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专利号: 2018104981993
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种摆线轮齿廓修形多目标优化设计方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:A)取得标准摆线轮齿廓方程:式中,x为标准摆线轮齿廓的横坐标,y为标准摆线轮齿廓的纵坐标,rp为针齿中心圆半径,rrp为针齿半径,zp为针齿齿数,i为摆线轮与针轮的相对传动比,i=zp/zc,zc为摆线轮齿数,为针齿相对于转臂的转角,a为摆线轮偏心距,K为摆线轮的短幅系数;

B)对标准摆线轮进行转角修形,转角修形量为δ,以替换所述步骤A)中标准摆线轮齿廓方程中的取得转角修形量为δ的转角修形摆线轮齿廓方程:式中,xc为转角修形摆线轮齿廓的横坐标,yc为转角修形摆线轮齿廓的纵坐标,取得与转角修形量为δ的转角修形齿形吻合的摆线轮齿形工作部分两界限点B、C位置针齿相对于转臂的转角将界限点B、C区间的值均分为m-1等份,取得将m个值代入转角修形量为δ的摆线轮齿廓方程,取得转角修形摆线轮齿廓上m个点的坐标;C)对标准摆线轮采用等距加移距的修形方式,等距修形量为Δrrp,移距修形量为Δrp,等距加移距修形后摆线轮的短幅系数变更为K′=a*zp/(rp+Δrp),将K′、rrp+Δrrp和rp+Δrp分别替换所述步骤A)中标准摆线轮齿廓方程的K、rrp和rp,取得等距加移距修形后的摆线轮齿廓方程:式中,x′c为等距加移距修形后摆线轮齿廓的横坐标,y′c为等距加移距修形后摆线轮齿廓的纵坐标,设定等距修形量Δrrp 和移距修形量Δrp ,将所述步骤B) 中取得的线轮齿廓的偏离程度方程:D)设摆线轮和针齿在空载时的最先接触点为T,则最先接触点T的相对转角为:

式中,为最先接触点T处针齿相对于转臂的转角,此时,摆线轮初始啮合间隙为:

设摆线轮和针齿的接触点的针齿接触力为F,变形量为ε,则在最先接触点T的针齿接触力为FT,变形量为εT,针齿接触力F与变形量ε和初始啮合间隙之差成线性关系,即:

式中:

由力矩平衡取得:式中,D为输出转矩,D=9310N*m,v、w分别为开始啮合齿号和终止啮合齿号,其中,变形量ε包括摆线轮与针齿的接触变形及针齿与针齿壳的接触变形,变形量ε通过赫兹公式计算:式中,E为摆线轮的弹性模量,E=2.06*10^5MPa,u为摆线轮的泊松比,u=0.3,b为摆线轮的宽度,R1和R2分别为两个接触圆柱的曲率半径,ρ为当量曲率半径,其中,当摆线轮与针齿接触时,ρ=2|ρ′|*rrp/(|ρ′|+rrp)式中,ρ′为摆线轮处的曲率半径,当针齿与针齿壳接触时,ρ=2rsp*rrp/(rsp-rrp)式中,rsp为针齿壳针销孔半径;E)采用迭代法,为FT赋值F0,通过所述步骤D)中的变形量ε赫兹公式计算出对应的变形量ε0,再由变形量ε0通过所述步骤D)中的公式:计算出对应的F1,比较F0和F1,若两者之差的绝对值大于0.1%F1,则继续迭代计算,直至|Fk-Fk-1|<0.1%Fk,k为自然数,取得FT=(Fk+Fk-1)/2;F)采用等距加移距的修形方式,等距加移距修形后摆线轮齿廓与转角修形摆线轮齿廓的偏离程度方程与最先接触点T的针齿接触力FT作为目标函数,取得矩阵Z:Z=min[f(Δrrp,Δrp) ,FT]定义Δr为摆线轮齿根与齿顶处留有的合理径向间隙,Δr=Δrrp-Δrp,则Δrp=Δrrp-Δr,代入矩阵Z,同时对Δrrp和Δr进行约束,将矩阵Z及Δrrp和Δr的约束条件代入NSGA-Ⅱ算法进行多目标求解,输出Δrrp和Δr的最优解,进而求得Δrp的最优解。2.根据权利要求1所述摆线轮齿廓修形多目标优化设计方法,其特征在于:所述步骤F)中,Δrrp和Δr的约束条件为:3.根据权利要求1所述摆线轮齿廓修形多目标优化设计方法,其特征在于:所述步骤F)中,NSGA-Ⅱ算法参数设置为:种群大小N=50,迭代次数n=200,交叉率为0 .9,变异率为0.1。