基于遗传算法的谐波齿轮传动优化设计.pdf

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1、设计与制造·机械研究与应用·基于遗传算法的谐波齿轮传动优化设计于明(镇江高等专科学校机械工程系，江苏镇江212001)摘要：以谐波齿轮在模数m，柔轮简体长￡，齿宽b，简体壁厚6为优化参数，依据遗传算法的基本原理，将遗传算法运用于谐波齿轮的参数化设计中，同归实例分析，对比结果说明将遗传算法应用于谐波齿轮传动优化设计中是可行和有效的，为谐波齿轮的优化设计提供了一种新的有效可行的方法。关键词：遗传算法；谐波齿轮；参数化设计中图分类号：TH132．41文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)03—0063一O2Optimaldesignofharmo

2、nicgeartransmissionbasedongeneticalgorithmYuMing(MechanicaldepartmentofZhenjiangcollege，ZhenjiangJiangsu212001，China)Abstract：Inthemoduleofharmonicgears，takingmodulus，flexibleroundbarrellength，toothwidth，wallthicknessastheoptimizedparameters，accordingtothebasicprincipleofgenetical

3、godthm，geneticalgorithmisappfiedtotheparametersofharmonicgeardesign，andareallsubjecttocaseanalysis，Theresultindicatesthatthegeneticalgorithmtooptimizethedesignofharmonicgeartransmissionisfeasibleandefective，whichoferedanewefectivemethodfortheoptimizationaldesignofharmonicgear．Keyw

4、ords：geneticalgorithm；harmonicgear；parametricdesign1谐波齿轮优化变置已知，因而需要设计的独立变量有柔轮分度圆直径谐波齿轮传动靠柔轮的弹性变形来传递运动，其D或模数m，其余变量都是确定的或可计算出的。设计复杂。传统设计方法设计的谐波齿轮虽满足要其余参数可由、m、b、L分别求得。综合以上分析，求，但设计参数不一定是最合理的，且设计效率低，成设计变量可取为：本高，这些都制约了谐波齿轮技术的推广和应用⋯。X=[，m，b，L]‘=[。，，，墨]T(1)谐波齿轮传动中主要存在的问题是-2J：轮齿啮2优化方法的确定合中

5、的干涉问题，如齿廓重叠干涉，过渡曲线干涉，这课题中谐波齿轮传动的优化变量既有连续变量些是由于尺寸参数选择不当；由扭转应力和较大的弯(如简体长度、齿宽6)，又有离散变量(如模数m)，曲应力造成的柔轮疲劳破坏；起动力矩大，装置发热属一种混合离散变量多目标的优化设计。此外，它的量高，传动比下限高等。要解决这些问题，就必须在优化目标函数说明了它属于包含约束的非线性优化设计谐波齿轮中，合理地设计和选择参数。而实际设问题。通过对遗传算法与传统优化算法的比较，常用计中，常常是根据已有的条件来设计齿轮。例如在已的机械优化方法如复合形法、随机方向法、惩罚函数知工作环境，传递

6、力矩，传动比等条件下来设计，而谐法等方法均存在局部最优现象。尤其是对于多目标波齿轮在模数m，柔轮筒体长工，齿宽b，简体壁厚函数的优化，若想从多个极值点中求出最优点是比较已知的情况下，就可以确定其他设计变量。因此，在困难的。而且当设计变量很多时其设计效率也很低。谐波齿轮优化设计过程中，就以m，L，b，作为优化而遗传算法，经实践证明，它应用于大规模，多峰多态设计变量。对于目标函数，设计者的目标不同，自然函数、含离散交量等情况下的全局优化问题是合适目标函数就不同。节约材料，降低设计成本，提高传的，在求解速度和质量上远远超过常规方法，因而是动效率，在实际生产中有着

7、重要的地位。因此，以最一种高速近似算法；遗传算法特别适用于混合、离散小柔轮最小体积，最大传动效率为设计目标，实现谐型优化问题的求解。故选用遗传算法对谐波齿轮传波齿轮的多目标优化设计。动进行优化设计。谐波齿轮几何参数包括波数n、波高d、模数m、3约束条件的处理柔轮齿数z】、刚轮齿数z2、柔轮、刚轮的分度圆直径由于遗传算法本身不具有约束函数的处理能力。DD：、柔轮分度圆压力角。设计时，一般传动比i在应用遗传算法进行约束函数的优化时必须将约束收稿日期：2010—04—22作者简介：于明(1967一)，女，江苏镇江人，讲师，研究方向：机械设计与制造。·63·设计与

8、制造·机械研究与应用·优化问题转化成无约束优化问题。对于变量上、下