为得到符合生产、装配等工艺需求和其他基本设计目标的结构,取得更好的分纸效果,以激光打印机定影分纸器为研究对象开展结构优化设计。首先,根据功能需求和装配位置设计定影分纸器结构,并详细分析其工作原理和结构特征;其次,在整机内部温度场分析的基础上得到分纸器的温度分布数据,并基于此数据对分纸器进行热力耦合计算得到定影分纸器的应力分布和变形情况;最后,以结构的热力耦合响应为约束条件,考虑生产、装配工艺需求和制造成本,采用协同优化策略对分纸器的结构进行优化设计,得到最优尺寸和结构方案。面向生产实际,开展了一个完整的结构设计与优化过程。其中,热力耦合分析结果可作为产品结构设计与优化的基础数据,还可用于预测零件在使用后的变形量,从而合理确定零件的图纸尺寸。

分别计算了齿轮副的啮合点在节点左右两侧的瞬时啮合效率,按啮合线长度进行积分,得到齿轮副在啮入至啮出过程的平均传动效率表达式,该表达式的自变量包括主动轮齿数z1、传动比i、摩擦因数f以及压力角α。分别针对单级圆柱直齿轮传动和二级圆锥-圆柱齿轮传动的参数进行优化设计,以啮合过程平均效率最大为目标函数,采用惩罚函数外点法计算,参照优化结果设计并制造了一台二级圆锥-圆柱减速器,在不同试验项目下进行检验,其传动效率不低于94%,验证了参数优化设计的正确性。