本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的擺線針輪減速器多目標優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 擺線針輪傳動 遺傳算法 多目標優(yōu)化設(shè)計 傳動效率 體積

【摘要】：擺線針輪減速器具有效率高、速比高、承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,被廣泛應用于機器人、礦山、冶金、船舶等低速重載的場合。擺線針輪減速器的設(shè)計牽扯到的因素較多,因此設(shè)計較為復雜。采用傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計的擺線針輪減速器雖能夠滿足要求,但是設(shè)計參數(shù)不一定是最合理,且設(shè)計效率低、成本高,這些都制約了擺線針輪傳動的推廣和應用。針對現(xiàn)有減速器所存在的問題,本文在充分考慮多個影響因素的情況下,采用基于遺傳算法的多目標優(yōu)化設(shè)計方法對擺線針輪減速器進行優(yōu)化設(shè)計,主要研究內(nèi)容包括:1)在介紹擺線針輪減速器傳動特點的基礎(chǔ)上,探討了其運轉(zhuǎn)過程中,針齒與齒輪之間的嚙合作用力以及柱銷套與齒輪之間的嚙合作用力,推導了其傳動效率和體積的計算公式,建立了擺線針輪減速器的傳動系的數(shù)學模型,為后續(xù)擺線針輪減速器的多目標優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。2)分析減速器參數(shù)對擺線針輪減速器傳動效率及體積的影響,并以整機傳動效率最高及體積最小作為優(yōu)化設(shè)計目標,以影響效率及體積的7個獨立參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計變量,分析了包含參數(shù)范圍、強度約束及壽命限制的約束條件,分別構(gòu)建了基于遺傳算法的擺線針輪減速器單目標優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型與多目標優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型,利用NSGA-II算法實現(xiàn)多目標優(yōu)化設(shè)計問題的求解,給出了具體的優(yōu)化設(shè)計算法流程,并開發(fā)了擺線針輪減速器優(yōu)化設(shè)計軟件,為實際生產(chǎn)應用中減速器的優(yōu)化提供理論和方法指導。3)以某廠生產(chǎn)的XW3機型的擺線針輪減速器為例,詳細分析了優(yōu)化設(shè)計變量對目標函數(shù)的影響;通過具體實例,以整機傳動效率最高及體積最小作為優(yōu)化設(shè)計目標,利用MATLAB開展了基于遺傳算法的擺線針輪減速器單目標及多目標優(yōu)化設(shè)計,并將優(yōu)化設(shè)計結(jié)果與優(yōu)化前數(shù)值進行了對比分析,結(jié)果表明,不同的優(yōu)化設(shè)計方案適用于不同的實際需求,有針對性的選擇優(yōu)化設(shè)計方案是解決優(yōu)化問題的關(guān)鍵。同時說明了遺傳算法應用于擺線針輪傳動優(yōu)化設(shè)計中是可行與有效的,適用于工程實際需求,可以進一步的推廣應用。
【關(guān)鍵詞】：擺線針輪傳動 遺傳算法 多目標優(yōu)化設(shè)計 傳動效率 體積
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 論文的研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 擺線針輪傳動研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 優(yōu)化設(shè)計方法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 多目標優(yōu)化遺傳算法16-24
• 2.1 遺傳算法的特點16-18
• 2.1.1 基本思想16-17
• 2.1.2 算法對比17-18
• 2.2 遺傳算法的基本要素18-23
• 2.2.1 編碼18-19
• 2.2.2 初始代群體的生成19
• 2.2.3 適應度函數(shù)的設(shè)計19-20
• 2.2.4 遺傳操作20-23
• 2.2.5 運行參數(shù)的選擇23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 擺線針輪減速器傳動系數(shù)學模型24-34
• 3.1 擺線齒廓形成原理24-29
• 3.1.1 外切外滾法24-25
• 3.1.2 內(nèi)切外滾法25-27
• 3.1.3 擺線齒輪標準齒形方程式27-28
• 3.1.4 傳動比計算28-29
• 3.2 擺線針輪傳動受力分析29-30
• 3.2.1 針齒與擺線齒輪的嚙合作用力29-30
• 3.2.2 柱銷套作用在擺線齒輪上的力30
• 3.3 擺線針輪減速器的傳動效率計算30-33
• 3.4 擺線針輪減速器的體積分析33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 擺線針輪減速器多目標優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型34-52
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計模型34-44
• 4.1.1 設(shè)計變量34
• 4.1.2 目標函數(shù)34-35
• 4.1.3 約束條件35-40
• 4.1.4 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型40-44
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計的求解流程44-48
• 4.2.1 單目標優(yōu)化設(shè)計44-46
• 4.2.2 多目標優(yōu)化設(shè)計46-48
• 4.3 擺線針輪減速器優(yōu)化設(shè)計軟件的開發(fā)48-51
• 4.3.1 軟件主界面模塊48-49
• 4.3.2 參數(shù)輸入模塊49-50
• 4.3.3 優(yōu)化結(jié)果輸出及校核模塊50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 基于遺傳算法的多目標優(yōu)化設(shè)計實例分析52-72
• 5.1 設(shè)計變量對目標函數(shù)的影響52-58
• 5.2 單目標優(yōu)化設(shè)計58-65
• 5.2.1 基于效率的單目標優(yōu)化設(shè)計58-61
• 5.2.2 基于體積的單目標優(yōu)化設(shè)計61-65
• 5.3 多目標優(yōu)化設(shè)計65-69
• 5.3.1 優(yōu)化設(shè)計模型65
• 5.3.2 算法程序65-67
• 5.3.3 結(jié)果分析67-69
• 5.4 優(yōu)化設(shè)計方案的分析研究69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 附錄A：攻讀碩士學位期間的研究成果80

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本文編號：535402