基于多目标遗传算法的弧齿锥齿轮多学科优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第8期6MachineryDesign&Manufacture2012年8月文章编号：1001—3997(2012)08—0006-02基于多目标遗传算法的弧齿锥齿轮多学科优化设计罗潘梁尚明1蒋立茂王鹏曾祥平刘小谭(四川大学制造科学与工程学院，成都610064)(四川省农业机械研究设计院，成都610066)MultidisciplinaryDesignOptimizationofSpiralBeveIGearBasedonMulti—．objectiveGeneticAlgorithmLUOPan，LIANGShang-ming，JIANGLi-mao

2、2,WANGPeng2，ZENGXiang-ping2，LIUXiao—tan(。SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610064，China)(2SichuanResearch&DesignInstituteofAgriculturalMachinery，Chengdu610066，China)l【摘要】针对常规设计中弧齿锥齿轮存在的问题，将多学科优化设计引入到弧齿锥齿轮设计中，》改善其不足。以大小弧齿锥齿轮体积之和最小、弧齿锥齿轮齿根弯曲应力最小以及工作噪音最小三

3、个方；面为目标函数，以齿数、齿宽中点螺旋角、齿宽和大端模数为设计变量，考虑齿面接触疲劳强度、齿根弯l曲疲劳强度、环境保护等8个方面约束，建立弧齿锥齿轮的多学科优化设计数学模型。根据该数学模型，}运用多目标遗传算法对文中的实例优化求解，计算结果表明该设计方法是合理的，行之有效的。l关键词：多学科优化设计；弧齿锥齿轮；多目标遗传算法；【Abstract】Aimedattheproblemofspiralbevelgearintheconventionaldesign，themultidisciplinary}designoptimizationtothedesignof

4、spiralbevelgearwasintroducedtoimproveitsshortcomings．Servedtelsmallestvolumeofspiralbevelgearpair，teminimumbendingstressofspiralbevelgeartoothrootandthe》minimumworknoiseastheobjectivefunctionswiththeteethnumber，helixangleofthemidpointoftoothl训cf如￡e。。伽handheendmod“ze嬲thede5ignariables~c

5、oderingCOnsraine劬faspec如lsuchasthetoothsuoCacecontactfatiguestrength,thetoothrootbendingfatiguestrength，theenvironmental一》protectionands0on，ⅡmathematicalmodelforthemuhidisciplinaryoptimizationdesignofthespiralbevellgearWasestablished．Accordingtothemathematicalmodel，themuhi-objectivegen

6、eticalgorithmWasapplied；tos。lvetheinstance,theshshoedfthedes咖meth。dreas。nfeandeffective．}KeyWords：MultidisciplinaryDesignOptimization(MDO)；SpiralBevelGear；Multi-Objectiv}GeneticAlgorithm(MOGA)中图分类号：TH16；TH132．421文献标识码：A1引言程。其目的是通过充分利用各个学科之间相互作用，同步考虑各种因素的相互影响，寻找到解决矛盾的最佳平衡点，获得系统的弧齿锥齿轮承载能

7、力高、转速范围大等优点，被广泛应用于整体最优解[41。常用的优化算法有罚函数法、复合形法、几何规划飞机、船舶和汽车等的传动系统中，是动力传输的关键部件，在各法等，多用在某一学科内部，以获得学科内的最优解为最终目标。个方面都有着很高的要求I。随着技术的进步和齿轮使用条件的变化，设计出性能更好的弧齿锥齿轮，减少其在使用中如振动、噪而多学科优化设计的重点是合理地协调不同学科间的利益分配，音等问题变得越来越重要。而按照常规设计的弧齿锥齿轮并不能是以整个系统的最优解为最终目标。很好的解决上面的问题，所以很多新的设计方法被引入到弧齿锥3弧齿锥齿轮多学科优化设计模型的建立齿轮