[发明专利]一种基于精准约束条件的圆柱齿轮传动优化设计方法及CAD优化设计系统

权利要求书

1.一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动优化设计方法，其特征在于，包括：

步骤1：原始参数输入，根据工况要求，输入圆柱齿轮副的齿形参数、工况参数及材料参数，其中齿形参数包括齿数、模数、齿宽、压力角、螺旋角、齿顶高系数、顶隙系数；工况参数包括输入转矩、输入功率、使用系数等；材料参数包括弹性模量、泊松比、密度、接触疲劳极限、弯曲疲劳极限；

步骤2：计算配置保存步骤，对步骤1中输入的参数，按照齿形参数、工况参数、材料参数的类别分别保存至参数文件，以供后续步骤调用；

步骤3：关键系数计算，读取步骤2中的参数文件，计算并更新齿面接触强度约束条件和齿根弯曲强度约束条件中所需要的关键系数，这些系数包括修正载荷系数、修正计算应力系数、修正许用应力系数；

步骤4：重新构造齿面接触强度约束条件，使用步骤3中计算的关键系数，生成齿面接触强度配置文件，重新构造齿面接触强度约束条件；生成齿根弯曲强度配置文件，重新构造齿根弯曲强度约束条件；

步骤5：优化迭代循环，生成新的优化结果。如果达到收敛条件，则迭代终止，生成最终的圆柱齿轮传动优化设计方案；如果没有达到收敛条件，则重复执行上述步骤中的步骤3、步骤4及优化迭代步骤，直到达到收敛条件，迭代终止。

2.一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，包括原始参数输入模块、计算配置保存模块、关键系数计算模块、齿面接触强度约束条件重构模块、齿根弯曲强度约束条件重构模块、优化迭代模块，所述原始参数输入模块的输出作为计算配置保存模块的输入，所述计算配置保存模块的输出作为关键系数计算模块的输入，所述关键系数计算模块的输出作为齿面接触强度约束条件重构模块与齿根弯曲强度约束条件重构模块的输入，齿面接触强度约束条件重构模块与齿根弯曲强度约束条件重构模块的输出作为优化迭代模块的输入。

3.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述原始参数输入模块，用于设计人员根据工况要求，输入圆柱齿轮副的齿形参数、工况参数及材料参数，其中齿形参数包括齿数、模数、齿宽、压力角、螺旋角、齿顶高系数、顶隙系数；工况参数包括输入转矩、输入功率、使用系数；材料参数包括弹性模量、泊松比、密度、接触疲劳极限、弯曲疲劳极限。

4.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述计算配置保存模块，对参数输入模块中的各类参数进行保存，以供后续步骤调用。

5.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述关键系数计算模块，用于调用计算配置保存模块中保存的参数文件，计算并更新涉及齿面接触强度约束条件和齿根弯曲强度约束条件中的修正载荷系数、修正计算应力系数、修正许用应力系数。

6.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述齿面接触强度约束条件重构模块，用于调用关键系数计算模块中计算的关键系数，生成齿面接触强度配置文件，重新构造齿面接触强度约束条件。

7.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述齿根弯曲强度约束条件重构模块，用于调用关键系数计算模块中计算的关键系数，生成齿根弯曲强度配置文件，重新构造齿根弯曲强度约束条件。

8.如权利要求2所述的一种基于精确约束条件的圆柱齿轮传动CAD优化设计系统，其特征在于，所述优化迭代模块，用于判断每次的迭代计算过程是否符合要求。如果不符合要求，则重新计算各关键系数，并重构齿面接触强度约束条件和齿根弯曲强度约束条件，进行迭代优化；如果满足要求，则形成最终的圆柱齿轮传动优化设计结果。