船用封闭行星齿轮传动优化设计研究

发布时间：2023-03-23 18:34

　　随着我国造船业的快速发展,船用齿轮箱的需求量也在不断增加。目前,船用齿轮箱正朝着提高功率密度、降低重量、提高传动效率、加快研制速度等方向发展。而具有结构紧凑、传动效率高和功率分流特点的封闭式行星传动引起了人们的广泛关注。在此背景下,本文对船用封闭行星传动的优化问题进行了研究,重点研究了以体积和效率为优化目标的数学建模及优化算法的选用和求解。 结合船用封闭行星齿轮的结构特点,首先分析其功率流向和受力情况,讨论强度校核的计算方法。然后以体积最小和效率最高为目标函数,以齿数、模数、齿宽系数、行星轮个数和螺旋角为设计变量,以配齿条件、重合度、强度条件、相邻两级间的径向尺寸等为约束条件,建立较精确的船用封闭行星齿轮传动的数学模型。 针对优化目标函数和约束函数的非线性,设计变量的离散性和连续性,选用遗传算法作为优化算法。针对遗传算法容易陷入“早熟”等缺点,通过距离测度改进遗传算子,引入菱形思维和最优保存策略,得到了具有实值编码技术的改进型自适应遗传算法。 基于Visual C++平台和Access数据库,利用C++语言编制ABS2008的齿轮强度校核程序、常用的材料数据库和船用封闭行星齿轮传动优化...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题来源及主要研究内容
第2章 船用封闭行星齿轮传动的强度计算方法
    2.1 封闭行星齿轮传动的结构概述
    2.2 各构件的受力分析
    2.3 齿轮强度计算方法
    2.4 ABS2008强度校核程序的开发
    2.5 校核程序实现的关键技术
        2.5.1 公式的程序化
        2.5.2 数据表格的程序处理
        2.5.3 线图的程序处理
        2.5.4 程序的封装处理
    2.6 本章小结
第3章 船用封闭行星齿轮传动数学模型的建立
    3.1 机械优化的基本原理
    3.2 多目标优化目标函数的建立
        3.2.1 封闭行星齿轮传动的体积计算
        3.2.2 封闭行星齿轮传动的效率计算
        3.2.3 目标函数的建立
    3.3 封闭行星传动优化的设计变量
    3.4 封闭行星传动优化的约束条件
        3.4.1 配齿约束条件
        3.4.2 强度约束条件
        3.4.3 其它约束条件
    3.5 本章小结
第4章 船用封闭行星齿轮传动优化算法设计
    4.1 遗传算法概述
    4.2 遗传算法的基本要素
    4.3 遗传算法的多目标优化方法
        4.3.1 向量评价方法(Vector-Evaluated Genetic Algorithms)
        4.3.2 权重和方法(Weight-Sum approach)
        4.3.3 排序选择法(Pareto Individual)
        4.3.4 共享函数法(Tournament Sharing Selection)
        4.3.5 全局加权比率排序法(Sum of Weighted Global Ratios)
    4.4 遗传算法的改进与实现
        4.4.1 编码方法
        4.4.2 初始群体的设置及适应度的表示
        4.4.3 遗传操作及其改进与实现
    4.5 本章小结
第5章 优化软件的开发与实例分析
    5.1 软件开发的目的及可行性
    5.2 开发平台的选择
    5.3 优化设计软件的总体设计
        5.3.1 软件框架
        5.3.2 软件界面设计
        5.3.3 行星传动优化设计模块
        5.3.4 齿轮强度校核设计模块
    5.4 软件开发的关键技术
        5.4.1 材料数据库操作技术
        5.4.2 校核结果的Excel输出
        5.4.3 材料参数的数据库处理
    5.5 优化实例
        5.5.1 常规设计描述
        5.5.2 优化结果对比分析
        5.5.3 校核齿轮强度验证
    5.6 本章小结
结论
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
参考文献
致谢



本文编号：3768527