基于混合蚁群算法的可控螺旋角锥齿轮传动的优化设计

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1、机械设计与制造第9期MachineryDesign&Manufacture2009年9月文章编号：1001—3997(2009)09—0028—03基于混合蚁群算法的可控螺旋角锥齿轮传动的优化设计水李铁军朱成实鄢利群王学平李涛(沈阳化工学院，沈阳110142)OptimaldesignofvariablehelixanglebevelgearbasedonhybridantcolonyalgorithmsUTie-jtin，ZHUCheng-shi，YANLi--qun，WANGXue-ping，LITao(S

2、henyangInstituteofChemicalTechnology，Shenyang110142，China)f【摘要】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；l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：l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j；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

3、化问题的有效性和正确性，具有实际应用价值。《}关键词：可控螺旋角锥齿轮；混合蚁群算法；优化设计；数控加工；大型锥齿轮{}【Abstract】Thetraditionalcopyingprocessmethodofcuttingbevelgearproducesbigerror，which{fleadstoallocateloadsunequallyandshortenthelifeofgear．However，Variablehelixanglebevelgear；l(VHABG)／s。newkindofgea

4、rbasedonnumericalcontroltechnology．his口newwaytocut6sizeilbevelgearaccuratelywithtraditionalmillingmachine．ButthevolbtYIT~ofthegearbig，costis动．ei；aboveproblemlimitedtheapplicationofthegear．Avariablehelixanglebevelgearisanalyzedandits：；optionalmathematicsmodel

5、isestablished．Theoptimalsolutionofthegearisfoundwithhybridantcolony《ialgorithms．Comparedwiththetraditionaloptimalmethods，theresultshowsthatapplyinghybridantcolony{2algorithmstOsolvingtheoptimizationproblemswithmanyrestraintsandmanytypesofvariantsisfeasible，{

6、；andthe删disofimp。rtantheapplicati鲫ofthBgear．；7lKeywords：Variablehelixanglebevelgear；Hybridantcolonyalgorithms；Optimaldesign；Nu-j{mericalcontrol；Largesizebevelgear；中图分类号：TH112文献标识码：A1引言之间存在矛盾，这也是齿轮类零件设计的共同存在的问题，可靠性越大经济性越差，反之越节约，常规设计方法没有考虑可靠性大型锥齿轮是冶金矿山和石油等重工业领

7、域广泛应用的传和经济性之间的兼顾，齿轮参数组合并非最优，因此减小体积和动件，由于锥齿轮不同轴距处当量齿轮的基圆半径不同，即齿廓重量是设计者关注的课题。虽然在该齿轮设计理论方面研究取得形状不同，传统的仿形法用同一把铣刀加工整个齿面，必然齿形了一些新的进展，但在针对该齿轮的优化方面研究相对较少。误差大，导致齿面载荷不均匀，有时齿轮的寿命很短。曲齿锥齿轮比直齿锥齿轮传动平稳，承载能力高，误差适应}生好。目前被广泛解决上述大型复杂优化设计问题，传统优化方法具有极大的局限J生，优化成功率低。国内外的许多学者提出了一些智能

8、算法，如使用的是Gleason齿轮和Klingeberg齿轮。分别使用Gleason机床和Klingeberg机床加工。这两种机床价格昂贵，采用这两种齿制的蚁群算法，蚁群算法是一种新型的随机搜索算法。由意大利学者M．Dorigo于1992年提出的自。该算法具有不依赖具体数学问题的描叙锥齿轮是很不经济的。Klingeberg机床能加工齿轮的最大直径d=全局优化能力，具有本质并行性，易于并