[發(fā)明專利]一種高功率密度2K?H型行星輪系的優(yōu)化設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710234913.3
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106934180A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 王成;王守仁;王高琦
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 李茜

1.一種高功率密度2K-H型行星輪系的優(yōu)化設計方法，所述2K-H型行星輪系包括1個太陽輪、n個行星輪和1個內(nèi)齒輪，太陽輪和內(nèi)齒輪均與行星輪嚙合，太陽輪和內(nèi)齒輪之間不存在嚙合關系，所述n大于等于3，其特征在于步驟如下：

步驟1：已知輸入功率p、輸入轉速n₁、2K-H型行星輪系傳動比i、行星輪個數(shù)n、分度圓壓力角α、齒頂高系數(shù)h^*_a、頂隙系數(shù)c^*、摩擦系數(shù)f；選擇太陽輪材料、行星輪材料、內(nèi)齒輪材料；

步驟2：以太陽輪齒數(shù)z₁、模數(shù)m、齒寬b、太陽輪內(nèi)孔直徑d_t、行星輪內(nèi)孔直徑d_x為設計變量；所述太陽輪齒數(shù)的初始值為z₁₀，變化范圍為z_1min<z₁<z_1max，其中，z_1min和z_1max為太陽輪齒數(shù)的最小值和最大值；所述模數(shù)的初始值為m₀，變化范圍為m_min<m<m_max，其中，m_min和m_max為模數(shù)的最小值和最大值；所述齒寬的初始值為b₀，變化范圍為b_min<b<b_max，其中，b_min和b_max為齒寬的最小值和最大值；所述太陽輪內(nèi)孔直徑的初始值為d_t0，變化范圍為d_tmin<dt<d_tmax，其中，d_tmin和d_tmax為太陽輪內(nèi)孔直徑的最小值和最大值；所述行星輪內(nèi)孔直徑的初始值為d_x0，變化范圍為d_xmin<d_x<d_xmax，其中，d_xmin和d_xmax為行星輪內(nèi)孔直徑的最小值和最大值；

所述設計變量的初始值、最小值和最大值均滿足齒輪傳動的接觸強度和彎曲強度要求；

步驟3：使用步驟1中的2K-H型行星輪系傳動比 i和步驟2中的太陽輪齒數(shù)z₁，通過行星輪系配齒公式，計算得到行星輪齒數(shù)z₂和內(nèi)齒輪齒數(shù)z₃；

步驟4：使用步驟2中的設計變量，通過外齒輪體積計算公式，計算得到太陽輪體積V₁；

所述設計變量，包括：太陽輪齒數(shù)z₁、模數(shù)m、齒寬b、太陽輪內(nèi)孔直徑d_t；

步驟5：使用步驟2中的設計變量和步驟3中計算的行星輪齒數(shù)z₂，通過外齒輪體積計算公式，計算得到行星輪體積V₂；

所述設計變量，包括：模數(shù)m、齒寬b、行星輪內(nèi)孔直徑d_x；

步驟6：使用步驟1中的齒頂高系數(shù)h^*_a、步驟2中的設計變量和步驟3中計算的內(nèi)齒輪齒數(shù)Z₃，通過內(nèi)齒輪體積計算公式，計算得到內(nèi)齒輪體積V₃；

所述設計變量，包括：模數(shù)m、齒寬b；

步驟7：使用步驟1中的已知量、步驟2中的太陽輪齒數(shù)z₁和步驟3中計算的行星輪齒數(shù)z₂，通過外嚙合齒輪副傳動效率計算公式，計算得到轉化輪系中太陽輪與行星輪傳動效率

η₁₂；

所述已知量，包括：分度圓壓力角α、齒頂高系數(shù)h^*_a、摩擦系數(shù)f；

步驟8：使用步驟1中的已知量、步驟3中計算的行星輪齒數(shù)z₂和內(nèi)齒輪齒數(shù)z₃，通過內(nèi)嚙合齒輪副傳動效率計算公式，計算得到轉化輪系中行星輪與內(nèi)齒輪傳動效率η₂₃；

所述已知量，包括：分度圓壓力角α、齒頂高系數(shù)h^*_a、摩擦系數(shù)f；

步驟9：使用步驟1中的行星輪個數(shù)n、步驟4中計算的太陽輪體積V₁、步驟5中計算的行星輪體積V₂和步驟6中計算的內(nèi)齒輪體積V₃，通過2K-H型行星輪系體積計算公式，計算得到2K-H型行星輪系體積V_s；

步驟10：使用步驟1中的已知量、步驟7中計算的太陽輪與行星輪的傳動效率η₁₂和步驟8中計算的行星輪與內(nèi)齒輪的傳動效率η₂₃，通過2K-H型行星輪系傳動效率計算公式，計算得到2K-H型行星輪系傳動效率η_z；

所述已知量，包括：2K-H型行星輪系傳動比i、行星輪個數(shù)n；

步驟11：以2K-H型行星輪系體積最小和2K-H型行星輪系傳動效率損失最小作為優(yōu)化目標函數(shù)，使用步驟9和步驟10中計算的2K-H型行星輪系體積V_s和2K-H型行星輪系傳動效率η_z，如果達到收斂條件，則完成高功率密度2K-H型行星輪系的設計；如果沒有達到收斂條件，采用Matlab軟件中的遺傳算法工具箱優(yōu)化迭代，重復執(zhí)行上述步驟中的步驟2、步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7、步驟8、步驟9、步驟10，直至達到收斂條件，迭代終止。