正交试验法和遗传算法研究齿轮系统动态性能
【图文】：
第38卷第1期吴正卫等:正交试验法和遗传算法研究齿轮系统动态性能61齿轮系统中，齿轮副啮合的质量严重影响着齿轮系统的振动，而齿轮副的啮合质量取决于基节误差和齿形误差。轮齿修形可有效减小基节误差，从而保证齿轮副的啮合质量。修形参数值的确定实质上是优化问题，，但以往修形参数的选取多依赖于经验，有很大的局限性。本文通过正交试验法和遗传算法的结合确定修形参数的值。图1直齿圆柱齿轮振动模型Fig．1Spur-gearvibrationmodel表1齿轮副主要几何参数Tab．1Gear-pairgeometricparameters参数名称(Parameter)符号Symbol齿轮1Gear1齿轮2Gear2齿数Toothnumberz256模数Modules/mmm3压力角Pressureangle/(°)an20螺旋角Helixangle/(°)β0变位系数ModificationcoefficientX*0.1150－0.1150中心距Centerdistance/mma127.5齿顶圆直径Addendumcieclediameter/mmDa81.69185.31齿宽Toothwidth/mmb20重合度Contactratioε1.6805转矩Torque/(N·m)T381.972转速Speed/(r/min)n20002正交试验法正交试验设计是用于多因素试验的一种方法，它是从全面试验中挑选出部分有代表的点进行试验，这些代表点具有“整齐”和“均匀”的特点。在正交试验法和遗传算法的结合过程中，正交试验法可确定遗传算法的初值范围，极大地减少遗传算法的计算量。在直齿圆柱齿轮中，修形类型包括齿向修形和齿高(廓)修形，其中齿向修形参数是鼓形量，齿高(廓)修形包括齿廓修形高度、齿廓修形量和齿廓修形曲线。由上文分析知修形参数值的确定实质上是优化问题，所以建立修形参数与齿轮系统振动间的关系式是本文的核心问题。kisssoft是一款专门用于齿轮设计的软件，具有强大的计算分析能力和参数化功能，可以应用k
法可确定遗传算法的初值范围，极大地减少遗传算法的计算量。在直齿圆柱齿轮中，修形类型包括齿向修形和齿高(廓)修形，其中齿向修形参数是鼓形量，齿高(廓)修形包括齿廓修形高度、齿廓修形量和齿廓修形曲线。由上文分析知修形参数值的确定实质上是优化问题，所以建立修形参数与齿轮系统振动间的关系式是本文的核心问题。kisssoft是一款专门用于齿轮设计的软件，具有强大的计算分析能力和参数化功能，可以应用kisssoft软件分析修形参数值和齿轮系统振动加速度间的关系，从而实现轮齿修形参数值得优化。齿轮修形参数如图2所示［7］。图2齿轮修形Fig．2Gearmodification通过图2可知，齿轮系统的设计变量包括修形高度、齿形修形量和鼓形量三个参数，在明确了设计变量的取值范围后，通过正交试验法设计方案，应用kisssoft软件分析计算，最终确定遗传算法的初始值。不考虑交互作用，选用正交表L9(34)。本文依据AGMA标准，可得设计参量的范围如下，鼓形量:5μm～25μm;齿廓修整高度:0mm～1.8mm;齿廓齿形修整量:0μm～60μm。试验方案的设计见表2。试验的结果见表3。表2因素水平表Tab．2Factorlevertable修形高度ModificativetoothdepthA/mm齿形修形量GearmodificationB/μm鼓形量CrowngearC/μmD10.6205121.24015231.860253
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