[发明专利]基于FOA算法的齿轮减速器优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FOA算法的齿轮减速器优化方法。

背景技术

齿轮减速器是一种应用广泛的独立传动部件，如何提高减速器的使用寿命和承载能力以及减小减速器的重量和体积、降低设计成本具有重要意义^[1]。目前，传统的减速器设计均是通过标准化设计完成，但其存在设计参数配合非最优化的缺点，因此通过优化设计方法实现齿轮减速器的最优化设计，在保证安全性和可靠性的前提下，可以快速实现最优设计。

针对减速器优化设计模型，结合果蝇优化算法的快速收敛的优点，将修正因子β引入FOA，提出一种修正型FOA的齿轮减速器优化设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FOA算法的齿轮减速器优化方法，该方法在保证安全性和可靠性的前提下，具有收敛速度快和有效避免局部最优问题的优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于FOA算法的齿轮减速器优化方法，

S1、以两级齿轮减速器为设计研究对象，建立以两级齿轮减速器体积最小为优化目标的数学模型；

S2、结合果蝇优化算法，将修正因子β引入该果蝇优化算法，得到修正型果蝇优化算法，而后对步骤S1建立的数学模型进行优化。

在本发明一实施例中，所述步骤S1的具体实现过程如下，

S11、以两级齿轮减速器为设计研究对象，其具有7个设计变量，包括齿轮面宽度x₁，齿模x₂，小齿轮齿数x₃，第一轴轴承间距x₄，第二轴轴承间距x₅，第一轴直径x₆，第二轴直径x₇，且各设计变量的取值范围分别为：

2.6 x₁ 3.6

0.7 x₂ 0.8

17 x₃ 28

7.3 x₄ 8.3

7.3 x₅ 8.3

2.9 x₆ 3.9

5.0 x₇ 5.5

S12、以两级齿轮减速器体积最小为目标建立目标函数：

其中，A₁表示中心距扭矩；B₁表示工作情况系数；A₂表示工作载荷系数；B₂表示接触疲劳许用压力；

S13、设置约束条件：

g₅(x)＝x₂x₃-40≤0

g₈(x)＝1.9-x₄+1.5x₆≤0

g₉(x)＝1.9-x₅+1.5x₇≤0

其中，g₁(x)为齿的弯曲应力约束，g₂(x)为齿的接触应力约束，g₃(x)-g₉(x)为轴的横向偏离变形、应力约束以及经验得到的约束，g₁₀(x)、g₁₁(x)为设计尺寸约束；

S14、建立以两级齿轮减速器体积最小为优化目标的数学模型：

minf(x)x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆x₇]^T∈R⁷

S.t.g_j(x)≤0(j＝1,2,···,11)。

在本发明一实施例中，所述步骤S2中，结合果蝇优化算法，将修正因子β引入该果蝇优化算法，得到修正型果蝇优化算法的具体实现过程如下，

果蝇优化算法中，果蝇个体与原点直接的距离d_i、果蝇个体的味道浓度s_i及果蝇个体当前位置的味道浓度Smell_i的公式分别如下，