系数 YSa 查濮良贵《机械设计》表 105 可得应力修正系数。 9）重合度系数 Z 、 Y 4 3Z   (324)  (325) 10) 螺旋角系数 Zβ 、 Yβ 可按条件从螺旋角系数图查出，参照濮良贵《机械设计》图 1028 （ 4） 齿数比 I cazi z （ 5） 计算接触应力得基本值 0H 0 1 1tH H E F iz z z z d b i  (326) （ 6） 接触应力 H 0H H A V H HK K K K (327) （ 7） 弯曲应力得基本值 0F 0 tF F a Sa HF Y Y Y Ybm   (328) （ 8） 齿根弯曲应力 F tF Fa Sa HF Y Y Y Ybm   (329) （ 9）确定计算许用接触应力 HP 时的各种系数 14 1）寿命系数 ZNT 因 NL，由接触疲劳强度计算的寿命系数图可查得 ZNT。 2）润滑系数 ZL、速度系数、粗糙系数、工作硬化系数、尺寸系数参见《机械工程手册》第 6 卷 2 篇行星齿轮机构设计。 3）接触许用应力 HP (330) (10) 接触强度安全系数 SH HPH HS  (331) (11)确定计算许用弯曲应力 FP 时的各种系数 1） 寿命系数 YNT 见濮良贵《机械设计》第十章，图 1019. 2）应力修正系数 YST 见《机械设计》表 105 或《机械工程手册》。 3）相对齿根圆角敏感系数 relTY 、 齿根表面状况系数39。 relTY和尺寸系数 YX见《机械工程手册》第 6 卷。 （ 12） 许用弯曲应力 FP 39。 l imF P S T NT r e lT r e l TF Y Y Y Y  (332) （ 13） 弯曲强度安全系数 SF FPF FS cb 传动 (333) 在此列出相啮合的大齿轮（内齿轮）的强度 计算过程，小齿轮（行星轮）的计算方法相同。 （ 1） 名义切向力 Ft （ 2） 应力循环次数 Nb 60 HbbN n Ct (334) 式中 bN —— 太阳轮相对于行星架的转速（ r/min）。 2Ha H b bN n n n n    其后面的计算过程同 ac。 limH P N T L V R W XH Z Z Z Z Z Z 15 行星齿轮机构设计计算举例 现要求设计一台 NGW 型行星齿轮减速器。 其传动比 U＝ 9,电机功率 P＝ 400W，电机转速 n1＝ 2020r/min。 （ 1） 根据减速比 U及公式 1baZU Z， 即 Zb=(U1)Za，确定一组 Zb与 Za的对应关系数组。 表 4 太阳轮与内齿轮 齿数 对应关系数组 ZA 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ZB 136 144 152 160 168 176 184 192 200 （ 2） 根据装配条件，即pZa Zbn 为整数的原则，选出能实现 np个行星轮传动的 Za与 Zb对应的关系数组。 表５ 太阳轮与内齿轮齿数对应关系数组 ZA 17 18 19 20 21 22 23 24 25 … ZB 136 144 152 160 168 176 184 192 200 … ZC 3 3 3 3/4 3 3 3 3/4 3 … （ 2） 根据同心条件。 即 Za+Zc＝ ZbZc，亦即 2Zc＝ ZbZa，算出 Zc的齿数。 当 Zc 为整数时，即 Za、 Zb、 Zc 满足 Za+Zc＝ ZbZc 时，可采用标准啮合传动或高变位啮合传动。 而当 Za+Zc≠ ZbZc 时，即 Zc 不等于整数时，一般为△ z＝ 1~2,此时需要用角变位啮合传动，具体传动形式如下 表 6 所示。 16 表６ 齿数对应关系数组 ZA 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ZB 136 144 152 160 168 176 184 192 200 ZC 3 3 3 3/4 3 3 3 3/4 3 39。 cZ 63 70 77 84 选定ZC 59 63 66 70 73 77 80 84 87 △ Z 1 0 1 0 1 0 1 0 1 传动型式 角变位传动 标准或高变位传动 角变位传动 标准或高变位传动 角变位传动 标准或高变位传动 角变位传动 标准或高变位传动 角变位传动 根据工况，来确定行星轮个数，并初选模数 m。 据 m、 Zb 确定内齿圈尺寸，便可估算出哪一组能满足承载能力的要求，本例选 m＝ ,齿数组为19/67/152，行星轮个数一般取为 np＝ 3. （ 4） 根据邻接条件 1802 sinacpadn ， 判断 所选用的齿数组 19/67/152 及 np＝ 3 满足要求。 （ 5）根据角变位的基本几何计算公式（详见参考 文献 [5]第 8 篇第 3 章 2.节或本论文 ），算出 ac 外啮合副及 bc 内啮合副的全部几何参数。 （ 6）根据 Za/Zb/Zc,np,m 和齿宽 b，进行 ac 啮合副的太阳轮的弯曲强度校核计算。 若不通过可适当增大 m和 b，直至校验通过，设计便已完成。 4 优化设计模型 建立数学模型 设计变量与目标函数 行星齿轮减速器的优化设计是在相同承载能力下，使其体积最小，或重量 17 最轻。 这样可以已知载荷、工作条件及材料选定的前提下，以太阳轮和 C 个行星轮体积总和作为行星齿轮减速器的指标，其表达式为 [8]： F(X)= ㎡ Z1178。 b[4+（ i2） 178。 c]mm179。 (41) 式中： m—— 齿轮模数（ mm）； Z1—— 太阳轮齿数； b—— 齿宽（ mm）； i—— 轮系减速比； c—— 行星齿轮个数。 影响轮系体积的主要参数有 m、 Z b 和 c，其中行星齿轮个数 c 可按机构的类型事先选定，因此设计变量为： m、 Z b。 记作： F[X]= ㎡ Z1178。 b[4+（ i2） 178。 c]mm179。 (42) 约束条件 当传动比 i≥ 4 时，在齿轮啮合副中 太阳轮为小齿轮，以 Z1 表示，行星齿轮为大齿轮，以 Z2表示 ，则有 [9]： Z1/ Z2=2/(i2) (43) (1)保证小齿轮不根切， Z1≥ 17。 (2)限制齿宽最小值， b≥ 10mm； (3) 限制模数最小值 m≥ ； (4)模数与齿宽的相应关系，５ m≤ b≤１７ m； (5)保证各行星轮间齿顶不相碰，必须满足：122 sinada c。 其中 da为行星齿轮顶圆 直径 ， 12a 为太阳轮 与行星轮的中心距； (6)满足接触强度的要求， 根据张学义的《行星齿轮减速器优化设计》 有： 1 1231 2121800 AdHT K K id i  (44) 式中： D1—— 太阳轮轮节圆直径， mm。 T1—— 太阳轮工作扭矩， Nm； KA—— 工况系数，取。 KB—— 载荷分布系数，取 Φ d—— 齿宽系数，取 b/d1。 σ H—— 试验齿轮的接触疲劳极限应力， MPa i12—— 计算齿轮带回行星齿轮与太阳轮的齿 数比，即 Z2/Z1. 对于外啮合齿轮副，（４ １）式可简化为： 18 22 1211121H iZ m b A Ti (45) 式中： AH—— 接触强度综合系数，其值为： AH=8003KAKB/σ H2 (7) 齿轮弯曲强度 ，根据张学义的《行星齿轮减速器优化设计》有 13 2113 A FdFT K K Ym Z  (46) 式中： YF—— 齿形系数； σ F—— 齿轮弯曲疲劳极限应力， MPa。 (2)式可简化为： m178。 Z1b≥ AFT1YF 式中： AF—— 弯曲强度综合系数，其值为 AF=133KAKB/σ F 约束条件表达式为： g1(X)=17X2≤ 0 g2(X)=10X3≤ 0 g3(X)=2X1≤ 0 g4(X)=5X1X3≤ 0 g5(X)= X317X1≤ 0 6 2 21( ) ( 2 ) ( 1 s in ) s in 2 02g X X i Xcc      227 1 12 1 2 3( ) (1 1 / ) 0Hg X A T i X X X    28 1 1 2 3( ) 0FFg X A T T X X X   19 优化程序流程图 图 3 程序流程图 5 行星齿轮机构 优化设计的方法 编程语言的选择 随着计算机技术的飞速发展，编程语言也随之突飞猛进地发生了变化。 简单、灵活、易用的 Basic 语言，具有可视化、面向对象的、采用事件驱动的高级的结构化程序来设计语言。 利用 Visual Basic 程序设计语言，可以很方便地设计出在 Windows 环境下运行的绘图应用程序。 是一种很好的图视化语言。 Visual Basic 的编程特点 Visual Basic 语言的出现为 windows 下的编程提出了一个新的概念，利用Visual Basic 的动态数据交换、对象的链接和嵌入、动态链接库、 ActiveX 技术和开放式数据库访问技术可以很方便地设计出功能强大的应用程序。 20 利用 Visual Basic 语言编程有以下几个特点： 1．可视化程序设计 2．强大的数据库和网络功能 3．其它特性 Visual Basic 中还有其它特性，例如： 面向对象的编程语言； 结构化程序设计； 事件驱动的程序设计； 支持动态链接库； 应用程序之间的资源共享。 程序运行界面 如图 4 所示： 图 4 VB编程环境 运行 VB 6． 0，选择菜单栏上的【新建】 /【标准 exe】命令，进入 VB 编程环境，如 上 图所示。 (1) 设计窗口 21 图５ 设计窗口 设计窗口 如图５所示， 是用户编写的应用程序运行时将要显示的窗口界面。 用户在上面添加各种控件，可以显示文字。