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1、 江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 学生姓名 张 宜 鑫 班级学号 0645502238 指导教师 王 明 强 二零一零年六月江苏科技大学本科毕业论文稳健优化设计及其在摆线针轮减速机中的应用研究Study on Modern Robust Optimal Design and Key Technology of its Application in cycloid speed reducer（理工类）：江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学 院：张家港校区 专 业：(张家港)机械电子工程 学 号： 0645502238 姓 名：张宜鑫 指导教师
2、： 王明强 职 称： 教授 2010年 2 月 20 日 毕业设计（论文）题目：稳健优化设计及其在摆线针轮减速机中的应用研究一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1、 熟悉稳健设计理论及方法，查阅文献资料，给出文献综述2、 结合摆线针轮减速器，采用稳健设计方法对其进行设计摆线针轮减速器的给定参数如下：输入功率NH=5.5KW 输入轴转速nH=1500转/分传动比I=29每天工作8小时 工作平稳3、 绘制摆线针轮减速器总装图及部分部件图（运用UG、CAD实现）4、 外文文献资料翻译5、 毕业论文二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设
3、计论文一篇；2. 外文译文一篇；3. 机械装配图、零件工程图一套；4.零件三维造型；5.软件原型系统。三、完成日期及进度自 2010年3月22日起至2010年6月11日止。进度安排：3.13.24， 搜集、阅读资料，调研；3.243.27, 整理资料，并完成开题报告；3.284.10， 稳健设计理论学习；3.284.10， 绘制工程图；翻译；4.114.25， 系统体系结构研究，三维造型；4.265.5， 软件操作训练；5.66. 1， 完成原型系统开发，准备论文提纲；6. 26.11， 毕业论文书写、并准备论文答辩。 6. 126.13， 论文答辩。四、同组设计者（若无则留空）： 五、主要参
4、考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1 李泳鲜,孟庆国,姬振豫.机械稳健设计的研究概况与趋势J.工程设计,1991：142 韩之俊主编.三次设计M.北京：机械工业出版社，19923 Thomas B. Barber, Quality Engineering By Design：Tagchis Philosophy. Quality Progress,1986:3242.4 陈立周.稳健设计M.北京：机械工业出版社，1999，125Shoemaker AC, Tsui KL Wu CFJ. Economical experimentation methods for robust designJ
5、.Techno metrics 1991,33(4):4154277 Dary Pregibon. Review of generalized linear models J. The Annals of Statistics, 1984,12(4)：158915968 张端红,孙力峰,段国林等.基于工程模型现代稳健化设计J.河北工业大学学报,1999.19 陈建江,钟毅芳,肖人彬.基于正交试验的稳健优化设计方法及其工程应用J.中国机械工程,2004，15（4）：28328610 李泳鲜，李自贵.三次模糊设计在工程机械中的应用方法J.工程机械,2000（9）：202311 郭惠昕.产品质量的模
6、糊稳健性研究及模糊稳健优化设计方法J.中国机械工程,2002，13（3）：474512 刘佳.基于随机模拟试验的稳健优化设计方法研究硕士论文.昆明:昆明理工大学，2002.313 陈立周,何晓峰，翁海珊等编著.工程随机变量优化设计方法M.北京：科学出版社，1997 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日注：1、如页面不够可加附页 2、以上一四项由指导教师填写摘 要随着人们对于产品质量的要求越来越高，稳健设计在工业中的应用显得愈来愈重要，特别是优化设计与稳健设计的结合正在受到人们的高度关注。稳健优化设计思想应贯穿于整个设计过程中，在产品的方案设计、参数设计
7、和工艺设计中都可以运用稳健优化设计的方法以确保产品的质量性能。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、传动效率高的特点。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。摆线针轮传动已经受到了国内外的广泛重视，正日益增多地应用在许多工业部门中。本论文将稳健优化设计运用于摆线针轮行星减速中，将目标函数及约束条件的灵敏度最小作为附加目标函数引入摆线针轮行星减速器的优化设计模型中，通过实例计算表明该方法能够保证最优点的可行稳健性，达到稳健优化设计的要求。关键词：稳健优化设计；摆线针轮行星传动；减速器；灵敏度分析AbstractThe application of robus
8、t design in industry is more and more important. Especially the combination of optimal design and robust design is of interest currently. The thought of robust optimal design should be embodied in the whole design process. In the phase of conceptual design and detailed design, robust optimal design
9、methods can be used to insure the quality of product.The cycloidgear reducer is one of the most important transmission components of the pumping unit by its smaller volume，lighter weight and effective transmission. In many cases, it can replace the general multi-stage cylindrical gear drive or worm
10、drive. Cycloid drive has been extensive attention both at home and abroad, and is increasingly used in many industrial sectors.This thesis uses the robust optimal design methods into the Cycloid drive. Advances a kind of method that puts sensitivity analysis of target function and restriction condit
11、ions into optimal design of cycloid cam planetary speed reducerAn applied example shows that the method can improve feasibility robustness of optimal result and enhance sensitivity robustness of quality functionKey Words: Robust optimal design; cycloid cam planetary transmission; speed reducer; sens
12、itivity analysis目 录第一章 绪论11.1 课题的背景及意义11.2 稳健设计的研究概况2 传统稳健设计方法2 现代稳健设计方法41.3 研究现状51.4 课题研究内容及章节安排6 课题研究内容6 章节安排71.5 小结7第二章 稳健优化设计理论体系82.1稳健优化设计基本原理8功能参数分类8 稳健优化设计的一般模型92.2 产品质量稳健性指标11 部分缺陷11功能特性指数11质量损失函数132.3稳健性指标的获取方法16试验设计（DOE）16质量准则的随机性分析182.4小结22第三章 摆线针轮减速器传统设计计算233.1 摆线针轮传动的原理233.2 摆线针轮的结构243.
13、3摆线针轮传统设计计算26第四章 摆线针轮减速器的稳健优化设计334.1 基于最小灵敏度的工程稳健优化设计模型334.2 摆线针轮减速器稳健优化数学模型34 确定设计参变量34 确定约束条件35 确定目标函数37 多目标优化模型的求解374.3 计算实例与分析384.4 小结39第五章 稳健优化设计软件原型系统的开发405.1 软件系统整体设计405.2 系统实现与运行40 系统主界面40系统主要模块415.3 运行实例455.4 小结47第六章 摆线针轮减速器关键零件的CAE分析486.1 系统环境介绍48RO/E概述49NSYS概述496.2 摆线轮的三维实体建模49 摆线副共轭齿廓的形成原理49 主要设计步骤506.3 摆线轮的有限元分析51RO/E中模型导入ANSYS中的探讨52 摆线轮的有限元分析53总结58致谢60参考文献61第一章 绪论1.1 课题的背景及意义进入21世纪以来，随着经济全球化的发展，市场竞争日趋激烈。人民生活水平不断提高，购物观念日趋成熟，产品消费面向多元化。另外，科技水平的不断提高，使得生产工艺和经营理念也在不断进步。在这种情况下，产品的竞争已不再局限于价格的竞争，质量
