齿轮箱是煤炭矿井必不可少的配套设备,担负着煤炭、材料等动力传输的重要任务。煤矿所使用国产的减速器结构已不尽合理,减速器齿轮传动比的分配,对减速器的结构、体积和重量,以及工作性能具有显著的影响,优化设计的关键在于满足强度指标实现减速器轻量化的同时提高其可靠性。本文根据齿轮箱系统配比的方法,建立齿轮传动系统的优化设计模型。煤矿用减速器在井下的运转条件极其恶劣,安装维护困难,在这种工况条件下,齿轮箱报废周期短,齿轮箱的可靠性直接影响生产、经济和人身安全的问题。由于齿轮产品不具备大样本试验的条件,所面临的可靠性分析问题非常突出,因此需要迫切提高齿轮箱的可靠性。本文基于蒙特卡洛法对齿轮的疲劳强度进行可靠性分析,解决了齿轮可靠性分析的疲劳寿命试验数据不足的问题,为可靠性分析奠定了一定的理论基础。1基于等强度、等润滑条件对减速器传动系统进行优化,本文将弧齿锥齿轮同圆柱齿轮分开优化,锥齿轮的参数选择从小齿轮强度、大齿轮直径、传动比三个限制条件进行优化设计。圆柱齿轮优化采用逐步优化的方法,即两级圆柱齿轮一次接触强度优化和再次综合优化设计的方法。第一步优化确定模数;第二步优化,引进变位系数、齿形系数、弯曲强度完成综合优化计算。这种方法能够较好地满足齿轮传动的润滑条件、强度、寿命的设计要求。2基于齿轮强度计算标准及应力-强度干涉模型,本文建立齿轮的弯曲疲劳、接触疲劳、胶合的可靠度计算模型。本文用蒙特卡洛法产生随机数对齿轮的接触强度、弯曲强度和胶合的可靠度进行计算,并模拟出计算应力和许用应力的分布类型,齿轮计算弯曲应力服从正态分布,许用弯曲应力服从对数正态分布;齿轮计算接触应力服从正态分布,许用接触应力服从对数正态分布。最后,采用串联系统的可靠性模型计算系统可靠度,与多模式失效相关理论计算出的系统可靠度进行对比,两者非常接近,从而验证了蒙特卡洛法计算的准确性。3本文在对齿轮几何设计、强度计算、可靠性分析理论研究的基础上,基于MATLAB编程工具,开发了齿轮几何参数计算与可靠性分析程序,并用实例验证优化设计参数的正确性。本文设置人性化交互界面,节省时间,使计算效率大大提高。