基于遗传算法的摆线针轮减速器多目标优化设计

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1、密级：（非密）硕士学位论文中图分类号：TH132.4基于遗传算法的摆线针轮减速器多目标优化设计学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：机械工程作者姓名：苏德瑜导师姓名及职称：罗善明教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年5月24日基于遗传算法的摆线针轮减速器多目标优化设计学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：机械工程作者姓名：苏德瑜作者学号：12010301012导师姓名及职称：罗善明教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年5月24日学位授予单位：湖南科技大学

2、Multi-objectiveOptimalDesignofCycloidalPinwheelReducerBasedonGeneticAlgorithmsTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateSuDeyuStudentNumber12010301012SupervisorandProfessionalTitleLuoShanming(professor)PracticeMento

3、randProfessionalTitleSchoolCollegeofElectromechanicalEngineeringthDateMay24,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后

4、果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摆线针轮减速器具有效率高、速比高、承载能力高、结构紧凑等优点，被广泛应用于机器人、矿山、冶金、船舶等低速重载的场合。摆线针轮减速器

5、的设计牵扯到的因素较多，因此设计较为复杂。采用传统设计方法设计的摆线针轮减速器虽能够满足要求，但是设计参数不一定是最合理，且设计效率低、成本高，这些都制约了摆线针轮传动的推广和应用。针对现有减速器所存在的问题，本文在充分考虑多个影响因素的情况下，采用基于遗传算法的多目标优化设计方法对摆线针轮减速器进行优化设计，主要研究内容包括：1）在介绍摆线针轮减速器传动特点的基础上，探讨了其运转过程中，针齿与齿轮之间的啮合作用力以及柱销套与齿轮之间的啮合作用力，推导了其传动效率和体积的计算公式，建立了摆线针轮减速器的传动系的数学模型，为后

6、续摆线针轮减速器的多目标优化设计提供理论依据。2）分析减速器参数对摆线针轮减速器传动效率及体积的影响，并以整机传动效率最高及体积最小作为优化设计目标，以影响效率及体积的7个独立参数作为优化设计变量，分析了包含参数范围、强度约束及寿命限制的约束条件，分别构建了基于遗传算法的摆线针轮减速器单目标优化设计数学模型与多目标优化设计数学模型，利用NSGA-II算法实现多目标优化设计问题的求解，给出了具体的优化设计算法流程，并开发了摆线针轮减速器优化设计软件，为实际生产应用中减速器的优化提供理论和方法指导。3）以某厂生产的XW3机型的摆

7、线针轮减速器为例，详细分析了优化设计变量对目标函数的影响；通过具体实例，以整机传动效率最高及体积最小作为优化设计目标，利用MATLAB开展了基于遗传算法的摆线针轮减速器单目标及多目标优化设计，并将优化设计结果与优化前数值进行了对比分析，结果表明，不同的优化设计方案适用于不同的实际需求，有针对性的选择优化设计方案是解决优化问题的关键。同时说明了遗传算法应用于摆线针轮传动优化设计中是可行与有效的，适用于工程实际需求，可以进一步的推广应用。关键词：摆线针轮传动；遗传算法；多目标优化设计；传动效率；体积-i-ABSTRACTDuet

8、otheadvantagesofhighefficiency,heavyoverloadcapacity,lightweightandlargegearratio，cycloiddrivesarewidelyusedinmanyindustries,suchasmachinery,mine