基于MATLAB的航空圆弧齿面齿轮的多目标优化设计.pdf

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1、第4期机械设计与制造2010年4月MachineryDesign&Manufacture223文章编号：1001—3997(2010)04—0223—02基于MATLAB的航空圆弧齿面齿轮的多目标优化设计木孟凡净周哲波黄道业(安徽国防科技职业学院机械工程系，六安237000)(安徽理工大学机械工程系，淮南232001)Mulli—objectjVeoptimaldesignoftheaviationarcfacegearsbasedonMATLABMENGFan-jing，ZHOUZhe-bo2,HUANGDao-

2、ye(Depa~mentofMechanicalEngineering，AnhuiProfessionCollegeofNationaldefenceandScience，Liu’an237000，China)(Anhuiuniversityofscienceandtechnology，Huainan232001，China)【摘要】基于航空圆弧齿面齿轮的啮合理论，建立了优化设计的目标函数，寻找到了对目标函数构成约束的约束条件。应用线形加权法把目标函数转化为评价函数的基础上，利用MATLAB优化设计工具箱进行了多目

3、标优化设计。关键词：圆弧齿面齿轮；目标函数；MATLAB；多目标优化设计2【Abstract】BasingonthetheoryofthemeshingprincipleoftheaviationaFCfacegears，eoectivesl0厂optimaldesignWasestablished，restrictqualifcationoftheobjectiveswasdiscovered．Applyingllinearity-addingmethodstotransformtheobjectivestoth

4、eevaluatefunction，puttingupthemulti-ob-ljectiveoptimaldesignusedtheMATLABoptimaldesigntoolboxiKeywords：Thearcfacegears；Objectives；MATLAB；Multi-objectiveoptimaldesign0々々∽0々∽0々∽∽0∽0∽∽0∽0∽∽0々∽0∽0々0々∽∽∽0々∽0∽0∽0∽0∽∽∽0∽0∽∽∽∽∽0∽0々∽0々∽∽∽∽∽∽∽∽00∽00∽C中图分类号：TH12，TH132．41

5、6文献标识码：A1日U吾齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一，随着科学技术的发展，齿轮传动在机械的动力装置中得到了广泛应用，占有很重要的地位，对齿轮传动的要求也越来越高。例如：航空齿轮传动应在保证飞行安全高可靠性的前提下，单位质量应尽可能轻；占用空间尽可能小；传递功率大；齿轮圆周速度高；齿面精度高；工作平稳性好；噪声低等。长期以来，为了减小齿轮传动的体积、减轻齿轮传动装置的重量、提高齿轮传动的质量、可靠性，人们做了大量的研究工作。面齿轮传动FaceGearDrive)技术从中脱颖而图1几何模型出，针对面齿轮传动的

6、研究也越来越多。据国外有关文献报道，在3航空圆弧齿面齿轮优化设计模型直升机传动系统中采用具有面齿轮的动力分流装置，比传统装置3．1选取设计变量的重量下降了40％，且振动小、噪声低，具有很多优点。目前国外影响航空弧齿面齿轮传动质量的参数比较多，本文中只选取对面齿轮的研究仅仅是几何设计和初步的试验研究；国内对面齿以下最为关键的几个参数为设计变量。即：法面模数m，小齿轮轮的研究才刚刚起步。齿数，螺旋角，面齿轮内径R。。直接影响齿轮的大小和强关于航空圆弧齿面齿轮啮合挣陛的分析作者已在文献中阐度，是国家标准规定了的标准系列值

7、，齿数只能选取整数值，螺旋述，但是关于该齿轮传动的优化设计‘方面内容迄今为止还没有研角对轮齿的大小，形状及受力状态均有直接影响，面齿轮轮的内究，因此基于MATLBA语言的优化工具箱对该齿轮传动进行多径大小影响着面齿轮的齿数分布，因此优化设计变量为：目标优化设计。=(l，2，3，4)⋯_(m，z】，JB，R1)(1)2航空圆弧齿面齿轮的几何模型3．2目标函数的建立圆弧齿面齿轮的几何模型图，如图1所示。根据文献l1_和图1对于航空圆弧齿面齿轮来讲，要求在提高传动的平稳性和可所示可知，航空圆弧齿面齿轮和圆弧齿斜齿轮在啮合

8、时，它们的靠性的基础上要尽可能的减少传动齿轮的占用体积。因此为了尽相对运动是绕瞬时转动轴的转动，瞬时转动轴分别绕两轮轴线可能的减小该齿轮传动的占用体积，以航空圆弧齿面齿轮和圆弧回转，形成一对圆锥瞬轴面，它们相切于瞬时转动轴。面齿轮和直齿斜齿轮的体积之和()最小为第一优化目标。齿轮传动的体齿轮传动时这对瞬轴面作纯滚动，因此这对圆锥瞬轴面又称为节积减小会影响到传