[发明专利]一种基于MATLAB的摆线轮参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于MATLAB的摆线轮参数优化方法，包括如下步骤：步骤一、获取针齿齿数Z_P和针齿中心圆半径r_p；步骤二、根据约束条件，获取偏心距a和针齿套外圆半径r_rp；步骤三、确定摆线轮传动瞬时同时参与啮合的齿号范围和最大啮合力；步骤四、当针齿接触应力达到强度要求、且转臂轴承寿命满足要求时，则输出偏心距a和针齿套外圆半径r_rp；反之，执行步骤二，直到满足所需条件为止。本发明通过分析摆线针轮传动基本原理以及摆线轮的设计方法，完成了以影响摆线针轮传动承载能力的主要参数—偏心距a，针齿半径r_rp为设计变量，以摆线轮针齿啮合强度和转臂轴承寿命为待求目标，并满足一定约束条件的摆线轮参数优化工作。

技术领域

本发明涉及摆线轮技术领域，特别是涉及一种基于MATLAB的摆线轮参数优化方法。

背景技术

摆线针轮行星传动具有传动比范围大，体积小，重量轻，效率高，运转平稳，噪声低，工作可靠等优点，在轻工纺织，印染，化工，视频，冶金，石油，矿山，起重运输以及军工等很多场合得到广泛应用。

摆线轮是摆线针轮行星传动的核心部件，其设计参数较多，计算过程非常复杂。尤其是其中的一些重要参数直接影响到摆线针轮减速器的整机性能及使用寿命。传统设计方法往往是根据经验预先选定基本参数，再逐步求出其余所需参数。但由于设计过程中的计算量大，导致设计人员不能选择多组参数来进行比较，从而得出最佳设计方案。

理论来源于依据机械设计手册(第四版)第17篇，第3章：摆线针轮行星传动中摆线轮受力分析及参数优化相关内容。摆线轮是摆线针轮行星传动中的核心部件，其运动的复杂性决定了其受力情况较为复杂，必须经过一系列复杂公式进行受力计算，以作为有限元分析及传动实验前的理论依据。往往是根据对一系列重要设计参数的优化选择后的力分析值结果来判断摆线轮结构是否合理，并对摆线轮结构进行优化改进。传统的摆线轮设计有两种方法：其一，技术人员根据力学相关原理，对摆线轮和针齿齿面接触应力相关公式进行校核计算，确保摆线轮和针齿在啮合过程中能够正常安全工作，但是该方法对技术人员的要求较高，当摆线轮的尺寸和载荷发生变化时需要工作人员的重复性工作，效率低下；其二，采用实验方法，该方法在精度上具有无可比拟的优点，但其费用高昂，操作复杂，费时费力，一般在设计定型投入使用前用该方法进行最后的强度验证，不适于在设计过程中使用。

现存技术对于摆线针轮行星传动中的摆线轮的参数优化，主要分为两个方向：其一是在机型条件一定的情况下，力求通过优选摆线轮关键参数，以提升输出转矩，即是性能优化；其二是在输出转矩确定的条件下，力求通过优化摆线轮关键参数来改变减速器整体尺寸，使得在保证输出转矩不变的情况下减速器体积减小，也即是结构优化。其中以结构优化为主的方向可根据实际情况灵活设定设计变量和目标函数，并通过数学优化 方法求得最优解；而以性能优化为主的方向需要采用特定的算法，并结合复杂的约束条件去求解。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于MATLAB的摆线轮参数优化方法；该摆线轮参数优化方法具有效率高、可靠性好的特点。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于MATLAB的摆线轮参数优化方法，包括如下步骤：

步骤一、获取针齿齿数Z_P和针齿中心圆半径r_p；

步骤二、根据约束条件，获取偏心距a和针齿套外圆半径r_rp；所述约束条件包括：