文档介绍：四川大学
硕士学位论文
基于遗传算法的谐波齿轮传动参数优化设计与虚拟设计
姓名:孙志国
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:侯力
20060515
基于遗传算法的谐波齿轮传动参数优化设计与虚拟设计机械设计及理论专业研究生:孙志国指导老师:侯力谐波齿轮传动是近几十年发展起来的一种新型齿轮传动技术,由柔轮、刚轮和波发生器组成,主要靠谐波齿轮柔轮的弹性变形来传递运动。谐波齿轮传虽能满足要求,但设计参数不一定是最合理的,且设计效率低,成本高,,对开发合理、高效的减速器有着重要的理论意义和实用价值。本文从谐波齿轮的啮合理论、优化设计和虚拟设计三个方面对谐波齿轮传动进行了研究。,讨论谐波齿轮柔轮在不同载荷作用下的变形形状和变形量。阐述了谐波齿轮建模方法。,给出了几何结构尺寸计算公式,并讨论传动的基本原理。讨论了谐波齿轮的齿面磨损校核计算、强度校核计算和筒体攵孕巢ǔ萋稚杓频奶氐悖糯惴ㄔ擞糜谛巢ǔ萋钟呕杓频敝校实现了谐波齿轮多目标优化,为谐波齿轮的设计提供了一种新的优化设计思路。研究了遗传算法的基本原理、算法步骤,并将遗传算法运用于谐波齿轮的参数化设计当中,、提高传动效率为目的,动设计牵涉到的因素较多,因此设计较复杂。用传统设计方法设计的谐波齿轮容如下:谰菪巢ǔ萋执ǘ驹砗湍龊显恚孕巢ǔ萋肿槌珊凸ぷ鞣绞了谐波齿轮传动单级传动效率。针对谐波齿轮的主要失效形式,依据谐波齿轮稳定性计算,并给出了相应的计算方法。中文摘要
以多个设计参数为优化变量,将遗传算法引入到谐波齿轮的优化漫计中,实现谐波齿轮遗传算法的多目标优化设计。给出了优化实例,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,为谐波齿轮优化故计提供了一种新的有效可行的方法。赨教ㄉ希肬开发工具,通过参数化技术进行二次开发,实现了谐波齿轮虚拟设计系统,完成了谐波齿轮三维建模。介绍了语言的二次开发优势和二次开发方法。在平台上开发了谐波齿轮传动参数设计系统,提供用户交互界面,实现谐波齿轮传动选型、初始参数输入、材料的选择,自动计算谐波齿轮的几何尺寸,并进行齿面耐磨校核、轮齿强度校核和简体稳定性校核,最终实现了谐波齿轮虚拟设计系统,:谐波齿轮参数化设计优化设计失效分析虚拟设计中文摘要Ⅱ
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一髀选题意义五十年代中期,由于空间技术飞速的发展,航天飞行控制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求,如:要求传动比大,体积小,重量轻,传动精度高,回差小等,在某些场合下通过密封壁传递运动和具有在高真空状态下工作的能力。对于上述这些要求,现有的一些装置不能满足这种要求,这就促使在机械传动方面出现新的突破。谐波传动的出现满足了这种要求。自年第一台用于火箭的谐波齿轮减速器问世以来,在航天飞行器和航空设备上经多次使用,充分显示了这种传动的优越性能。年,,于年正式展出实物,并公开发表了该技术的详细资料“儿胡。在谐波传动出现的短短几十年中,世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量,致力于这类新型传动的研究。几乎对该类传动的整个领域中的全部问题都进行了程度不同的研究。当然,由于谐波齿轮传动本身涉及问题的复杂性和广泛性,因此有不少问题尚未作最谐波齿轮传动是按构件的弹性变形来实现机械运动或动力传递的。基本原理如图所示。柔性齿轮招猿萋和波发生器K叫巢ùǘ褪窃柔性齿轮构件中,通过波发生器的作用,产生一个移动变形波,并与刚轮啮合,从而达到传动目的。对于一般单级减速器,其速比可达~部捎糜谒俦接近拇ǘ薏嘞毒艽ǘ俅ǘS尚巢ǔ萋执ǘ砜芍#巢齿轮传动和普通圆柱齿轮传动有许多不同之处,如普通齿轮传动同时啮合的齿对数为对,而谐波齿轮同时参与啮合的齿对数可达总齿对数的%ィ普通传动齿轮一般采用渐开线齿廓,传动时轮齿在啮合过程中作共轭运动,而谐波齿轮传动时利用柔轮的弹性变形来形成柔轮与刚轮的错齿运动,并不能实现齿加工时的共轭运动,只能看成是近似的共轭;普通齿轮的强度设计准则是建立在材料力学和弹性力学的基础之上,以轮齿根部的弯曲应力和齿面的接触后结论。图谐波齿轮结构图精脯●
应力为设计、校核计算的依据,而在谐波齿轮传动中,齿部校核计算往往不能作为唯一依据,还要根据薄壳的弹性理论来建立强度设计准则,因为实效位置已不限于齿,而扩大到整个柔性壳体。由于柔轮受力状态比较复杂,内应力高频率交变循环,