基于参数敏感性分析的人字齿轮传动优化设计

针对齿轮设计中出现的接触和弯曲疲劳强度安全系数相差大造成的齿轮承载能力得不到充分发挥以及齿轮优化设计中设计变量多造成计算量大的问题,以航空发动机中的人字齿轮传动系统质量最小和各个齿轮的接触和弯曲疲劳强度安全系数差值最小为目标函数,通过参数敏感性分析方法选出对优化目标影响大的参数并作为设计变量,运用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行优化求解,结果表明,该方法能够有效地减小各个齿轮的安全系数差值和整个传动系统的质量。     

功率二分支齿轮传动系统两相遗传算法优化设计研究

功率分支齿轮传动在船舶和航空动力传输中应用广泛,对其开展优化设计研究对进一步减小质量、提高承载能力有重要意义。以功率二分支齿轮传动为研究对象,选择基于生物遗传间断平衡理论的两相遗传算法为优化方法,以传动系统体积最小为目标函数,在保证齿轮满足不干涉、配齿条件以及强度要求等前提下,建立了功率二分支齿轮传动优化设计模型并获得了优化结果。结果表明,两相遗传算法具有更加合理的优化性能,设计出来的齿轮体积较之常规设计减小了20%。     

高速重载齿轮传动多目标优化设计研究

针对高速重载工况,以齿轮传动的动载系数和齿面接触应力为优化设计目标函数,齿轮基本参数为设计变量,建立了圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型,分析了设计变量对齿轮传动接触强度和弯曲强度的影响,采用线性加权法求解了齿轮传动的多目标优化问题.结果表明,以动载系数和齿面接触应力为目标函数的多目标优化设计与以最小体积为目标函数的单目标优化设计相比,优化后的动载系数和齿面接触应力更小,达到了减小系统振动和噪声,提高齿轮传动的承载能力的目的,为高速重载齿轮传动设计奠定了基础.     

高重合度行星齿轮系参数优化设计

高重合度齿轮设计参数较多,各参数的取值相互制约且均受各种约束条件的限制.研究了高重合度齿轮的实现方法,通过减小压力角、增大齿项高系数、增加齿数和改变变位系数等方法可获得高重合度.采用优化设计的方法,建立以体积最小和重合度最大的多目标优化模型,设计了高重合度行星齿轮传动系统.设计的高重合度行星齿轮传动系统结构紧凑,承载能力较强,传动较平稳.     

基于诱导法曲率的非对称弧齿锥齿轮多目标优化

为提高非对称弧齿锥齿轮的设计效率及质量,依据微分几何、弹性流体动力润滑理论、弧齿锥齿轮设计理论与方法及可靠性设计理论,建立以齿间最小油膜厚度、可靠性及大小齿轮等强度原则为约束,以齿面诱导法曲率主值最小和锥齿轮传动总体积最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型;借助于粒子群多目标优化算法,利用Matlab编制优化程序,通过范例进行优化设计。根据齿轮啮合原理和现代磨擦学原理分析诱导法曲率主值对齿面接触强度和抗胶合承载能力的影响。研究结果表明,利用粒子群多目标优化算法和得到的设计参数,能有效地提高弧齿锥齿轮传动系统的承载能力,保证传动系统的可靠度,明显降低重量和体积,获得性价比较佳的弧齿锥齿轮传动产品。     

NGW型行星齿轮系优化及软件开发

以体积最小为优化目标,建立了NGW型行星齿轮传动系统的优化设计数学模型.以MATLAB软件为平台,开发了相应的优化设计计算软件,并结合算例给出了优化计算结果.此研究工作能为NGW型行星齿轮传动系统的优化设计提供指导.     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标可靠性优化设计

介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,在保证齿轮强度可靠性的前提下,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

基于MATLAB的双圆弧齿轮传动模糊可靠性优化设计

将GB/T12759-1991型双圆弧齿轮作为分析对象,运用模糊数学理论和可靠性优化设计方法,考虑圆弧齿轮传动中许用应力的随机性和模糊性,以圆弧齿轮传动中弯曲强度和接触强度的模糊可靠度以及齿轮的模数、齿数、螺旋角、纵向重合度等为约束条件,以一对圆弧齿轮体积最小为优化目标,建立了双圆弧齿轮传动的模糊可靠性优化设计数学模型,并给出实际算例,结果表明,用模糊可靠性优化设计方法进行圆弧齿轮设计具有更好的合理性。     

两级行星齿轮传动系统多目标优化设计研究

利用MATLAB优化工具箱对两级行星齿轮传动机构进行多目标优化设计,以体积(重量)最小、传递效率最高作为优化目标,建立多目标优化数学模型.结合算例,给出最优参数求解步骤以及所用方法的特点,为两级行星齿轮传动机构优化设计提供指导.     

基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计研究

机械可靠性优化设计是以机械产品的可靠度作为目标函数或约束条件,运用优化设计方法获得最佳设计方案的现代设计方法。本研究以三级斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计为例,以减速器体积最小、传动平稳可靠为目标函数,将强度设计可靠性纳入约束条件,建立多级齿轮传动多目标可靠性优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行可靠性优化设计。     

圆柱齿轮传动磨损可靠性优化设计

以圆柱齿轮传动为典型，在考虑应力和强度均为随机变量的基础上，同时考虑其它因素，与已有模型不同，建立了以齿轮磨损和体积最小为目标的多目标可靠性优化设计模型。采用混沌优化与Matlab语言的优化工具相结合的方法进行优化计算。简要介绍了混沌优化的背景和算法。     

基于多目标遗传算法的弧齿锥齿轮多学科优化设计

针对常规设计中弧齿锥齿轮存在的问题,将多学科优化设计引入到弧齿锥齿轮设计中,改善其不足。以大小弧齿锥齿轮体积之和最小、弧齿锥齿轮齿根弯曲应力最小以及工作噪音最小三个方面为目标函数,以齿数、齿宽中点螺旋角、齿宽和大端模数为设计变量,考虑齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、环境保护等8个方面约束,建立弧齿锥齿轮的多学科优化设计数学模型。根据该数学模型,运用多目标遗传算法对文中的实例优化求解,计算结果表明该设计方法是合理的,行之有效的。     

双级NGW型行星轮系的优化设计

按各级径向尺寸协调和外啮合接触强度相等的原则对双级NGW型行星轮系的总传动比进行优化分配 ,将双级行星轮系的优化设计转变成单级行星轮系的优化设计。以太阳轮、行星轮和内齿圈体积之和最小作为优化目标 ,建立了优化数学模型 ,应用复合形法求解数学模型择取最优参数方案。通过实例计算 ,取得了满意的结果     

斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计

高速重载的斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计,即是在给定传递功率、传动比、转速后,满足强度、刚度和寿命等条件下使体积最小,同时由于高速重栽齿轮传动转速高、齿面间压力大、温度高、润滑效果差,所以将齿面胶合强度作为另一目标在优化设计时同时考虑。结果表明效果还是比较满意的。     

Optimum weight design of functionally graded material gears

Traditional gear weight optimization methods consider gear tooth number, module, face width or other dimension parameters of gear as design variables. However, due to the complicated form and geometric features peculiar to the gear, there will be large amounts of design parameters in gear design, and the influences of gear parameters changing on gear trains, transmission system and the whole equipment have to be taken into account, which increases the complexity of optimization problem. This paper puts forward to apply functionally graded materials(FGMs) to gears and then conduct the optimization. According to the force situation of gears, the material distribution form of FGM gears is determined. Then based on the performance parameters analysis of FGMs and the practical working demands for gears, a multi-objective optimization model is formed. Finally by using the goal driven optimization(GDO) method, the optimal material distribution is achieved, which makes gear weight and the maximum deformation be minimum and the maximum bending stress do not exceed the allowable stress. As an example, the applying of FGM to automotive transmission gear is conducted to illustrate the optimization design process and the result shows that under the condition of keeping the normal working performance of gear, the method achieves in greatly reducing the gear weight. This research proposes a FGM gears design method that is able to largely reduce the weight of gears by optimizing the microscopic material parameters instead of changing the macroscopic dimension parameters of gears, which reduces the complexity of gear weight optimization problem.     

基于Matlab优化工具箱的星齿行星传动的优化设计

介绍了星齿行星传动的结构,建立了以体积最小进行优化设计的数学模型,简述了利用Matlab优化工具箱进行优化的方法,并通过实例对星齿行星传动加以优化,达到了减小体积的目的.     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标优化设计

本文介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解多目标优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.本文对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

风电增速齿轮三维参数化建模与接触强度分析

首先基于Pro/Program的参数化设计方法精确地建立风电增速齿轮模型,在此基础上采用有限元法对风电增速齿轮作接触应力分析和赫兹理论计算,并把FEM计算结果与赫兹计算结果对比以确定数值分析在风电齿轮接触分析中的适用性,最后得到相应分析结论,进而为齿轮的优化设计和分析提供了有效的理论依据。     

高速重载齿轮传动系统动态响应优化设计

以振动加速度最小为目标函数,以动应力和动位移为约束条件,对高速重栽齿轮传动系统进行动力响应优化设计,降低了齿轮传动系统的振动幅值和静态变形,并分析了高速重栽齿轮传动系统响应优化设计结果。     

Design optimization of a wind turbine gear transmission based on fatigue reliability sensitivity

Fatigue failure of gear transmission is one of the key factors that restrict the performance and service life of wind turbines. One of the major concerns in gear transmission under random loading conditions is the disregard of dynamic fatigue reliability in conventional design methods. Various issues, such as overweight structure or insufficient fatigue reliability, require continuous improvements in the reliability-based design optimization (RBDO) methodology. In this work, a novel gear transmission optimization model based on dynamic fatigue reliability sensitivity is developed to predict the optimal structural parameters of a wind turbine gear transmission. In the model, the dynamic fatigue reliability of the gear transmission is evaluated based on stress–strength interference theory. Design variables are determined based on the reliability sensitivity and correlation coefficient of the initial design parameters. The optimal structural parameters with the minimum volume are identified using the genetic algorithm in consideration of the dynamic fatigue reliability constraints. Comparison of the initial and optimized structures shows that the volume decreases by 3.58% while ensuring fatigue reliability. This work provides new insights into the RBDO of transmission systems from the perspective of reliability sensitivity.