一种单排2K_H型行星轮系的优化设计方法

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-种单排2KH型行星轮系的优化设计方法稿日期: 2007- 10- 30
者简介: 韦乐余 ( 1980 )， 男，山东日照人， 助教，在读硕士研究生， 主要从事氢燃料发动机燃烧与优化控制方面的研究.
-种单排 2K- H型行星轮系的
优化设计方法
韦乐余1
， 王海洋2
， 郭义文3
( 1 . 华北水利水电学院，河南 郑州 450011 ; 2 .郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 450051 ;
3 . 国家汽车质量监督检验中心， 湖北 襄樊 441004)
摘
要:介绍了 2K- H 型行星轮系优化设计的重要性， 对单排 2K- H型行星轮系确立了目标函数，建立了约
束条件，并采用复合形法进行了优化设计，优化结果为单排 2K - H 行星轮系提供了-种最优方案， 并为改进
产品设计指明了方向.
关 键 词:单排 2K- H 型行星轮系;复合形法; 优化设计
中图分类号: TH122


文献标识码: A

设计方法选择
2K - H ( NGW )型行星轮系如图 1所示， 具有结
紧凑、 体积孝 重量轻、 传动效率高等优点，在工程
械中应用广泛.但行星传动的设计比较复杂，其体
和重量或其承载能力主要决定于传动参数.
1 太阳轮; 2 行星轮; 3 齿圈; 4 行星架 (系杆 )
图 1
2K - H 行星轮系机构简图

设计 2K - H型行星轮系的常规方法是已知传
比、 输出轴转速和力矩后，首先选择各种零件的材
，然后确定各传动参数.为了确定各齿轮齿数、 模
、 齿宽、 行星轮数或其变位系数， 常常需要先选定
个参数，才能求出其他参数.
以往的设计方法仅是根据经验和结构需要， 在
几种方案中选择较佳方案.但在选择时，往往缺少明
确的评价指标，又不可能进行大量的计算，只能选择
-个满足设计要求的相对较优方案. 为了使设计方
案的某项指标达到最佳，采用优化设计方法[ 1]
.
2
数学模型
2 . 1
已知条件
传动比 i 3
24 ，行星轮数C 3 ，输入转速 ni
2 140 r /m in ，输入功率N i 118 kW， 传动比误差 GWi
0
01 ， 太阳轮和行星轮材料均用 38SM i n M o ， 表面
淬火硬度 HRC 45 55，采用标准直齿圆柱齿轮组
成的轮系.
2 . 2
确定目标函数和设计变量
在 2K - H行星轮系的传动中， 内齿轮固定， 太
阳轮与行星架的转速比即为传动装置的传动比. 为
了使传动装置在保证相同承载能力条件下重量最
轻， 可在已知载荷和既定材料的条件下，取太阳轮和
C个行星轮体积之和作为行星轮系重量的指标， 目
标函数可推导如下:
由太阳轮和行星轮体积， 目标函数可初步
写为[ 2]