基于混合智能算法的汽车变速器齿轮组参数设计与优化

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1、基于混合智能算法的汽车变速器齿轮组参数设计与优化摘要变速器作为汽车传动系重要的部件之一，其性能的好坏直接决定着发动机的动力性能及整车性能。齿轮是变速器最重要的传动件，提高齿轮的设计质量和效率已成为提高变速器质量的关键。目前，大多数变速器厂家在齿轮设计中仍旧采用经验法和类比法，所设计的变速器产品或者参数过大，安全系数保守，体积粗大笨重，或者参数较小，传动件强度不足，寿命较短，导致设计质量得不到保证，产品开发周期也较长。对变速器齿轮组进行自动参数设计和优化是解决变速器开发现状的有效途径，CAD技术及智能优化算法的发展为其提供了有力技术支持。本文以某微型轿车变速器齿轮组作为研究对象，首先按照齿轮参

2、数设计的一般流程及变速器设计规范，利用VisualBasic语言开发出齿轮参数辅助设计系统，实现了齿轮组的自动参数设计，并利用Access数据库，实现了设计数据的自动化管理；然后，建立齿轮组的优化设计模型，利用ActiveX调用技术，在MATLAB平台上，以改进的遗传算法和BP神经网络算法作为混合优化工具，实现了齿轮组的参数优化设计。在优化过程中，对遗传算法的惩罚函数进行改进，并结合非线性规划算法，构造出动态惩罚函数非线性规划遗传算法。结合BP神经网络所固有的快速、非线性映射的特点，通过训练获得齿轮组输入参数与强度之间的映射关系，加快遗传算法的收敛速度。在此基础上，利用AutoLisp语言对

3、AutoCAD进行二次开发，实现了优化后齿轮零件的参数化自动绘图。最后，以某微型轿车中5T08H型变速器为例进行了参数设计和优化，优化结果达到了预期的要求，整个齿轮组质量减轻了22%。本文将混合智能优化技术、CAD技术、二次开发技术和数据库技术结合起来，开发了一款集快速设计、优化、参数化绘图和数据管理等功能于一体的汽车变速器齿轮组CAD软件。所设计的CAD系统的使用，提高了齿轮的设计效率，混合智能优化算法的应用，提高了齿轮设计的质量，同时，可以为变速器其他关键部件的设计提供借鉴。关键词：变速器齿轮组，参数设计，AutoCAD二次开发，BP神经网络，遗传算法，动态惩罚函数，非线性规划Param

4、eterdesignAndOptimizationofGeargroupinAutomobileGearboxBasedonHybridIntelligentAlgorithmsAbstractAsoneoftheimportantcomponentsofautomobiletransmissionsystem,thestandorfallofgearboxperformancedeterminethedynamicperformanceoftheengineandvehicleperformancedirectly.Asthemostimportanttransmissionpartsof

5、gearbox,theimprovementofgear’sdesignqualityandefficiencyhasbecomethekeytoimprovethegearboxquality.Currently,empiricalmethodandanalogymethodarestillusedforthemostgearboxmanufacturesinthegeardesign.Asaresult,thegearboxproductsbedesignedeitherhavealargertransmissionparametersandaconservativesafetyfact

6、orcausebulkyvolumeorhaveasmallerparameterscausinginsufficientintensityoftransmissionparts,shorterlifeexpectancy,whichresultsapoorqualityandalongerproductdevelopmentcycle.Itisaneffectivemethodtosolvethecurrentsituationofthegearboxdevelopmentthatconductautomaticparametersdesignandoptimizationforgearg

7、roupofthegearbox.CADtechnologyanddevelopmentofintelligentoptimizationalgorithmsprovideastrongtechnicalsupportforitbecomingreality.Thegeargroupofamini-cargearboxhasbeenusedresearchobjectinthisthesis.Firstly,