一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法技术

本发明专利技术公开了一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，包括以下步骤第一步：基于Hertz接触理论，引用销轴和稍孔外廊参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；第二步：选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型；第三步：运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证；第四步：利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图。本发明专利技术的孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，减小减速器体积同时提高承载能力、降低运转冲击。

Multi objective optimization method of hole pin type planetary reducer with small teeth difference

The invention discloses a multi-objective optimization method of pin hole type planetary gear reducer, which comprises the following steps: the first step based on Hertz contact theory, using the mathematical model of pin and hole slightly outside parameters and material parameters for establishing the normal contact force; the second step: selecting 5 parameters of speed reducer as design variables, constructing 8 nonlinear constraint equations, establish the optimization method of contact force and the multi-objective optimization model of reducer volume; the third step: the calculation using the evaluation function method and penalty function method, to validate the optimization model; the fourth step: the normal contact force dynamics simulation using ADAMS from the time domain and frequency domain simulation before and after optimization. The multi objective optimization method of the hole pin type planetary reducer with small teeth difference reduces the volume of the reducer, improves the carrying capacity and reduces the running impact.

【技术实现步骤摘要】
一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法
本专利技术涉及一种减速器优化方法，具体涉及一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，属于减速产品

技术介绍
孔销式少齿差行星减速器由于独特的内啮合少齿差特性，传动比大、结构紧凑、承载力大、运转平稳，被广泛运用在国防、冶金、工业机器人等领域，不过精密传动始终受到销轴与销孔接触强度的制约，直接影响整个减速器的传动精度与疲劳寿命，销轴与销孔的接触问题是此类减速器的关键薄弱环节，也是减速器运转过程的振动噪声的主要来源，针对此类碰撞接触问题，目前提出了基于多种假设条件下的接触理论方法；根据减速器的运动规律利用弹性力学和有限元方法对销轴和销孔的接触应力作了一定范围内的定量计算以及危险区域的划分；通过将销轴简化为超静定梁，利用材料力学的方法计算了销轴的端部扰度以及与销孔之间的作用力；通过销轴在运动过程中的弹性变形利用单位功积分方法计算了销轴与销孔之间的最大载荷；现有技术中关于接触作用力的定量计算方法较多，但如何对该关键薄弱环节进行优化从而达到进一步增强减速器承载能力延长减速器寿命的研究尚未见诸报端，同时在设计此类减速器时由于参数多计算复杂，往往是在达到给定传动条件后就确定设计参数，并没有考虑减速器的紧凑性进一步对设计参数进行优化，以满足精密领域对体积极小化的实际需求。
技术实现思路
（一）要解决的技术问题为解决上述问题，本专利技术提出了一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，减小减速器体积同时提高承载能力、降低运转冲击。（二）技术方案本专利技术的孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，包括以下步骤：第一步：基于Hertz接触理论，引用销轴和稍孔外廊参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；第二步：选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型；第三步：运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证；对比优化前后结果表明，减速器体积和法向接触力分别得到了13.1%和24.0%的优化率；第四步：利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图，结果表明其平均优化率达到29.4，与理论结果基本吻合。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术的孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，减小减速器体积同时提高承载能力、降低运转冲击。具体实施方式一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，包括以下步骤：第一步：基于Hertz接触理论，引用销轴和稍孔外廊参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；第二步：选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型；第三步：运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证；对比优化前后结果表明，减速器体积和法向接触力分别得到了13.1%和24.0%的优化率；第四步：利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图，结果表明其平均优化率达到29.4，与理论结果基本吻合。本专利技术的孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，基于Hertz接触理论，从销轴和销孔实际运动的外廓参数出发，结合两者的材料特性建立销轴与销孔法向接触力的数学模型，为两者的接触碰撞优化提供了数学基础；多目标优化模型包括5个设计变量、8个约束方程和2个目标函数；通过权重系数转化多目标优化方程，并运用内罚函数法对计算实例进行求解；优化结果表明法向接触力降低了约24%，体积减小了约13.%；很好地达到了减小减速器体积同时提高减速器承载能力和使用寿命的优化目的；利用ADAMS软件对计算实例优化前后模型的法向接触力进行动力学仿真；结合仿真时域图和频域图比较分析，法向接触力平均降低了29.4%仿真优化结果与理论结果很好地吻合，进一步验证了多目标优化模型的可行性和有效性。上面所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的构思和范围进行限定。在不脱离本专利技术设计构思的前提下，本领域普通人员对本专利技术的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本专利技术的保护范围，本专利技术请求保护的
技术实现思路
，已经全部记载在权利要求书中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：基于Hertz接触理论，引用销轴和稍孔外廊参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；第二步：选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型；第三步：运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证；第四步：利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图，结果表明其平均优化率达到29.4。

【技术特征摘要】
1.一种孔销式少齿差行星减速器的多目标优化方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：基于Hertz接触理论，引用销轴和稍孔外廊参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；第二步：选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦国昌，
申请(专利权)人：黑龙江恒能自控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23