[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

说明书

本发明的目的在于提供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，包括如下步骤：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；确定多级圆柱齿轮传动系统尺度与布局设计要求；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；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。本发明可通过一次优化运算同时实现多级圆柱齿轮传动系统中具有耦合关系的尺度参数与布局参数的优化设计，从而获得重量更轻、结构更紧凑的多级圆柱传动系统。本发明适用具有任意传动级数的圆柱齿轮传动系统的尺度与布局耦合优化问题，避免了改变传动级数时的重复建模，大大提升工作效率。

技术领域

本发明涉及的是一种齿轮设计方法，具体地说是圆柱齿轮传动系统设计方法。

背景技术

圆柱齿轮传动系统是用于传递平行轴间动力和运动的一种齿轮传动系统，近年来随着对高减速比齿轮传动系统需求的增加，多级圆柱齿轮传动系统的设计需求与日俱增。传统的设计方法在进行多级圆柱齿轮传动系统的设计时，存在着设计过程复杂，时间成本较高的缺点，且往往无法得到一种最优的设计方案。因此，优化设计作为一种系统化、自动化的设计方法,被越来越多的应用于多级圆柱齿轮传动系统的设计中。

现有的针对多级圆柱齿轮传动系统的优化设计中，主要是在以齿轮传动系统的重量最轻为优化目标的基础上，对圆柱齿轮和轴的尺度参数，即主/从动轮齿数、法面模数、齿宽或齿宽系数、轴径等，进行优化设计。此类优化设计，忽视了圆柱齿轮和轴的布局对齿轮传动系统重量的影响，即合理的布局可以使传动系统变得更紧凑，从而使箱体变得更小更轻。虽然目前亦有一些针对多级圆柱齿轮传动系统布局优化设计方面的研究，但此类研究是在圆柱齿轮和轴的尺度参数确定的基础上，只针对布局参数进行优化设计，忽视了圆柱齿轮和轴的尺度参数和布局参数之间的相互耦合关系，即圆柱齿轮和轴的尺度参数通过决定各自的几何外形尺寸对布局参数的取值进行影响，而圆柱齿轮和轴的布局参数则通过不干涉约束等条件对尺度参数的取值进行影响。

发明内容

本发明的目的在于提供可解决具有任意传动级数的圆柱齿轮传动系统尺度与布局的耦合优化问题，从而可获得重量更轻、结构更紧凑的圆柱齿轮传动系统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。

本发明的目的是这样实现的：

本发明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。

本发明还可以包括：