matlab可靠性优化,齿轮减速器可靠性优化的MATLAB实现

齿轮减速器可靠性优化的 !"#$"% 实现北京林业大学工学院 (北京 !"""#$) 黄滢于文华【摘要】以直齿圆柱齿轮的体积为优化的目标函数，建立了单级斜齿轮减速器的可靠性优化设计数学模型，并结合实例介绍了 !"#$"% 优化工具箱 (&’()*)+,()-. #--/0-1)在优化计算中的应用。利用 !"#$"% 优化工具箱来求解优化问题，程序简单，算法可靠，大大提高了设计效率。【关键词】优化设计可靠性 !"#$"% 优化工具箱齿轮减速器一、引言可靠性是指产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力。优化设计是指某项设计在确定方案后寻求具有最佳性能 (或品质)的一组结构参数，又称为参数优化设计［ 2］。在现代设计方法中将优化技术与可靠性理论相结合，便形成了可靠性优化设计法。本文以可靠性优化理论为基础，利用 !"#$"% 优化工具箱来实现对齿轮减速器有关参数的优化。实例证明 !"#$"% 不仅功能强大，而且方便实用、简单易学，是适合于工程技术人员研究和开发的基本工具和首选平台。二、设计变量与目标函数对于圆柱齿轮传动，一般以体积最小或重量最轻为优化目标建立目标函数。以齿轮减速器中心距为最小(体积最小)进行优化。单级斜齿圆柱齿轮减速器的中心距 ! 是法向模数 ".、小齿轮齿数 # 和螺旋角 ! 的函数，故可取法向模数 ".、小齿轮齿数 # 和螺旋角 ! 作为设计变量，即 $ % ［ ".， #3， ! ］# 于是，目标函数就可以写成： &( ’)% ’3’4 45-6’7 ( 3 ( )) 三、约束条件 ( 3)模数约束对于动力传动，要求 ".!4**，即约束函数 *3 ( ’) 8 ’3 9 4!:。 ( 4)小齿轮齿数约束 #3*).!3; ，即 *4 ( ’) 8 ’4 9 3;!:。 ( 7)接触疲劳强度的可靠度约束 +，输入轴转速 -3 8 3 4::?@*).，传动比 ) 8 A，载荷平稳，三班制工作，使用寿命 7 年。已知大、小齿轮材料均为 4:B?!.#)，接触疲劳极限 " )* 8 3 A::!C,，弯曲疲劳极限 " D/)* 8 24:!C,。并要求可靠度 + 8 :EFF。过程如下：首先引入可靠度系数 .G

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