圆柱齿轮传动的最优化设计
基于蚁群算法的直齿圆柱齿轮传动优化设计
短， 那么 ， 渐渐地更多的蚂蚁被吸引到这条较短的路径上来 。 最后 ， 经过 段时间运行 ， 可能会出现一条最短 的路径被大多数蚂蚁重复行走 着。 因此 ，由大量蚂蚁组成的群体 的集体行为实际上构成一种获取信息的 正反馈现象： 某一条路径上走过 的蚂蚁越多 即留下的分泌物越多 ， 蚂蚁 选择这条路径 的概率就越大。蚂蚁 的个体间就是通过这种信息的交 流 寻求通向食 物的最短路径。 蚁群算法就是根据这一现象 ， 模拟 了其优化 机制 ， 即通过个体之间信息的交流与相互协作最终找到最优解 。 蚁群算法具有智能搜索 、 全局优化 、 健性 、 稳 正反馈 、 分布式计算 、 易与其它算法结合等特点 ，特别是对 函数优化 问题的数学模型没有 具 体要求 ， 只要 能够 数学建模 ， 就可以正确求解 ， 而且寻优效果显 著。因 此， 蚁群算法为诸多领域解决 复杂化问题提供 了强有力的运算工具 。 ２函数优化的蚁群算法的过程及其数学模型 ． 根据 Ｍａ．Ｄ ｒ ｏ ｒｏ ｏｉ 等人提出的蚂蚁群体优化 的元启发式规则 ， ｃ ｇ 函数 优化问题的蚁群算法过程为以下四个阶段 ： ） （ 算法没有满足约束条件（ １ 包 括算法取得最优解 、 循环次数达到最大值 、 解在某循环次数 内改进） ， 时 选择蚂蚁下一条路径 ； ） （ 信息激素浓度 的挥发 ， ２ 计算蚂蚁走过的路线的 长度 ； ） （ 根据群体蚂蚁 的全局信息更新信息激素 ， ３ 主要完成单个蚂蚁无 法完成的任务； １ ｆ满足约束条件 ， ４ 结束任务。 在工程实践中， 许多优化 问题都带有一定 的约束 条件 ， 此类问题 对 的处理最终可归结 为对一个带 有约束条件 函数 的优化 。假定 函数优化
１蚁 群 算 法原 理
蚁群算法是 Ｍ ｒ ｏ ｇ 等人 通过对 自然界中蚂蚁群体集体行为 ａ ｏ ｒｏ ｃＤ ｉ 的研究而提出的一种基于种群 的模拟化和随机搜索算法。大量 实践观 察及研究表明，自然界 蚂蚁在 自己行走 的路途中会留下一种挥 发性 的 分泌物 ， 称之为信息激素， 而其后面的蚂蚁是根据前面蚂蚁走 过时留下 的分泌物即信息量的多少来选择前进的路径 。 具体来说 ， 各个蚂蚁在没 有事先告诉他们食物在什么地方 的前提下开始寻找食物 ，当一只蚂蚁
圆柱齿轮传动磨损可靠性优化设计_韩翔
具有模糊可靠度约束的装载机差速器的模糊优化设计
2003 年
( 南华大学机械学院, 湖南 衡阳 421001) 彭如恕 林国湘
摘要 在充分考虑了装载机差速器各种设计参数模糊性和随机性的基础上, 结合传统的优化设计 方法, 探讨了具有模糊可靠度约束的装载机差速器的模糊优化设计的方法。
关键词 装载机差速器 模糊可靠性 模糊优化
( 1)
式中
KA ) ) ) 使用系数 KV ) ) ) 动载系数 KFB ) ) ) 弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 Ft ) ) ) 端面内分度圆周上的平均名义切向力 YFA) ) ) 载荷作用于齿顶时的齿形系数 YSA ) ) ) 载荷作用于齿顶时的应力修正系数 b ) ) ) 齿宽 m ) ) ) 中点模数 5R ) ) ) 齿宽系数
( 3) 用混沌变量进行粗略迭代搜索
令 xi ( k ) = xci , n+ 1, 用 fmincon 函数计算优化解 f i ( k ) , 令 xi * ( 1) = x 1, f i * ( 1) = f 1。if f i ( k ) [ f 1 then f 1
= f i ( k ) , x 1= xi ( k ) , else f i ( k ) > f 1, then 放弃 x i ( k ) ,
第 27 卷 第 5 期
圆柱齿轮传动磨损可靠性优化设计
25
另据经验有 m [ 6mm
2[ m[ 6
( 6)
º 小齿轮齿数的约束 z lim \17, 依据经验又有 z [ 40, 亦即
17 [ z 1 [ 40
( 7)
»
齿宽系数
7d =
b 的约束 d1
0. 65 [
机械传动系统的齿轮设计与优化
机械传动系统的齿轮设计与优化机械传动系统是现代工业中不可或缺的一部分，它用于将动力从一个部件传递到另一个部件。
而齿轮作为机械传动系统中最常见的传动元件之一，其设计和优化对于传动系统的性能至关重要。
一、齿轮设计的基本原理齿轮传动是通过齿轮齿面之间的啮合来传递动力的。
齿轮的设计需要考虑到以下几个方面：1. 齿轮的模数：模数是齿轮齿数和齿轮直径的比值，它决定了齿轮的尺寸。
一般来说，模数越大，齿轮的尺寸越大，承载能力也越大，但是齿轮的精度和效率会降低。
2. 齿轮的齿数：齿数决定了齿轮的转速比，即输入轴和输出轴的转速之比。
齿数越多，转速比越大，但是齿轮的尺寸也会增加。
3. 齿轮的齿形：齿形的设计直接影响齿轮的传动效率和噪音。
常见的齿形有直齿、斜齿、渐开线齿等。
渐开线齿形是目前应用最广泛的一种，它能够减小齿轮啮合时的冲击和噪音。
二、齿轮设计的优化方法齿轮的设计不仅需要满足传动比和承载能力的要求，还需要考虑到传动效率、噪音和寿命等因素。
以下是一些常见的齿轮设计优化方法：1. 材料选择：齿轮的材料选择直接影响到齿轮的承载能力和寿命。
一般来说，齿轮的材料应具有高强度、高硬度和良好的韧性。
常见的材料有钢、铸铁和铜合金等。
2. 齿轮的润滑：齿轮传动中的润滑是非常重要的，它能够减小齿轮的摩擦和磨损，提高传动效率和寿命。
常见的润滑方式有油润滑和干润滑两种。
3. 齿轮的加工工艺：齿轮的加工工艺对于齿轮的精度和质量有着重要的影响。
常见的加工工艺有铣削、滚齿和磨齿等。
不同的加工工艺会对齿轮的精度、强度和噪音产生不同的影响。
三、齿轮设计的案例分析为了更好地理解齿轮设计与优化的过程，我们可以通过一个实际的案例来进行分析。
假设我们需要设计一个用于汽车变速器的齿轮传动系统。
根据汽车的使用要求，我们需要考虑到传动比、承载能力、传动效率和噪音等因素。
首先，我们需要确定齿轮的模数和齿数。
根据变速器的设计要求，我们可以选择适当的模数和齿数，以满足传动比和承载能力的要求。
基于matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计
基于matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计一、背景介绍圆柱齿轮减速器是一种广泛应用于机械传动系统中的重要设备，它能够通过齿轮传递动力，并实现不同速度的转动。
在工程设计中，为了提高减速器的性能和效率，优化设计是非常重要的一环。
而matlab作为一种强大的数学建模和仿真工具，可以帮助工程师们进行减速器的优化设计。
二、matlab在圆柱齿轮减速器设计中的应用在圆柱齿轮减速器的设计过程中，需要考虑诸多因素，例如齿轮的模数、齿数、齿形等。
利用matlab可以借助其强大的数学计算能力，通过建立齿轮减速器的数学模型，进行优化设计。
matlab还可以进行动力学分析、应力分析等方面的仿真，帮助工程师们更好地理解减速器在工作过程中的性能表现。
三、圆柱齿轮减速器的优化设计方法1. 齿轮参数的选择在优化设计过程中，首先需要确定减速器的工作参数，包括输入轴转速、输出轴转速、扭矩传递比等。
然后根据这些参数，结合matlab的计算能力，进行齿轮参数的选择，如模数、齿数等，以满足减速器的传动需求。
2. 齿形的优化齿轮的齿形对于减速器的传动性能具有重要影响，通过matlab可以进行齿形的优化设计，以确保齿轮的传动效率和传动平稳性。
3. 传动效率的分析传动效率是评价减速器性能的重要指标之一，利用matlab可以进行减速器传动效率的分析，找出影响传动效率的因素，并进行优化设计，提高减速器的传动效率。
4. 结构强度的分析除了传动效率外，减速器的结构强度也是需要考虑的重要因素。
matlab可以进行减速器的结构强度分析，找出可能存在的弱点并进行设计改进，以保证减速器的结构强度和稳定性。
四、实例分析通过一个实例来展示基于matlab的单级圆柱齿轮减速器的优化设计过程。
首先我们需要确定减速器的工作参数，比如输入轴转速为1000rpm，输出轴转速为100rpm，扭矩传递比为10。
然后利用matlab进行齿轮参数的选择，计算得到需要的模数和齿数。
二级斜齿圆柱齿轮减速器的MATLAB优化设计
安徽科技学院机电与车辆工程学院现代设计技术课程作业作业名称：二级斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计学生姓名：lee学号：1111111111班级：机械电子工程102班指导教师:作业时间：2012年11月28日现代设计技术课程组制总传动比i=12.9，齿轮宽度系数a=1.齿轮材料和热处理：大齿轮45号钢调质240HBS,小齿轮40Cr调质280HBS,工作寿命10年以上。
要求按照总中心距a 最小来确定齿轮传动方案解：(1)建立优化设计的数学模型①设计变量：将涉及总中心距a齿轮传动方案的6个独立参数作为设计变量X=[ m n1,m n2,Z1,Z3,h, ]T =[X1,X2,X3,X4,X5,X6] T式中，m n1,m n2分别为高速级和低速级齿轮副的模数；Z1,Z3分别为高速级和低速级小齿轮齿数；h为高速级传动比；为齿轮副螺旋角。
②目标函数：减速器总中心距a最小为目标函数1x1 x3 (1 x5) x2 x4 (1 12.9X5 )mi nf(X)亠5「—2COSX6性能约束包括：齿面接触强度条件，齿根弯曲强度条件，高速级大齿轮与低速轴不干涉条件等。
根据齿轮材料与热处理规范，得到齿面许用接触应力H531.25MPa,齿根许用弯曲应力F1,3=153.5MPa 和F2,4 =141.6MPa0根据传递功率和转速，在齿轮强度计算条件中代入有关数据：高速轴转矩T1=82.48N/m，中间轴转矩T2=237.88N/m,高速轴和低速轴载荷系数K1=1.225 和K2=1.204o③约束条件：含性能约束和边界约束边界约束包括：根据传递功率与转速估计高速级和低速级齿轮副模数的范围；综合考虑传动平稳、轴向力不能太大、轴齿轮的分度圆直径不能太小与两级传动的大齿轮浸油深度大致相近等因素，估计两级传动大齿轮的齿数范围、高速级传动比范围和齿轮副螺旋角范围等。
因此，建立了17 个不等式约束条件。
g1（X） cos3x6 1.010 10 7x13x33x530 （高速级齿轮接触强度条件）g2（X） x52cos3x6 1.831 104x23x430 （低速级齿轮接触强度条件）g3（X） cos2x6 1.712 10 3（1 x5 ）x13x320 （高速级大齿轮弯曲强度条件）g4（X） x52cos2x6 9.034 10 4（12.9 x5）x23x420（低速级大齿轮弯曲强度条件）g5(X) x5[2(x1 30 ) cos x 6 x1 x3 x5 ] x2x4(12.9 x5) 0 （大齿轮与轴不干涉条件）g6(X) 1.6-x1 0（高速级齿轮副模数的下限）g7(X) x1 4.5 0（高速级齿轮副模数的上限）g8(X) 2.5 x2 0（低速级齿轮副模数的下限）g9(X) x2 4.5 0（低速级齿轮副模数的上限）g10(X) 14 x3 0（高速级小齿轮齿数的下限）g11(X) x3 22 0（高速级小齿轮齿数的上限）g12 ( X) 16 x4 0（低速级小齿轮齿数的下限）g13(X) x4 22 0（低速级小齿轮齿数的上限）g14(X) 5 x5 0（高速级传动比的下限）g15(X) x5 6 0（高速级传动比的上限）g16(X) 7.5 x6 0（齿轮副螺旋角的下限）g17(X) x6 16 0 （齿轮副螺旋角的上限）（2）编制优化设计的M 文件%两级斜齿轮减速器总中心距目标函数（函数名为jsqyh_f.m）function f=jsqyh_f(x); hd=pi/180;a1=x(1)*x(3)*(1+x(5)); a2=x(2)*x(4)*(1+12.9/x(5)); cb=2*cos(x(6)*hd); f=(a1+a2)/cb;%两级斜齿轮减速器优化设计的非线性不等式约束函数(函数名为 jsqyh_g.m)function[g,ceq]=jsqyh_g(x); hd=pi/180;g(1)=cos(x (6) *hd)A3-1.010e-7*x(1)A3*x (3) A3*x(5);g( 2)=x(5F2*cos(x (6) *hdF3-1.831e-4*x (2F3*x ⑷八3; g(3)=cos(x(6)*hd)A2-1.712e-3*(1+x(5))*x(1)A3*x(3)A2; g(4)=x(5)A2*cos(x(6)*hd)A2-9.034e-4*(12.9+x(5))*x(2)A3*x(4)A2;g(5)=x(5)*(2*(x(1)+29)*cos(x(6)*hd)+x(1)*x(3)*x(5))-x(2)*x(4)*(12.9+x(5)); ceq=[];在命令窗口键入 ：x0=[1.5;2.5;22;20;4.25;14];% 设计变量的初始值 lb=[1.6;2.5;14;16;5;7.5];% 设计变量的下限 ub=[4.5;4,5;22;22;6;16];% 设计变量的上限[x,fn]=fmincon(@jsqyh_f,x0,[],[],[],[],lb,ub,@jsqyh_g);disp ' *********** 两级斜齿轮传动中心距优化设计最优解 *************' fprintf(1,' 高速级齿轮副模数 fprintf(1,' 低速级齿轮副模数 fprintf(1,' 高速级小齿轮齿数 fprintf(1,' 低速级小齿轮齿数 fprintf(1,' 高速级齿轮副传动比 fprintf(1,' 齿轮副螺旋角 fprintf(1,' 减速器总中心距g=jsqyh_g(x);disp ' ==========最优点的性能约束函数值 ========== fprintf(1,' 高速级齿轮副接触疲劳强度约束函数值 fprintf(1,' 低速级齿轮副接触疲劳强度约束函数值 fprintf(1,' 高速级大齿轮齿根弯曲强度约束函数值 fprintf(1,' 低速级大齿轮齿根弯曲强度约束函数值 fprintf(1,' 大齿轮顶圆与轴不干涉几何约束函数值 ************ 两级斜齿轮传动中心距优化设计最优解高速级齿轮副模数 Mn1=4.7782mm 低速级齿轮副模数 Mn2=6.5171mm 高速级小齿轮齿数 z1=22.5171 低速级小齿轮齿数 z2=22.5171高速级齿轮副传动比 i1=5.2829 齿轮副螺旋角 beta=15.5171度Mn1=%3.4fmm\n',x(1)) Mn2=%3.4fmm\n',x(2)) z1=%3.4fmm\n',x(3)) z2=%3.4fmm\n',x(4)) i1=%3.4fmm\n',x(5)) beta=%3.4fmm\n',x(6)) a12=%3.4fmm\n',fn)g1=%3.4fmm\n',g(1)) g2=%3.4fmm\n',g(2)) g3=%3.4fmm\n',g(3)) g4=%3.4fmm\n',g(4)) g5=%3.4fmm\n',g(5))*************==========最优点的性能约束函数值==========高速级齿轮副接触疲劳强度约束函数值 低速级齿轮副接触疲劳强度约束函数值 高速级大齿轮齿根弯曲强度约束函数值 低速级大齿轮齿根弯曲强度约束函数值 大齿轮顶圆与轴不干涉几何约束函数值 (3) 优化结果处理：经检验，最优点位于性能约束g,x)、g 2(X)和g 6(x)、g 12(X)、g 14(X)、 g i6(x)的交集上。
变速箱齿轮系统的寿命预测与优化设计
变速箱齿轮系统的寿命预测与优化设计随着现代科技的不断发展，汽车已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而作为汽车的核心组件之一，变速箱齿轮系统的寿命预测与优化设计就成为了一个备受关注的话题。
本文将从齿轮系统的原理及工作过程、影响齿轮寿命的因素以及寿命预测与优化设计等方面，对这一问题进行探讨。
一、齿轮系统的原理及工作过程齿轮是变速箱中传递动力的关键部件，它通过齿和齿之间的啮合来实现动力的传递。
在齿轮系统中，常见的齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮、圆柱齿轮等。
不同类型的齿轮在传动效率、噪音以及承载能力等方面具有各自的特点。
齿轮系统的工作过程可以简单概括为以下几个步骤：当齿轮1转动时，通过齿轮1与齿轮2的啮合，将动力传递到齿轮2上，从而实现变速箱的换挡。
而在整个过程中，齿轮的啮合点会不断地发生变化，因此齿轮系统的寿命问题就显得尤为重要。
二、影响齿轮寿命的因素在变速箱齿轮系统的设计中，有许多因素会影响齿轮的寿命，其中最主要的因素包括负载、载荷、磨损、润滑以及材料等。
1.负载：负载是指承受在变速箱工作过程中所产生的力或扭矩的能力。
负载大小直接影响到齿轮的应力和变形程度，从而对齿轮的寿命产生重要影响。
2.载荷：载荷是指作用在齿轮表面上的力。
不同类型的载荷会引起不同类型的磨损，对齿轮的寿命有直接影响。
常见的载荷类型有冲击载荷、疲劳载荷等。
3.磨损：在变速箱工作过程中，由于齿轮之间的接触，会产生摩擦和磨损现象。
磨损会导致齿轮表面的细微损伤，从而进一步影响到齿轮的寿命。
4.润滑：润滑是保证齿轮正常工作的重要环节之一。
适当的润滑可以减少齿轮的摩擦和磨损，延长齿轮的使用寿命。
5.材料：齿轮材料选择直接关系到齿轮的强度和硬度等性能指标。
合适的材料能提高齿轮的寿命。
三、寿命预测与优化设计为了预测变速箱齿轮系统的寿命并进行优化设计，研究者们提出了多种不同的方法和模型。
1.基于传统理论的寿命预测：传统的寿命预测方法基于材料力学和疲劳理论，通过计算应力和应变等指标来估计齿轮的寿命。
精密机械系统的齿轮传动设计与优化
精密机械系统的齿轮传动设计与优化齿轮传动是一种广泛应用于各种机械系统中的传动方式。
其通过齿轮之间的啮合作用，实现转矩和速度的传递。
在精密机械系统中，齿轮传动的设计与优化至关重要，它直接影响着机械系统的性能和寿命。
一、齿轮的材料选择在进行齿轮传动设计时，首先需要选择合适的材料。
一般来说，常见的齿轮材料有钢、铸铁和塑料等。
钢材具有较高的强度和韧性，适用于高载荷和高速度的传动。
铸铁齿轮成本相对较低，但其强度和韧性略低于钢材。
塑料齿轮具有良好的自润滑性和吸音性能，但承载能力较低，适用于低载荷和低速度的传动。
因此，根据具体应用场景和需求，选择合适的材料是设计和优化齿轮传动的首要任务。
二、齿轮的模数选择齿轮的模数是指齿轮齿数与模数的比值，它反映了齿轮的尺寸与设计参数之间的关系。
在进行齿轮传动设计时，模数的选择直接影响着齿轮的强度和传动效率。
一般来说，当齿轮模数较大时，齿面弯曲应力相对较小，但齿面接触应力增大，适用于高载荷传动；当齿轮模数较小时，齿面接触应力减小，但齿面弯曲应力增大，适用于高速度传动。
因此，在选择齿轮的模数时，需要综合考虑载荷、速度和传动效率等因素，进行权衡和优化。
三、齿轮的齿形设计齿轮的齿形设计是指通过确定齿轮的齿数、齿型和齿向等参数，实现齿轮传动的顺利运转和稳定性能。
通常，齿轮的齿形设计直接影响着齿轮的传动精度和噪声水平。
在进行齿轮齿形设计时，需要基于齿轮的模数和齿面接触条件，选择合适的齿轮齿型，如直齿、斜齿、渐开线齿和曲线齿等。
此外，齿向的设计也是齿轮传动优化的重要一环，通过合理的齿向设计，可以降低齿面接触应力和噪声水平，提升齿轮传动的效率和可靠性。
四、齿轮传动的润滑与散热齿轮传动的润滑与散热是保证齿轮传动正常运转和延长使用寿命的关键因素。
在进行齿轮传动设计时，需要考虑齿轮传动的润滑方式和冷却方式。
一般来说，润滑方式可以选择油润滑或干润滑。
油润滑可通过油脂或液压油等提供齿轮之间的润滑和冷却，减小摩擦和磨损。
齿轮传动的可靠性优化设计
齿轮传动的可靠性优化设计摘要：主要目的是把可靠性优化设计和常规设计方法结合起来，说明优化设计在实际生产中的先进性和实用性。
根据数学和可靠性设计理论建立齿轮传动的可靠性优化设计的数学模型，探讨其计算方法。
结果可靠性优化设计优于常规设计方法，说明可靠性优化设计方法是一种更具有科学，更符合客观实际的设计方法。
关键词：可靠性齿轮传动优化设计齿轮0 引言齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，它是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
齿轮传动的随机性是指其设计参数的随机性，先量变后质变，人们常常只注重“唯一性”、“正确性”，追求质变的同时却忽略了量变。
采用可靠性优化设计可以使齿轮的随机参量取值更加合理，并使其结构更加规范。
直齿圆柱齿轮是机械传动常用零件，工作中它要承受交变载荷。
齿轮设计、制造都很重要的。
它是机械中重要的传动部件，它的质量，体积和成本在整个设备中占有很大比重。
如果发生故障，会严重影响设备的正常运转，因此，齿轮传动质量的好坏直接影响整个机器性能，设计一个质量轻，结构可靠的齿轮传动必大受人们的欢迎。
通常齿轮传动的设计是将齿轮所受载荷，应力和强度都视为定值，按一定的强度条件进行设计或校核，这种常规设计安全系数一般比较保守，不仅造成材料的浪费，增加成本，往往由于一个参数的改变，而影响其他参数的确定，并且考虑齿轮传动的应力，强度及各几何参数的不确定性，引起的误差与实际不符，也不能保证绝对的安全。
设计的齿轮传动质量差，可靠性低，承载能力小。
因此，为了使齿轮传动设计既贴近实际工况，又有最优方案，提出将优化设计和可靠性设计理论有机结合起来的设计方法，该方法无论对缩小尺寸，减轻质量，提高承载能力和保证设计可靠性均有现实意义。
可靠性设计方法认为作用在齿轮上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述，由于齿轮的载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
已知 一 由 电机 拖 动 ， 于通 用 机 械 的 闭 式 直 用
（ ） 数 条 件 ２齿 因 为 ２ １ ３ ， 以有 ： ５ｓ ５ 所
ｇ （ ） ＝ ２ 一 Ｘ ０ ３ ５ ｓ ２ ｇ （ ）： Ｘ ４ ２— ３ ０ ５
齿 圆柱 齿 轮传 动 机 构 ， 传 递 功 率 Ｐ，＝ ２ Ｗ； 其 ２ｋ
转速 ｎ １＝７ ０ｒ ｍ ｎ 齿 数 比 “ ： ３ 大 小齿 轮 材 ８ ｉ； ／ ； 料均 为 ４ 钢 ， ５ 小齿 轮 调 质 处 理 ， 度 为 ＨＢ ３ ； 硬 ２ ０ 大齿 轮 正 Ｋ 处 理 ， 度 为 Ｈ ２ ０ 齿 轮 制 造 精 度 硬 Ｂ０； 均 为 ８级 ； 轮 在轴 上 作非 对 称 布置 ， 齿 工作 中有 中 等 冲击 ， 轮单 向 回转 ． 齿
关 键 词 ：最 优 化 ；ｏ ｅ 法 ； 学 模 型 ； 齿 圆 柱 齿 轮 ． Ｐｗｌ ｌ 数 直 文 献 标 识 码 ：Ａ 中 图 分 类 号 ：ＴＨ １２ ３
圆柱 齿 轮 传 动 在 工 程 中应 用 很 广 ． 者 针 对 笔 广 大 工程 技 术人 员 习惯 于传 统 的设 计 方 法 的实 际 情 况 提 出 了知 己 的新 见解 ． 传统 设 计 不仅 效 率低 ， 而且 结构 难 以优 化 ． 了改进 传 动 性 能 ， 高承 载 为 提
摘 要 ：采 用 Ｐ ｗ ｌ改 进 算 法 对 直 齿 圆柱 齿 轮 进 行 了 优 化 设 计 ， 采 用 数 学 模 型 转 换 的 方 法 使 迭 代 次 数 ｏｅ ｌ 并
减 少 ， 敛 速 度 提 高 ， 解 易 于成 功 ． 计 结 果 表 明 ， 柱 齿 轮 的 重 量 明 显 减 轻 ． 收 求 设 圆
第２ 期
弭洪涛 ， ： 等 圆柱齿轮传 动的最优化设计
４ ３
应 足 触 力 ｚ ２Ｔ・ 满 接 应 盯＝ ￣ ＫＩ ｚ／ ・
［Ｈ ． 盯］
式中 ： ＝ Ｋ Ｋ ＾Ｋｖ ． Ｋ 工 况 系 数 ， Ｋ＾ ＝ １ ２ ＾： 取 ．５ Ｋｙ 动载 系数 ，Ｋｙ＝ １＋３ ５ ０ ｍＺ ： ． ６ｘ １
组合 来 表 示 ． 据设 计 变 量选 取 原 则 ， 题 设计 变 根 本 量 为 ： ， ， ］＝ ［ Ｉ ］ 中 ： ［ ２ １ ３ ｍ， ， 其 ｍ—— 齿 轮模 数 ； —— 小 齿轮 齿 数 ； —— 齿 宽 系数 ． 。
１ ３ 目标 函数 ．
一
能力 和 寿 命 ， 小 外 部 尺 寸 ， 小 体 积 和 重 量 ， 减 减 降
ｇ１ ） ＝ １ ５ 一 １ （ ． ０
目标 函数 ， 立一 个 三 维设 计 变 量 ， 数 学 不 等 建 ９个
式 的 数 学 模 型 ， 采 用 Ｐ ｗ ｌ 法 ， 计 算 机 计 算 并 ｏｅ ｌ 由
得 出最优 化 结 果 ．
１ １ 已 知 参 数 ．
ｇ （ ） ＝ １— ８ ０ ２
本 文对 直 齿 圆柱 齿 轮 传 动 进 行 的 优 化 设 计 ，
是 以一 对齿 轮 分 度 圆柱 体 的体 积 之 和最 小 为优 化
ｒ ５ ｍ ｍ ｌ・
．
１ｓ ３ ５
ｄ Ｓ １ ２ ．
（ ）模 数条 件 １ 因 为 ， ． ｍ ｓ ８ｍｍ， 以有 ： １ ５ｍｍ ｓ 所
１２ 设 计 变 量 ．
一
（ ） 宽 系数 条 件 ３齿 因为 ０ ６ ． １２ 所 以有 ： ．，
ｇ （ ） ＝ ０． 一 Ｘ ０ ５ ６ ３ｓ ｇ （ ）＝ Ｘ ６ １２ ０ ３— ．
个 优 化设 计 方 案是 用 一 组设 计 参 数 的最 优
（ ）轮 齿 接触 强 度条 件 ４
维普资讯
第 １ ９卷
第 ２期
吉 林 化 工 学 院 学 报
Ｊ ０ＵＲＮ ＡＬ ０Ｆ儿Ｌ Ｎ Ｉ ＴＩ Ｉ ＮＳ ＴＵＴ Ｆ Ｃ Ｅ Ｏ ＨＥＭＩ ＡＬ ＴＥ ＨＮ０Ｌ ＧＹ Ｃ Ｃ Ｏ
Ｖｏ ． ９ ＮＯ． １１ ２
２０ ０ ２年 ６月
Ｊ ｎ． ２ ｏ ｕ ｏ２
文 章 编 号 ：０ ７２ ５ ２ ０ ） ２０ ４ ・３ １ ０ －８ ３（ ０ ２ ０ －０ ２ ０
圆柱 齿 轮 传 动 的 最 优 化 设 计
弭 洪 涛 ，王 军２ ，孙 铁 军
（ ． 华 大 学 电 气 工 程 学 院 ， 林 吉林 Ｉ２ ２ ； 林 华 润 啤酒 有 限 公 司 包 装 车 间 ， 林 吉 林 Ｉ２ ２ ） Ｉ 北 吉 ３ ０ Ｉ２ 吉 吉 ０ Ｉ ３
对齿 度圆 轮分 体积之和为 Ｖ＝号（ ＋ １
“ （ ） ，此目 函 为Ｆ ） 詈（＋ ２ ｍ一 据 标 数 （ ＝ １ ）
“ ） Ｉ ） ３ ２ （ ２
１ ４ 约束 条 件 ．
据 初 步设 计 及 经 验可 以给 出设 计 变 量 的合 理
范 围为 ：
１ 数 学 模 型 的 构 造
收 稿 日期 ： ０ ２—０ ２０ ３—１ ２
作 者 简 介 ： 洪 涛 （９ ３ ， ， 林 市 人 ， 士 ， 华 大 学 电 气 工 程 系 副 教 授 ， 要 从 事 工 业 自 动 化 领 域 的 研 究 、 弭 １６ 一） 男 吉 硕 北 主 开
发及教 学工作 ．
维普资讯