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高强度人字齿行星传动系统优化设计

收藏本文 2024-01-13 点赞:29087 浏览:133441 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:人字齿行星传动系统作为主要运用在高速、重载机构中的一种传动部件,具有传动可靠、运行平稳的优点,其结构的优劣直接影响到设备的性能。开展人字齿行星传动系统结构的优化设计和齿轮强度规律的探讨,对优化结构尺寸、减轻齿轮重量及提升人字齿强度有重要的论述和现实作用。按照行星传动论述设计了人字齿行星传动系统优化设计数学模型:选取了模数、行星轮各轮的齿数和变位系数、螺旋角、齿宽系数共九个设计变量;分别建立了以实际中心距最小、齿轮总重量最轻为单目标,以实际中心距最小且齿轮总重量最轻为多目标的优化设计目标函数;确定了各种等式和不等式的约束条件。由于进行人字齿行星传动系统优化设计齿轮强度计算非常复杂,而且采取单一的优化设计策略难以获得理想的结果。遗传优化算法的优化解是全局最优,但是求解精度不高,而序列二次规划法的优化解精度较高,但是只是局部最优,故本论文提出并设计了采取遗传优化算法和序列二次规划法相结合的混合优化设计策略。首先,利用遗传优化算法进行优化设计,得到的优化设计变量结果作为序列二次规划法的系统初始值;然后,利用序列二次规划法进行优化设计,进一步提升解的精度,以而获得精度较高的全局最优解。在建立的人字齿行星传动系统优化设计数学模型的基础上,设计开发了人字齿行星传动系统优化设计软件。本论文结合优化实例进行了优化设计,得出了分别以实际中心距最小和齿轮总重量最轻为单目标,以实际中心距最小且齿轮总重量最轻为多目标的优化设计结果,并对不同的优化设计结果进行了比较、浅析。按照本论文的混合优化设计策略比单纯的利用遗传优化算法或序列二次规划法,得到的优化设计目标结果要理想的多。为更好地设计出高强度人字齿轮行星传动系统,本论文在人字齿行星传动系统优化设计软件中设计开发了人字齿行星传动系统强度计算模块,探讨了齿形参数对人字齿行星传动系统强度的影响。通过计算得出的齿顶高系数、顶隙系数和螺旋角与人字齿行星传动系统接触强度安全系数、弯曲强度安全系数和胶合承载能力安全系数的联系图,总结出齿形参数对系统三大强度安全系数的影响规律,为高强度人字齿轮行星传动系统的设计提供论述依据。图[30]表[25]参[42]关键词:行星传动系统论文人字齿论文遗传优化算法论文序列二次规划法论文齿形参数论度计算论文

    摘要5-7

    Abstract7-14

    引言14-15

    1 绪论15-20

    1.1 人字齿及人字齿行星传动系统介绍与探讨近况15-18

    1.1.1 人字齿及人字齿行星传动系统介绍15-16

    1.1.2 国内外探讨近况16-18

    1.2 本课题的探讨作用18-19

    1.3 论文的主要探讨内容19-20

    2 齿轮承载能力的强度计算论述20-32

    2.1 强度计算的基本公式20-22

    2.2 强度计算的修正系数公式22-30

    2.3 强度计算的安全系数条件30-32

    3 人字齿行星传动系统优化设计数学模型32-42

    3.1 优化设计数学模型论述32-33

    3.2 人字齿行星传动系统优化设计数学模型的建立33-41

    3.2.1 设计变量的选取33

    3.2.2 目标函数的建立33-35

    3.2.3 约束条件的确定35-41

    3.3 本章小结41-42

    4 人字齿行星传动系统的混合优化设计42-64

    4.1 遗传优化算法和序列二次规划法42-46

    4.1.1 遗传优化算法42-43

    4.1.2 序列二次规划法43-46

    4.2 人字齿行星传动系统混合优化设计策略46-47

    4.2.1 混合优化设计策略46

    4.2.2 三次优化设计策略46-47

    4.3 优化设计实例与结果浅析47-63

    4.3.1 优化设计实例47-49

    4.3.2 优化设计变量系统初始值确定49-50

    4.3.3 单一算法优化设计结果50-51

    4.3.4 混合优化设计结果51-61

    4.3.5 结果浅析61-63

    4.4 本章小结63-64

    5 人字齿行星传动系统优化设计与强度计算软件的开发64-75

    5.1 软件程序设计流程与策略64-65

    5.2 软件模块与功能特点介绍65-66

    5.3 软件主界面与纠错处理模块66-67

    5.4 优化设计软件界面设计67-72

    5.4.1 参数输入界面67-70

    5.4.2 结果输出界面70-72

    5.5 强度计算模块界面设计72-74

    5.5.1 参数输入界面72-73

    5.5.2 结果输出界面73-74

    5.6 本章小结74-75

    6 齿形参数对三大强度安全系数影响的探讨75-83

    6.1 齿顶高系数对三大强度安全系数的影响浅析75-78

    6.2 顶隙系数对三大强度安全系数的影响浅析78-80

    6.3 螺旋角对三大强度安全系数的影响浅析80-82

    6.4 本章小结82-83

    结论83-85

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