——啮合摩擦因数,一般取0.06~0.10,取=0.08;
——为准行星齿
其中
因此,封闭行星齿轮的稳健可靠性优化设计总目标函数为:
1.3 约束条件的确定
(1) 模数大于零
m>0
(2) 齿轮不根切条件
(3) 封闭行星齿轮的结构条件
(4) 重合度约束
外啮合
式中,
内啮合
式中,
(5) 齿顶厚约束
()
式中,、、和分别为齿轮的齿顶厚、齿顶圆压力角、基圆直径和齿顶圆直径。
(6) 行星传动中内齿圈的壁厚约束
,
式中,分别为差动传动和准行星传动中内齿圈的壁厚;分别为差动传动和准行星传动中内齿圈所允许的最小壁厚,、。
(7) 行星传动中内齿圈的外径约束
,
式中,,。
(8) 邻接条件
式中:——行星轮的齿顶圆直径;
——太阳轮与行星轮啮合副的中心距;
——行星轮个数。
经整理后得约束条件:
(9) 装配条件
式中,
(10) 同心条件
2、优化模型的求解
采用遗传算法求解优化模型。对于一个待求的优化问题,首先在解空间中随机产生一些初始解,每个初始解称为个体,所有初始解定义为一个种群。评价种群中个体优劣的函数或者说评价解好坏的函数,定义为适应度函数(一般用目标函数作为适应度函数)。进而由适应度函数算出每个个体的适应度值,然后模仿生物进化的规则,利用选择运算、交叉运算和变异运算变化初始解,产生下一代种群,并保持种群的规模不变。在这个过程中适应度值高、生命力强的个体出现在新种群中的概率也高。这样个体向着“优”的方向发展,经过若干代的进化后,算法收敛于问题的最优解。它包含五大要素,即参数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传算子的设计和相应控制参数的设定。
Matlab分析软件具有极强的程序编制和数学计算功能。鉴于此,可根据遗传算法的原理,用Matlab编程解决约束优化问题。遗传算法采用实数编码,选择操作采用随机竞争选择函数,并采用多个交叉算子和变异算子联合使用的方式产生下一代。用遗传算法求解问题的难点在于约束的处理,本文采用直接比较—比较方法(DCPM方法)处理约束问题。