[發明專利]基于徑向基代理模型的齒輪減速器箱體可靠性優化方法

有效

• 申請號: 201710436758.3
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107180141B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 黃洪鐘;張偉;李彥鋒;許煥衛;米金華;郭駿宇;李賀
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種基于徑向基代理模型的齒輪減速器箱體可靠性優化設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：確定箱體設計變量及其取值范圍及各級齒輪嚙合頻率值；

確定箱體的設計參數為加強筋厚度x₁(mm)，下箱體厚度x₂(mm)，上箱體厚度x₃(mm)，其中，10≤x₁≤30、50≤x₂≤80、15≤x₃≤40；

步驟2：依據步驟1確定的設計變量建立箱體的參數化三維模型；

步驟3：以步驟1中的設計變量為試驗設計的變量，產生試驗樣本點和預測精度檢驗樣本點；

所述的產生試驗樣本點和預測精度檢驗樣本點具體為采用以極大極小距離作為優化原則的拉丁超立方試驗設計方法產生一系列試驗樣本點，并且以同樣的方式產生一系列預測精度檢驗樣本點；

步驟4：建立步驟3產生的試驗樣本點和預測精度檢驗樣本點對應箱體的三維模型；

步驟5：對步驟4中建立的所有樣本點處箱體模型進行靜力學仿真和模態分析，并獲取靜力學結果和模態分析結果；

所述的靜力學結果包括箱體最大主應力值、VonMises等效應力值及箱體最大位移值，所述的模態分析結果包括箱體前十階固有頻率值和箱體體積；

步驟6：依據步驟5中得到的試驗樣本點處的靜力學結果、模態分析結果及箱體體積建立相應的徑向基代理模型；

步驟7：依據步驟6中獲得的仿真數據檢驗徑向基代理模型預測精度；

步驟8：如若預測精度不能滿足設定要求則增加采樣點數目，重復步驟3～7，直至徑向基代理模型預測精度滿足要求；

所述的徑向基代理模型的基函數選擇的是Multiquadric函數，其表達式為：

φ(r)＝(c²+r²)^1/2

其中，r表示預測點與樣本點之間的歐氏距離，c為常數；

步驟9：以步驟7中建立的徑向基代理模型為基礎，建立箱體可靠性優化設計約束條件；

步驟10：以步驟7中獲得的箱體體積徑向基代理模型為優化的目標函數，建立箱體可靠性優化設計模型；

齒輪減速器箱體可靠性優化設計數學模型如下：

約束條件總計10個，包括4個可靠性約束條件，約束條件表達式可表示如下：

g₁＝R₁-Pr{min(|f₃-f|,…,|f₁₀-f|)/f-0.10}≤0

g₂＝R₂-Pr{f_d-d≤0}≤0

g₃＝R₃-Pr{f_Max-S≤0}≤0

g₄＝R₄-Pr{f_S-S≤0}≤0

g₅＝10-x₁≤0

g₆＝x₁-30≤0

g₇＝50-x₂≤0

g₈＝x₂-80≤0

g₉＝15-x₃≤0

g₁₀＝x₃-45≤0

其中，Pr代表可靠度，R_i(i＝1,2,3,4)代表可靠度要求，f_s、f_Max、f_d、f_V分別為箱體最大主應力、Von Mises等效應力、最大位移及體積，S為許用應力，d為箱體許用最大位移，f₃、…、f₁₀分別為箱體第三階至第十階固有頻率，目標函數為箱體體積最小，可表示為：f＝f_v→min。