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双圆弧谐波传动柔轮齿形参数多目标优化设计
双圆弧谐波传动柔轮齿形参数多目标优化设计
摘要：双圆弧谐波传动柔轮是一种新型的传动元件，它（主要）由柔轮和齿轮组成，具有高精度、高刚度、低噪声、高运转效率等优点。本文主要针对双圆弧谐波传动柔轮齿形参数进行多目标优化设计研究，通过比较一系列不同的设计方案，得出了一种最优的齿形参数配置方案，使得双圆弧谐波传动柔轮的传动效果、工作稳定性和噪声等级得到有效提升。通过该研究，得出的优化方案可有效提高双圆弧谐波传动柔轮的使用寿命和可靠性。
关键词：双圆弧谐波传动柔轮；齿形参数；多目标优化设计
一、引言
双圆弧谐波传动柔轮是一种新型的传动元件，它主要由柔轮和齿轮组成。作为一种高精度、高刚度、低噪声、高运转效率的传动方式，双圆弧谐波传动柔轮在机械制造和工业领域中得到了广泛的应用。传动的效果和工作稳定性直接影响机械制造效率和产品质量，对于提高机械传动性能具有重要的意义。因此，对双圆弧谐波传动柔轮齿形的参数进行优化设计，具有重要的工程应用意义。
二、双圆弧谐波传动柔轮齿形参数设计
柔轮齿形参数的设计包括齿底圆半径、齿顶圆半径、齿向切线角、齿向高度等多个方面的参数。本文通过对比一系列不同的齿形参数配置方案，得出了一种最优的齿形参数配置方案。
首先，在齿底圆半径方面，选择了一定的合理范围使得齿底圆半径不会太小以防止产生过高的接触应力和磨损损失，也不会太大以防止齿轮齿面上的负荷集中侵入齿根的情况发生。在设计过程中，选择合理的齿底圆半径范围，以保证齿底圆半径的适当大小。
其次，在齿顶圆半径方面，选择一定的合理范围使得齿顶圆半径能够满足设计要求，不仅能够使齿面承受最大工作负荷，而且还能保证变速比的稳定性。
然后，在齿向切线角方面，设计合适的齿向切线角，可以使齿面扭矩时对齿轮的干涉影响最小化，齿面承载能力大。
最后，在齿向高度方面，选择一定的合理范围以保证齿向高度不会过大或者过小，使设计达到最佳的传动性能和工作稳定性。
在齿形参数的设计中，还需要考虑多个参数之间的关系，尤其是优化设计时，需要对各参数进行综合考虑，使得齿形参数优化后的设计方案达到最佳的传动效果和工作稳定性。
三、多目标优化设计
多目标优化设计是将多个目标函数综合起来进行优化设计，以达到最佳的综合结果。在双圆弧谐波传动柔轮齿形参数的优化设计中，常用的目标函数有：传动效率、工作稳定性和噪声等级。本文中采用的优化设计方法是基于遗传算法的多目标优化设计方法。
遗传算法是一种基于生物遗传学思想的优化设计方法，包括“遗传操作”和“进化策略”两个方面，可以利用遗传算法解决较为复杂的优化问题。本文采用NSGA-II算法，实现双圆弧谐波传动柔轮齿形参数的多目标优化设计。
通过多次优化设计的迭代过程，得到了一种最优的齿形参数配置方案。该方案能够有效提升双圆弧谐波传动柔轮的传动效果、工作稳定性和噪声等级。
四、结论
本文针对双圆弧谐波传动柔轮齿形参数进行了多目标优化设计研究，通过比较一系列不同的设计方案，得出了一种最优的齿形参数配置方案，使得双圆弧谐波传动柔轮的传动效果、工作稳定性和噪声等级得到有效提升。通过该研究，得出的优化方案可有效提高双圆弧谐波传动柔轮的使用寿命和可靠性。在实际工程应用中，该最优方案可为工程设计提供重要参考。