[发明专利]一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法

权利要求书

1.一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：以加强筋的关键尺寸作为设计变量，建立中箱体以及相连的上下两级齿圈的三维模型，并进行装配；

步骤二：利用正交设计和有限元仿真求得18组样本下中箱体的最大等效应力和质量；

步骤三：再通过响应面法获得的近似函数y（x）来描述复杂结构的设计变量x和优化目标y之间的关系；

步骤四：通过遗传算法对近似函数可行域进行全局搜索，得到最优设计变量组合；

步骤五：对设计变量进行取整，进行有限元验证；

所述步骤三中设计变量x和优化目标y之间的关系的具体获得过程包括以下步骤：

步骤S1：通过对设计变量和优化目标进行响应面分析，得到数学模型；所述数学模型包括近似函数和约束条件；

步骤S2：通过公式获得近似函数y（x），其中i和j均表示关键尺寸中的每项参数，n为正整数；α₀、α_i和α_ij为待定的系数；

步骤S3：对步骤S2所获得的近似函数y（x）进行精度检验，具体检验过程包括以下步骤：

步骤S31：将18组样本点的通过有限元仿真计算获得的样本值标记为y_p，其中p=1，2，……，18；

步骤S32：通过公式获得各组样本点的平均样本值YP；

步骤S33：将18组样本值代入近似函数y（x）中，得到18组样本点的近似值YJ_p；

步骤S34：通过公式获得近似函数y（x）的精度系数RSME；所述步骤一中加强筋的关键尺寸包括数量、厚度、一段长度、二段长度、一段高度、二段高度，并将数量、厚度、一段长度、二段长度、一段高度、二段高度分别标记为x1、x2、x3、x4、x5以及x6；所述设计变量的获取方式为将加强筋的关键尺寸进行离散处理，并获得离散参数。

2.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法，其特征在于，所述离散参数用于进行参数建模，并将建立的模型进行装配，获得中箱体的装配图。

3.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法，其特征在于，步骤二中，中箱体的最大等效应力和质量具体获取过程包括以下步骤：

步骤D1：将关键尺寸中每个参数的上限值、下限值以及中间值记为水平因子；

步骤D2：通过正交设计将关键尺寸中的6个参数和6个参数所对应的上限值、下限值以及中间值3个水平因子进行匹配，从而获得18组样本点；

步骤D3：通过有限元仿真计算，获得中箱体的最大等效应力和质量。

4.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法，其特征在于，所述步骤四和步骤五的具体过程包括以下步骤：

步骤Y1：通过公式SY（x）=y（x）-C₀获得适应度函数SY（x），所述C₀为中箱体初始各变量下的重量；

步骤Y2：通过MATLAB对遗传算法进行优化迭代，获得最优设计变量；

步骤Y3：对最优设计变量进行取整，从而获得适合加工的设计变量，并将取整后的设计变量再利用有限元仿真进行验证。