一种可升降灯的多目标优化设计

孔俊超，顾 猛，陈世雨，王 硕

巢湖学院机械工程学院，安徽合肥，238000

电灯为人造照明用具，能将电转化为光，大大推动人类文明的进步[1]。家用电灯基本固定在较高位置的天花板上，清洁和维修时会威胁维护人员的安全[2-3]。电灯高度和角度不可调，光线只能保持一种亮度，使用者可能会长期处于偏亮或偏暗的光照条件下，对使用者的视力造成伤害[4-5]。因此有必要设计一种可实现升降和光照方向改变的电灯。

本文设计一种可升降电灯，包括可控制升降的灯架升降机构和调节光照角度的灯架变向机构。以蜗杆头数、模数、蜗杆分度圆直径为变量，根据蜗轮体积最小和损失率最低的工作要求，建立目标函数。对比传统设计和优化设计的结果，效率提高，说明优化设计结果的传动性能得到改善。

1 工作原理

可升降电灯由主运动的灯架升降机构和调节光照角度的灯架变向机构两部分组成。图1为可升降电灯的结构示意图，包括电机底座、连杆、蜗杆、蜗轮、悬挂链、悬梁杆、可绕电线、电线套筒、悬挂链套筒、蜗杆座、灯管、灯架、摇把底座、箱体、摇把、电机、连灯电线。

图1 可升降式的结构示意图

可升降电灯中两个机构的工作原理如下：灯架升降机构用来控制整个升降灯的工作高度。电机作为动力来源，其上配合蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合并使其转动。蜗杆左右两边分别安装悬挂链套筒，中间安装有电线套筒。当蜗杆转动时，带动悬挂链套筒以及电线套筒的转动，进而使得悬挂链与电线分别绕着其对应的套筒缠绕。……