[發明專利]一種基于精準約束條件的圓柱齒輪傳動優化設計方法及CAD優化設計系統

有效

• 申請號: 201410632924.3
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104408239A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 江守波;曾慶良;李學藝;江守雷;蘇超;逯振國;崔晶
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F16H55/17
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 陳海濱

1.一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動優化設計方法，其特征在于，包括：

步驟1：原始參數輸入，根據工況要求，輸入圓柱齒輪副的齒形參數、工況參數及材料參數，其中齒形參數包括齒數、模數、齒寬、壓力角、螺旋角、齒頂高系數、頂隙系數；工況參數包括輸入轉矩、輸入功率、使用系數等；材料參數包括彈性模量、泊松比、密度、接觸疲勞極限、彎曲疲勞極限；

步驟2：計算配置保存步驟，對步驟1中輸入的參數，按照齒形參數、工況參數、材料參數的類別分別保存至參數文件，以供后續步驟調用；

步驟3：關鍵系數計算，讀取步驟2中的參數文件，計算并更新齒面接觸強度約束條件和齒根彎曲強度約束條件中所需要的關鍵系數，這些系數包括修正載荷系數、修正計算應力系數、修正許用應力系數；

步驟4：重新構造齒面接觸強度約束條件，使用步驟3中計算的關鍵系數，生成齒面接觸強度配置文件，重新構造齒面接觸強度約束條件；生成齒根彎曲強度配置文件，重新構造齒根彎曲強度約束條件；

步驟5：優化迭代循環，生成新的優化結果。如果達到收斂條件，則迭代終止，生成最終的圓柱齒輪傳動優化設計方案；如果沒有達到收斂條件，則重復執行上述步驟中的步驟3、步驟4及優化迭代步驟，直到達到收斂條件，迭代終止。

2.一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，包括原始參數輸入模塊、計算配置保存模塊、關鍵系數計算模塊、齒面接觸強度約束條件重構模塊、齒根彎曲強度約束條件重構模塊、優化迭代模塊，所述原始參數輸入模塊的輸出作為計算配置保存模塊的輸入，所述計算配置保存模塊的輸出作為關鍵系數計算模塊的輸入，所述關鍵系數計算模塊的輸出作為齒面接觸強度約束條件重構模塊與齒根彎曲強度約束條件重構模塊的輸入，齒面接觸強度約束條件重構模塊與齒根彎曲強度約束條件重構模塊的輸出作為優化迭代模塊的輸入。

3.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述原始參數輸入模塊，用于設計人員根據工況要求，輸入圓柱齒輪副的齒形參數、工況參數及材料參數，其中齒形參數包括齒數、模數、齒寬、壓力角、螺旋角、齒頂高系數、頂隙系數；工況參數包括輸入轉矩、輸入功率、使用系數；材料參數包括彈性模量、泊松比、密度、接觸疲勞極限、彎曲疲勞極限。

4.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述計算配置保存模塊，對參數輸入模塊中的各類參數進行保存，以供后續步驟調用。

5.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述關鍵系數計算模塊，用于調用計算配置保存模塊中保存的參數文件，計算并更新涉及齒面接觸強度約束條件和齒根彎曲強度約束條件中的修正載荷系數、修正計算應力系數、修正許用應力系數。

6.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述齒面接觸強度約束條件重構模塊，用于調用關鍵系數計算模塊中計算的關鍵系數，生成齒面接觸強度配置文件，重新構造齒面接觸強度約束條件。

7.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述齒根彎曲強度約束條件重構模塊，用于調用關鍵系數計算模塊中計算的關鍵系數，生成齒根彎曲強度配置文件，重新構造齒根彎曲強度約束條件。

8.如權利要求2所述的一種基于精確約束條件的圓柱齒輪傳動CAD優化設計系統，其特征在于，所述優化迭代模塊，用于判斷每次的迭代計算過程是否符合要求。如果不符合要求，則重新計算各關鍵系數，并重構齒面接觸強度約束條件和齒根彎曲強度約束條件，進行迭代優化；如果滿足要求，則形成最終的圓柱齒輪傳動優化設計結果。