[发明专利]一种多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局耦合优化设计方法

权利要求书

1.一种多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局耦合优化设计方法，其特征是：

(1)建立圆柱齿轮对、传动轴、箱体的布局空间模型，并进行全局坐标系的定义；

(2)确定多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局设计要求；

(3)建立多级圆柱齿轮传动系统组合式尺度与布局耦合优化模型；

(4)将上述建立的优化模型代入基于排序的粒子群算法RPSO中进行优化问题求解，并输出优化结果。

2.根据权利要求1所述的一种多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局耦合优化设计方法，其特征是：步骤(1)具体为：圆柱齿轮对、传动轴和箱体布局空间模型的建立包括布局空间形状、布局空间尺度以及定位点的定义，圆柱齿轮对的布局空间形状定义为主\从动轮外包络圆柱体的组合体，布局空间尺度定义为主\从动轮外包络圆柱体的体积之和V_gp，布局空间定位点定义为主\从动轮外包络圆柱体的几何中心P_op\P_ow；传动轴简化为光轴，其布局空间形状定义为光轴的外包络圆柱体，布局空间尺度定义为该圆柱体的体积V_sh，布局空间定位点定义为光轴的几何中心P_os；箱体布局空间形状定义为长方体，布局空间尺度定义为该长方体的长L_box、宽W_box、高H_box，布局空间定位点定义为箱体输入轴线与长方体布局空间前端面的交点P_in，箱体输出轴线与长方体布局空间后端面的交点P_out，以及箱体长方体布局空间后端面的左上顶点V_lt和前端面的右下顶点V_rb；全局坐标系O_g-X_gY_gZ_g采用右手笛卡尔直角坐标系，并使Z_g轴方向平行于箱体输入\出轴线方向，坐标原点O_g位于箱体长方体布局空间后端面的右下顶点，从而在此坐标系下有：

式中：与分别为P_in的X_g坐标值与Y_g坐标值，与则分别为P_out的X_g坐标值与Y_g坐标值。

3.根据权利要求2所述的一种多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局耦合优化设计方法，其特征是：圆柱齿轮对布局空间定位点P_op和P_ow以及传动轴布局空间定位点P_os的计算方法为：

式中：和分别表示第i(j)级圆柱齿轮对P_op,i(P_op,j)的X_g坐标值与Y_g坐标值，和分别表示第i(j)级圆柱齿轮对P_ow,i(P_ow,j)的X_g坐标值与Y_g坐标值；L_sh,j表示第j根传动轴的长度，所有传动轴的长度在数值上皆等于箱体长方体布局空间的宽度，有L_sh,j＝W_box。

4.根据权利要求1所述的一种多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局耦合优化设计方法，其特征是：多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局设计要求的确定包括：传动级数N_s值的确定，原动机输入功率P和转速n_r值的确定，总传动比U_tol值的确定，箱体长方体布局空间的长L_box、宽W_box、高H_box以及值的确定。