[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011543289.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112395713A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周潤(rùn)東;華亮;姚春燕;吳利民;張文;周志茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/25;G06F111/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種分動(dòng)箱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，適用于串聯(lián)式混合動(dòng)力拖拉機(jī)分動(dòng)箱。首先計(jì)算分動(dòng)箱所有齒輪的體積和分動(dòng)箱總中心距，并作為目標(biāo)函數(shù)，并確定相關(guān)變量的約束條件，之后利用改進(jìn)的粒子群算法快速找到分動(dòng)箱齒輪全局最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)于改善分動(dòng)箱整體結(jié)構(gòu)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分動(dòng)箱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，適用于串聯(lián)式混合動(dòng)力拖拉機(jī)分動(dòng)箱。

背景技術(shù)

串聯(lián)式混合動(dòng)力拖拉機(jī)的分動(dòng)箱輸入、輸出端分別與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端，配套旋耕機(jī)輸入端相連，是混合動(dòng)力拖拉機(jī)聯(lián)接配套農(nóng)機(jī)具的關(guān)鍵部分。分動(dòng)箱結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著混合動(dòng)力拖拉機(jī)整機(jī)性能以及配套旋耕機(jī)作業(yè)性能。因此找到串聯(lián)式混合動(dòng)力拖拉機(jī)分動(dòng)箱齒輪最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于提升分動(dòng)箱作業(yè)性能有重要作用。

分動(dòng)箱齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)眾多，需要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也為多個(gè)，在進(jìn)行齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)如果對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的每一個(gè)可能取值都進(jìn)行計(jì)算再?gòu)闹羞x取最優(yōu)解，那么計(jì)算步驟將十分繁雜，且結(jié)果并不能保證全局最優(yōu)，所以找到一種快速收斂且為全局最優(yōu)的優(yōu)化算法對(duì)于提升分動(dòng)箱齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要意義。

有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先計(jì)算分動(dòng)箱所有齒輪的體積和分動(dòng)箱總中心距，并作為目標(biāo)函數(shù)，之后利用改進(jìn)的粒子群算法快速找到分動(dòng)箱齒輪全局最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括如下步驟：

步驟1：建立分動(dòng)箱齒輪的參數(shù)化模型，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論計(jì)算約束條件量，分動(dòng)箱齒輪模數(shù)m、齒數(shù)z、第一級(jí)減速比、齒寬系數(shù)、總中心距、齒輪與軸不干涉、齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲強(qiáng)度；

步驟2：確定粒子群的個(gè)數(shù)，優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化約束范圍，粒子更新速度，慣性權(quán)重參數(shù)，建立粒子群算法，算法中其中慣性權(quán)重與粒子更新的速度將隨著局部最優(yōu)解與全局最優(yōu)解的改變而實(shí)時(shí)修正；

步驟3：使用matlab編寫粒子群算優(yōu)化程序，計(jì)算分動(dòng)箱齒輪的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明解決了基本粒子群算法優(yōu)化分動(dòng)箱齒輪參數(shù)容易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，采用基于改進(jìn)粒子群算法優(yōu)化策略。將整個(gè)迭代周期分為前期I、中期II、后期III三個(gè)子周期，在每一個(gè)子周期里，慣性權(quán)重在最合適的區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)。這樣既提高了算法的收斂速度與收斂精度，同時(shí)避免算法陷入局部最優(yōu)。發(fā)明主要包括三部分，第一部分以分動(dòng)箱齒輪總體積與總中心距建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，第二部分，確定待優(yōu)化參數(shù)的約束條件，第三部分，使用matlab編寫粒子群算優(yōu)化程序，計(jì)算分動(dòng)箱齒輪的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明分動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖2為本發(fā)明優(yōu)化流程圖。

圖3為本發(fā)明優(yōu)化迭代過(guò)程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施一種基于改進(jìn)粒子群算法的分動(dòng)箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行具體說(shuō)明。