抽油机斜齿轮减速器多目标参数优化

基于多目标优化的机电传动系统参数优化设计方法研究随着科学技术的不断发展，机电传动系统在工业生产中起着至关重要的作用。

机电传动系统的参数优化设计对于提高生产效率、降低能源消耗以及保障设备的可靠性具有重要意义。

然而，由于机电传动系统的复杂性以及多个性能指标的相互制约，传统的单目标优化方法无法很好地解决这个问题。

因此，基于多目标优化的机电传动系统参数优化设计方法的研究变得尤为重要。

本研究旨在探索一种基于多目标优化的机电传动系统参数优化设计方法，以提高机电系统的综合性能。

首先，我们将详细分析机电传动系统的组成和工作原理，包括传动元件、转动部件以及电气控制系统等。

接着，我们将对机电传动系统的性能指标进行归纳和总结，如传动效率、运动平稳性、能源消耗等。

在进行多目标优化之前，我们需要确定各个性能指标的权重。

通过分析不同工况下的重要性和实际应用需求，我们可以合理地确定各个性能指标的权重。

然后，我们利用多目标优化算法（如遗传算法、粒子群优化算法等）对机电传动系统的参数进行优化设计。

核心思想是在给定设计变量的范围内，找到最优的设计方案，使得不同性能指标之间达到最佳的平衡。

在进行多目标优化设计过程中，需要建立机电传动系统的数学模型。

通过建立适当的传动模型、运动模型以及控制模型，我们可以确定机电传动系统的输出与输入之间的关系。

在此基础上，我们可以使用多目标优化算法对机电传动系统进行参数选择，以达到多目标性能指标的最优化。

除了一次性的优化设计，我们还可以使用多目标优化算法进行迭代优化。

具体而言，我们可以通过分步优化的方式，先固定某些参数，再对其他参数进行优化设计，逐步改进机电传动系统的性能。

此外，在进行多目标优化设计时，需要考虑与制造工艺的兼容性。

机电传动系统的设计与制造具有一定的耦合性，因此在进行参数优化设计时，还需要考虑到制造工艺的可实现性以及成本效益。

综上所述，基于多目标优化的机电传动系统参数优化设计方法是一种有效地提高机电传动系统性能的方法。

2331 斜齿轮加工流程现况1.1 工艺现状减速器箱内的主要构造为两边对称的结构，即最中间为中间轴，在中间轴的两端安装的零件分别左旋齿轮和右旋齿轮。

其中单个斜齿轮具体的加工流程为：首先要对单件斜齿轮进行粗车和精车，在这个步骤中间要对斜齿轮进行热处理。

其次再对单件斜齿轮进行滚齿，在滚齿完成后划键槽线，最后根据所划的键槽线插出键槽。

在斜齿轮均加工完成后，将其和中间轴进行组装，组装后的部件只需再装上轴承就可以放入减速器内运行使用。

1.2 存在问题轴承损坏现象。

在加工过程中，斜齿轮与中间轴进行安装之前，需要将斜齿轮进行热处理，通过热胀冷缩原理使斜齿轮的内孔能够与中间轴吻合便于安装，在加热过程中，加热炉中的温度一般为250℃左右。

但由于斜齿轮的材料和结构等原因，在进行加热过程中斜齿轮很容易因为受热产生形变，斜齿轮的变形会造成以下几种现象。

一是齿轮侧面平面度产生误差过大导致其不符合规范要求；二是斜齿轮与中间轴在安装完成后不成垂直结构，严重影响刮油板的工作，大大减少了刮油板的刮油量，这是因为刮油板和斜齿轮侧面的距离是影响刮油板刮油多少的决定性因素，斜齿轮与中间轴的垂直偏离程度越大越不容易调整两者之间的距离，如果两者距离过大，则刮油板与齿轮的距离太远则不能刮到油，进而导致轴承因少油或无油而被损坏；两者距离过小，则刮油板与齿轮的距离过近很容易让刮油板挂到斜齿轮，进而导致刮油板和齿轮摩擦受损。

以上两种原因均会让轴承因此受到损坏，而轴承受损则会直接影响抽油机减速器的正常工作，并且一般轴承受损现象很难在第一时间被工作人员发现，往往一些企业由于缺少这方面的日常检测，在抽油机的减速器轴承已经受到损坏的前提下还使抽油机持续工作，这样加重了减速器内部其他零件连带受损导致设备损坏到不可维修的地步，对企业造成不可弥补的损失。

窜轴现象。

导致窜轴的原因有很多，一般由机器误差和人为失误导致。

在斜齿轮滚齿完成后，键槽的加工过程是出现误差最多的流程之一。

抽油机井生产参数设计方法与优化调整对策随着石油资源的逐步开采和消耗，油气田储量和产能逐渐减少，因此，高效生产和资源利用已成为目前油气田开发的关键。

而抽油机井生产参数设计与优化调整对策是实现高效生产的关键内容之一。

本文将对抽油机井生产参数设计方法与优化调整对策进行探讨。

1.1生产能力预测抽油机能否满足井口产能要求是设计的重要问题之一。

生产能力预测通常通过建立地层模型、井筒模型、抽油机模型来实现。

1.2 抽油机选择抽油机选择需要考虑油井技术条件、油井生产能力、工作状态、使用功率、效率等多种因素。

同时，还需要考虑到抽油机的特点和适用范围，比如抽油机悬挂方式、内部结构、动力类型等。

1.3 垂直和水平位移计算井深、水平位移等因素会对抽油机工作产生影响，因此需要进行相应的计算，确定抽油机的安装位置和下沉量。

1.4 泵入量预测泵入量预测需要考虑油层特性、油井生产能力、抽油机类型、井深、环形速度等多种因素。

通常需要通过生产力测试或数值模拟来确定泵入量。

1.5 液位计算液面计算需要考虑油层、采油工艺、抽油机类型、井深、泵入量等多种因素。

其计算方法通常包括流量计算和液压计算。

二、优化调整对策2.1 提高采油效率提高采油效率是对于油田开发非常重要的课题。

因此需要采取有效的措施提高生产率，比如合理规划井网布局、改进注水、提高采油抽排率等。

井筒是影响产量的重要因素之一。

因此需要采取有效的措施提高井筒效率，比如优化沉泥、改进防砂措施、提高井筒产生的力场强度等。

2.3 优化抽油机参数抽油机是影响油田生产的关键设备之一。

因此需要采取有效的措施优化抽油机参数，比如改进原有抽油机、选用先进抽油机技术、优化抽油机悬挂方式等。

2.4 提高油层工艺水平油层工艺水平是影响油田生产的关键因素之一。

因此需要采取有效的措施提高油层工艺水平，比如改进采油工艺、提高油井注水压力、加强油层物性研究等。

2.5 降低抽油机井运行成本。

抽油机井的生产参数的调整与优化对策随着石油勘探的深入和石油开发的进展，抽油机井作为石油生产中关键的设备，发挥着至关重要的作用。

抽油机井的生产参数的调整与优化对策对于提高石油生产效率、降低生产成本具有重要意义。

本文将从抽油机井的生产参数优化的概念、意义和方法入手，深入探讨抽油机井的生产参数的调整与优化对策，以期为石油生产提供理论和技术支持。

一、抽油机井的生产参数优化的概念和意义1.1 概念抽油机井的生产参数优化是指在满足石油开采工艺要求和作业安全的前提下，通过调整和优化井下设备的运行参数，达到提高产油效率、降低能耗成本、延长设备寿命、减少故障率等目的的过程。

常见的生产参数包括液面深度、泵径、提升速度、提升频率、泵径与功率的匹配关系等。

1.2 意义抽油机井的生产参数优化对于石油生产具有重要的意义。

合理的生产参数能够提高产油效率，增加产量，满足市场需求。

优化生产参数可以降低能耗成本，提高能源利用效率，节约生产成本。

优化后的生产参数能够延长设备寿命，减少设备损耗，降低维修成本。

合理的生产参数还能够减少设备故障率，保证生产作业的安全稳定进行。

2.1 生产参数的调整- 液面深度的调整：液面深度是指油井井口到液面之间的垂直距离。

通过调整泵的运行深度，可以使液面保持在一个合理范围内，提高进出油管道的液体产量，减少气体的混入。

- 泵径的调整：泵径和井眼直径的匹配关系对于提高生产效率具有重要的影响。

合理的泵径能够减小液体流速，降低能耗，减少泵损耗，提高泵效率。

- 提升速度的调整：提升速度是指抽油泵每分钟排液的速度。

通过调整提升速度，可以控制井口液面高度，确保泵入液面深度，有效提高产油效率。

- 优化井下设备的组合配置：根据油井的地质情况和生产需求，选择合适的井口泵、中间泵和井底泵的组合方式，配置合适的泵径和功率，提高油井的生产效率。

- 优化液面监测系统：通过安装先进的液面监测系统，实时监测油井的液面情况，及时调整生产参数，保持液面在合理范围内，提高产油效率。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载齿轮减速器的优化设计地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容齿轮减速器的优化设计南昌航空大学机械工程专业苑晓帅齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。

它的主要优点是：① 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠可传递空间任意两轴之间的运动和动力；② 适用的功率和速度范围广；③ 传动效率高，η=0.92-0.98；④ 工作可靠、使用寿命长；⑤ 外轮廓尺寸小、结构紧凑。

由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。

国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。

另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。

国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。

但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。

当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。

减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。

近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。

针对减速器存在的问题，本课题采用优化设计的方法，力求使减速器的体积达到最小，建立数学模型，并通过matlab语言编辑后，得到一组优化数据，到达预期目标，使减速器的体积比传统的经验设计结果减小20%--30%。

二级斜齿圆柱齿轮减速机优化设计1. 题目二级斜齿圆柱齿轮减速机。

高速轴输入功率R=6.2kW ，高速轴转速n 1=1450r/min ，总传动比i Σ=31.5，齿轮的齿宽系数Φa =0.4；齿轮材料和热处理；大齿轮45号钢正火硬度为187～207HBS ，小齿轮45号钢调质硬度为228～255HBS 。

总工作时间不小于10年。

要求按照总中心距最小确定总体方案中的主要参数。

2.已知条件已知高速轴输入功率R=6.2kW ，高速轴转速n 1=1450r/min ，总传动比i Σ=31.5，齿轮的齿宽系数Φa =0.4。

3.建立优化模型3.1问题分析及设计变量的确定由已知条件求在满足使用要求的情况下，使减速机的总中心距最小，二级减速机的总中心距为：()()11123212112cos n n m z i m z i a a a β∑+++=+=其中1n m 、2n m 分别为高速级和低速级齿轮副的模数，1z 、3z分别为高速级和低速级小齿轮齿数，1i 、2i分别为高速级和低速级传动比，β为齿轮副螺旋角。

所以与总中心距a ∑相关的独立参数为：1n m 、2n m 、1z 、3z 、1i （2131.5i i =）、β。

则设计变量可取为：x=[1n m 2n m 1z 3z 1i β]T =[1x 2x 3x 4x 5x 6x ]T 3.2目标函数为()()()135********.52cos f x x x x x x x x =+++⎡⎤⎣⎦为了减速机能平稳运转，所以必须满足以下条件：12131253.56142216227815n n m m z z i β≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤、、、5.8、3.3约束条件的建立3.3.1线性不等式约束条件()1120g x x =-≤ ()2150g x x =-≤ ()323.50g x x =-≤ ()4260g x x =-≤ ()53140g x x =-≤ ()63220g x x =-≤ ()74160g x x =-≤ ()84220g x x =-≤ ()955.80g x x =-≤ ()10570g x x =-≤ ()11680g x x =-≤ ()126150g x x =-≤3.3.2非线性不等式约束条件1）齿轮的接触应力不得大于许用应力值，得[]11H H σσ=≤[]22H H σσ=≤即[][]2331113121123323232222cos 08925cos 08925H n H n m z i K T mz i K Tαασϕβσϕβ-≥⨯-≥⨯2）齿轮的弯曲应力不得大于许用弯曲应力值，得[][]1111112121221.5F F n F F F K T bd m Y Y Y σσσσσ=≤=≤即[]()[]()132211111123222111111cos 031cos 03F n F n Y i m z K T Y i m z K T αασϕβσϕβ+-≥+-≥和[]()[]()332232232243224223221cos 031cos 03F n F n Y i m z K T Y i m z K T αασϕβσϕβ+-≥+-≥其中齿形系数的计算如下：21112222233324440.1690.0066660.00008540.1690.0066660.00008540.1690.0066660.00008540.1690.0066660.0000854Y z z Y z z Y z zY z z =+-=+-=+-=+-3）高速级齿轮和低速级齿轮不得发生干涉，得：()()232111112cos 0n n n m z i E m m z i β+-+-≥E 为低速轴轴线与高速级大齿轮齿顶圆之间的距离，单位为mm 。

基于神经遗传算法二级斜齿轮参数优化设计冯顺利【摘要】针对二级斜齿轮减速器参数优化中多参数、多目标、多约束的特点，提出神经遗传算法。

以减速器纵向长度和两级齿轮间接触应力差为目标，引进敏感系数，依据敏感系数的变化，通过神经网络算法对权重系数进行调整，利用遗传算进行优化。

优化结果表明，原设计方案不是最优方案，神经遗传算法可用于多参数、多目标的优化设计中。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)015【总页数】4页(P98-101)【关键词】神经遗传算法;优化设计;减速器【作者】冯顺利【作者单位】河南交通职业技术学院汽车学院，郑州450005【正文语种】中文【中图分类】TH132.460 引言齿轮减速器是一种常见的传动部件，在多种领域中已广泛应用。

齿轮减速器设计中，减小齿轮尺寸和重量，延长齿轮使用寿命，提高承载能力和减少传动误差等是设计中需要重点考虑问题[1]。

二级斜齿轮减速器优化设计中，由于存在参数多、目标函数多、约束条件复杂等特点，一些简单的优化方法不易得到全局最优解；优化过程中，目标函数的权重系数的合理分配也是优化设计中的关键问题[2,3]。

遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和生物遗传机制的一维随机搜索方法。

传统的遗传算法对多目标优化中目标函数的权重分配不够合理。

本文提及的优化算法引进敏感系数，利用神经网络算法对权重系数进行调整，在遗传算法优点的基础上解决了优化过程中权重系数不合理分配问题。

1 优化模型的建立1.1 初始参数设置二级斜齿轮减速器传动简图如图1所示。

设计中，要求在满足齿根弯曲强度、齿面接触疲劳强度、运动不干涉和齿轮加工工艺要求条件下，对减速器纵向尺寸、接触疲劳应力差进行优化设计。

已知条件：输入轴转速n=1450r/min，输入功率P=4.2kW；总传动比i=25，齿宽系数φ=0.4，小齿轮比大齿轮宽b=4mm；大齿轮为20Cr，小齿轮为20CrMnTi。

图1 二级斜齿轮减速器传动简图1.2 设计变量的选择减速器斜齿轮的轴向尺寸由齿宽系数和齿轮分度圆直径决定，齿轮变位对设计目标影响较小，因此，取设计变量为Ⅰ级齿轮传动小齿轮齿数z1，标准法向模数m1，螺旋角β1，传动比i1，Ⅱ级齿轮传动小齿轮齿数z2，标准法向模数m2，螺旋角β2。