基于改进粒子群算法的齿轮传动优化设计研究

针对齿轮传动系统多目标优化设计问题,选取了齿轮传动系统的体积和重合度作为优化目标函数,建立了以可靠性约束、齿数约束、模数约束等作为约束条件的齿轮传动系统多目标优化数学模型。将收缩因子和线性递减惯性权重引入到基本粒子群算法中,得到了带收缩因子的线性递减惯性权重粒子群寻优算法;利用该算法具有收敛速度快和搜索能力强的特点,对二级斜齿圆柱齿轮传动系统的优化数学模型进行了求解,最终得到了齿轮的关键参数(齿数、模数、螺旋角)的最优解。研究结果表明:在齿轮传动优化设计中采用带收缩因子的线性递减惯性权重粒子群寻优算法,可以使二级斜齿圆柱齿轮传动系统的体积减少39.8%,重合度提高7.3%,降低成本,提高齿轮传动的稳定性;该结果可为齿轮传动系统的优化设计提供参考依据。     

基于LINGO的斜齿轮最优化设计

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。将LINGO9.0优化算法应用于机械工程的优化设计中,提出了LINGO算法的优化原理及数学模型的建立,给出求解的方法。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,在满足强度、传动平稳性等方面寻求最优化齿轮配置。     

提高多级齿轮传动系统动态性能的优化设计

提出了提高多级斜齿圆柱齿轮传动系统动态性能优化设计方法。重点论述了系统动力学模型的建立,运动微分方程的求解方法和优化数学模型。由于系统动力学模型考虑了多对齿轮的转动惯量、时变啮合刚度、误差、阻尼以及轴的转动惯量和刚度,因此,所建立的微分方程式是多自由度时变方程组,对此,本文采用模态分析法与状态空间法相结合的方法进行求解。在此基础上,建立了提高齿轮传动系统动态性能优化设计的数学模型。实例计算证明,动态性能优化设计后的齿轮传动系统,其动态性能有明显的改善。     

转台齿轮传动系统的误差建模及其精度分配研究

针对齿轮传动系统误差建模分析和精度分配这一问题,以新型转台传动系统为例,提出了一种具备良好鲁棒性、经济性及实用性的新传动系统优化设计方案。首先,建立了从单个齿轮到一对齿轮再到齿轮传动系统的传动误差分步计算体系,以概率统计法为基础创建了传动误差数学模型,对其传动误差进行了计算;然后,针对传统遗传算法进行多目标拓扑优化,创建了具备良好经济性和工程意义的齿轮精度分配方案,对齿轮精度进行了分配;最后,将两者进行有机整合,得到了新的传动系统优化设计方案,并设计实验对其正确性进行了验证。研究结果表明:采用新传动系统优化设计方案进行优化后,转台传动系统在满足设计要求的前提下,相关的齿轮精度等级得以降低,转台成本下降;同时,经过实验验证,采用该传动误差计算模型能够使齿轮传动系统的设计周期缩短7%,并降低对经验的依赖程度。     

多轴CNC机床运动优化磨齿拓扑修形面齿轮

为了求解利用碟形砂轮磨齿加工拓扑修形面齿轮CNC数控机床各轴运动参数的问题,提出一种数控机床各轴运动参数的优化求解方法。依据多轴CNC机床碟形砂轮磨齿加工各轴的运动关系,建立了多轴机床磨齿实际拓扑齿面的数学模型;将机床各轴运动表示为联系参数的6阶多项式函数,以各轴运动函数的多项式系数为优化参数,并以齿面目标偏差与实际偏差的误差最小作为评价函数,建立了各轴运动参数的优化模型;利用迭代最小二乘法对模型进行求解,获得加工拓扑修形齿面各轴的运动规律。通过拓扑修形面齿轮加工优化仿真和磨齿试验,实现了高精度拓扑修形面齿轮的数控磨齿,验证了各轴运动参数优化求解的正确性。     

计及扭转刚度约束的齿轮副传动链优化设计

针对用于机床转台的齿轮副传动链,其扭转刚度对机床静动特性具有重要的影响。以齿轮副传动链为研究对象,计及齿轮副啮合刚度、传动轴扭转刚度,建立了传动链扭转刚度的通用数学解析模型;以某二级传动系统为例,利用有限元软件验证了解析模型的有效性;考虑扭转刚度约束,构建了传动链优化设计数学模型,对传动链进行了轻量化设计。优化结果表明,在保证传动链扭转刚度的前提下,传动链体积明显减小。     

基于混合蚁群算法的可控螺旋角锥齿轮传动的优化设计

传统仿形法加工锥齿轮齿形误差大导致载荷不均、寿命短,而可控螺旋角锥齿轮是一种基于数控加工技术的新型锥齿轮,其为使用普通机床实现大型锥齿轮的精加工开辟了一条新途径.但该齿轮体积大是其缺点,通过对该齿轮传动的分析与设计,建立了优化数学模型,以体积最小作为优化目标利用混合蚁群算法进行优化,与传统优化方法进行了比较,结果表明混合蚁群算法用于求解可控螺旋角锥齿轮传动多变量、多约束优化问题的有效性和正确性,具有实际应用价值.     

基于动力学和可靠性的风力发电齿轮传动系统参数优化设计

通过建立1.5 MW风力发电齿轮传动系统动力学微分方程,考虑由风速变化引起的外部激励和由时变啮合刚度与综合误差引起的内部激励,应用模态叠加法求解系统的动力学微分方程并给出了使用系数和动载系数的表达式。在此基础上,对齿轮传动系统的优化问题进行了深入研究, 建立以等强度原则和可靠性为约束,以体积最小为目标的优化设计数学模型,利用Matlab的优化工具进行优化,并对实例进行分析计算。分析结果表明,给出的变工况动载荷条件下的风电齿轮传动系统优化设计方法和得到的设计参数,能有效地提高传动系统的可靠度,明显降低重量和体积。     

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NSGA-Ⅱ的两级行星齿轮减速机的多目标优化设计

为了设计体积更小、效率更高的两级行星齿轮减速机,首先建立两级行星齿轮减速机多目标优化的数学模型;采用多目标进化算法NSGA-II对数学模型进行优化,选择五种不同行星齿轮个数,优化得到两级行星齿轮减速机体积和传动效率的pareto最优解。同时与MATLAB工具箱优化获得的结果进行比较,结果显示NSGA-II算法优化的结果均优于MATLAB工具箱优化的结果,特别是所设计的二级行星轮减速机的体积更小。所提出的多目标优化方法和步骤还可以为多级行星齿轮减速机的优化设计提供有效地指导。     

改进粒子群算法的行星齿轮系统多目标优化研究

在行星齿轮多目标优化中,传统粒子群算法(PSO)与自适应权重粒子群算法(APSO)在复杂约束下不易收敛或易陷入局部最优。为此,提出改进的自适应权重粒子群算法(D-APSO)并进行行星齿轮高功率密度的多目标优化设计,以最小体积、最大传动效率和最小中心距为多目标优化函数,综合考虑行星齿轮传动的边界协调条件,利用惩罚函数法处理约束条件,对目标进行D-APSO算法下的优化计算。结果表明:D-APSO算法在优化求解效果和速度上明显优于传统PSO算法和APSO算法,在满足行星齿轮系统承载性能的条件下,使行星齿轮系统具有更小的体积及中心距,并表现出更优的传动效率。     

基于NSGA-Ⅱ算法的微耕机变速箱多目标优化设计

为了提高微耕机变速箱的传动性能和旋耕效率,针对变速箱的主要设计参数,建立了多轴式微耕机变速箱的优化设计数学模型。运用SGA、NSGA-Ⅱ算法和MATLAB语言编制了变速箱关键设计参数的优化程序,使用该程序对数学模型进行优化求解并比较结果。优化结果表明,采用SGA和NSGA-Ⅱ算法进行优化,体积分别减少了14.13%和15.96%,重点啮合齿轮重合度提高了4.07%和4.60%,取得较好的优化效果;其中,采用NSGA-Ⅱ算法比SGA算法在优化结果上更优秀。     

基于QPSO的重载齿轮多目标优化设计

粒子群优化算法(PSO)是一种基于群智能的优化方法,量子粒子群优化算法(QPSO)是基于PSO进行改进的算法,规则简单、收敛速度快、易于编程实现。对于多目标、多约束条件的重载齿轮的优化设计,本文提出了一种基于QPSO优化求解的设计方法;实践表明能够快速、有效求得优化解,是求解重载齿轮优化设计问题的一个较好方案。     

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.     

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.     

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.     

DMU50 eVolution非正交五轴机床的后置处理研究

由于DMU50 eVolution五轴加工机床具有高精度、高性价比,因此被广泛使用。然而机床工作台的B轴与机床的Y轴不重合,属于非正交结构,使得加工程序的后置处理相对困难。通过对双转台五轴机床开展结构分析,对任意刀具轨迹数据点,先求解出机床双转台的B轴和C轴后置处理转角大小,然后利用求解出的转角大小,通过坐标变换,求解出该刀具轨迹数据点对应的机床位置。利用后置处理算法开发了DMU50 eVolution五轴机床程序后置处理软件,该软件可将UG软件编制的加工程序转换为通用G代码程序。     

双转台五轴数控机床后置处理算法研究

通过分析双转台五轴数控机床坐标系和CAM加工坐标系的关系。建立其数学模型。进行机床运动学求解。推导出该类机床后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果。开发了UCP600五轴数控机床专用后置处理程序，经实验验证可以满足五轴联动后置处理的要求。     

齿轮减速器的最优化设计

在齿轮减速器优化设计目标函数建立、设计变量选取和约束条件确定的基础上,建立其优化设计数学模型,利用MATLAB的优化工具箱对齿轮减速器进行优化设计,并通过实例与常规设计结果进行了分析。优化结果表明采用MATLAB算法求解优化设计问题,算法有效可靠且优于常规设计。     

基于体积优化的UUV减速传动系统结构参数设计

针对某水下航行器(unmanned undersea vehicle,UUV)工作特性,运用Hertz接触理论,推导出齿轮体积与传动比之间的数学模型,并建立该传动系统的空间布局优化数学模型。采用多目标遗传算法(multi-objective geneticalgorithm,MOGA)完成空间布局方案的优化设计,在满足约束条件下,计算出此系统结构参数和齿轮空间坐标。结果表明比现有圆柱形齿轮箱的圆柱面积减少了10.6%,体积减少了8.4%。表明该方法具有很好的工程应用价值,可作为水下航行器减速器设计优化的新思路。