[发明专利]基于遗传算法和粒子群组合算法的摆线轮齿廓修形方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法和粒子群组合算法的摆线轮齿廓修形方法，在摆线轮齿廓的主要啮合段，保证尽可能接近与针轮完全共轭的标准摆线齿廓，而在靠近齿顶和齿根处的非主要啮合段，产生一个小小的啮合间隙，来保证润滑所需和补偿各种误差因素。基于遗传算法和粒子群算法有着取其长补其短的优点，既加快了算法收敛速度，又可以避免因为收敛过快导致全局搜索能力不足的问题，进而可以有效地克服收敛速度和全局搜索能力两者之间的矛盾。这样，修形后的摆线轮在啮合过程虽有啮合间隙，但回差很小，仍可同时满足多齿参与啮合保证良好的啮合性能，而且采用组合算法修形的摆线轮计算周期短，整个优化过程在非常短的时间内完成。

技术领域

本发明属于摆线轮的设计与制造领域，具体涉及一种基于遗传算法和粒子群组合算法的 摆线轮齿廓修形方法。

背景技术

2013年起，我国已经成为全球最大的机器人消费市场，因RV减速器具有传动比大、传 动效率高、运动精度高、回差小、振动低、刚性大和高可靠性等诸多优点而被视为工业机器 人的核心部件之一，需求量很大。

摆线轮是RV减速器的核心零件，其精度的高低直接关系到RV减速器的传动精度、稳定 性等整体性能。为了补偿摆线轮的制造、安装误差以及摆线轮与针轮啮合过程的受力变形和 润滑要求，必须对摆线轮的齿廓进行合理修形。国内对此进行了多年研究，提出了一些修形 方法，但还不能很好地指导生产。并且存在精度不高、性能不稳定、可靠性较差等问题，与 国外减速器相比还有较大差距。

目前，如何确定合适的修形方式和合理的修形量，减少制造和安装难度，补偿摆线轮的 制造、安装误差以及摆线轮与针轮啮合过程的受力变形和热变形，提高RV减速器的传动精 度和承载能力是制造设计RV减速器的难点。

发明内容

针对上述现有技术中描述的不足，本发明提供一种基于遗传算法和粒子群组合算法的摆 线轮工作齿廓修形量优化方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于遗传算法和粒子群组合算法的摆线轮齿廓修形方法，步骤如下：

S1,构造摆线轮修形后的状态方程：

其中，X_c为摆线轮齿廓横坐标，Y_c为摆线轮齿廓纵坐标，r_p为摆线轮中心圆半径，r_rp为 针轮半径，i^H为传动比，为摆线轮与针轮传动啮合角，Δr_p为移距修形量，Δr_rp为等距修 形量，Δδ为转角变化量，a为偏心距，z_p为针轮齿数，k₁为短幅系数，S为k₁和的函数；

S2，根据步骤S1的状态方程，获得摆线轮的修形量区间以及摆线轮齿廓的法向变动量；

根据几何关系得等距加移距与转角修形齿廓法向变动量分别为

S3，根据步骤S2，构造修形后摆线轮的工作齿廓法向变动量差值最小的目标函数F(x)；

其中，为摆线轮与针轮传动啮合角，Δr_p为移距修形量，Δr_rp为等距修形量，Δδ为转 角变化量，a为偏心距；z_c为摆线轮齿数，k₁为短幅系数；

S4，根据步骤S2中得到的摆线轮的修形量区间，随机产生一个种群p，种群范围为p_min到p_max，并给定优化粒子个数p_num，产生初始粒子p(i,:)和初始粒子速度V(i,:)；

所述初始粒子p(i,:)为：