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6.1 优化设计的基本理念 25
6.2 优化设计特点 25
6.3 建立数学模型的基本原则 25
6.3.1 设计变量的确定 26
6.3.2 目标函数的确定 26
6.3.3 约束条件的确定 26
6.4 摆线针轮的优化设计 27
6.5 最小体积优化数学模型 37
6.6 计算机程序 38
6.7 优化结果分析 44
结论 45
致谢 46
参考文献 47
第一章 绪论
1.1 概述
随着现代工业的发展，需要大量的减速器，并且要求减速器的体积小、重量轻、承载能力大、效率高和寿命长。普通的齿轮减速器制造成本高、刚性传动没有过载保护作用、结构笨重、体积庞大、寿命短，而蜗轮蜗杆传动的机构紧凑、传动比大、但传动效率低，不宜在大功率下长期连续工作。因此，普通减速器的性能已不能完全满足现代工业的发展。而摆线针轮行星传动可以用较少数目的构件获得很大的传动比，且承载能力大、传动效率高、使用寿命长。在很多情况下，它可以代替一般多级圆柱齿轮传动或蜗杆传动，受到了国内外的广泛重视，正日益增多的应用在许多工业部门中。
摆线针轮行星传动与渐开线少齿差行星传动一样，同属于K-H-V型行星齿轮传动，具有以下优点：
1、体积小、重量轻。由于采用行星传动结构，所以结构紧凑，与同功率的普通齿轮减速器相比，体积和重量均可减少1/2~2/3。
2、传动比范围大。目前我国生产的单级传动比i=11~87；二级传动比i=121~5133；三级传动比可达i=20339.
3、传动效率高。单级传动效率可达0.90~0.97。
4、运转平稳、无噪音，承载能力大，并且承受冲击和过载能力较强。由于同时啮合齿数多，在理论上啮合齿数可以有二分之一。
5、使用寿命长。所有接触部分均采用滚动摩擦，主要传动件的材料使用合金钢并经过热处理达到高硬度，因而大大提高了构建性能和耐磨性。它与普通齿轮传动相比，使用寿命可提高2~3倍 。
这些特点给摆线针轮减速器带来了很大的好处，使其与同等功率的普通齿轮传动相比，它的体积和重量均可减少50~70%。体积小也带来散热条件较差，且随着传动功率的增大和；连续运转时间的加长而突出。在满足一定的传动功率和传动比的条件下，追寻摆线针轮传动体积最小具有其实际意义。
但是，这种减速器还存在一些缺点，由于摆线针轮传动转臂轴承受力较大并且转速还稍高于高速轴的转数，所以转臂轴是其薄弱环节，使高速轴的转数和传递功率受到限制，且其加工工艺复杂,制造精度要求高,必须用专用的机床和刀具来加工其摆轮,成本较高。
1.2国内外发展现状
摆线针轮行星减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动比范围大、效率高等优点，在许多情况下可以代替二级、三级的普通齿轮减速器和蜗轮减速器，使用越来越普及，逐渐为世界各国所重视，是本世纪三十年代德国人劳伦兹·勃朗发明的。三十年代后期，日本人开始研制生产这种传动，由于摆线针轮啮合的内齿轮是由针齿销、套组装而成的，因此工艺上较之渐开线内齿轮保证了摆线齿形的精度，从而促进了这种传动的发展。到目前为止摆线针轮传动已是少齿差传动中应用最广泛，最基本的一种类型，在此基础上还发展了二齿差传动、复合齿形、行星轴承与偏心套合并等新结构。我国从1958年开始研制摆线针轮减速器，六十年代投入工业化生产，目前已经形成系列，制定了相应的标准，广泛应用于各类机械设备中。1963年我国著名的机械专家朱景梓教授在太原工学院学报上发表了“齿数差 的渐开线 型行星齿轮减速器及其设计”，详细阐述了少齿差传动的原理和设计方法，为少齿行星齿轮传动在我国的推广应用起了重要的指导和推动作用。双曲柄输入少齿差传动的优点是能使行星轴承的载荷下降，而且当内齿板作为行星轮时，行星轴承的径向尺寸可不受限制，从而提高了行星轴承的寿命。另外，这种传动不需要输出机械，还可实现平行轴传动，结构简单，效率高，适用性强。根据 型少齿差行星齿轮传动的原理和设计方法，太原工学院、煤炭部研究总院及重庆钢铁公司等单位根据这种原理成功地研制出了不同类型的双曲柄输入少齿差减速器 。