斜齿轮体积优化过程中建模方法的研究

针对目前齿轮体积优化设计中建模所存在的问题,以斜齿轮为研究对象,提出了斜齿轮体积建模的方法。首先分析了顶隙和变位系数对斜齿轮体积的影响,推导出由二者引起的间隙体积计算公式,以某斜齿轮为例,对间隙体积进行计算。结果表明,在齿轮体积精确计算等要求下,间隙体积不应忽略。其次,推导出不同结构下斜齿轮的体积计算公式,在Solidworks中建立相应的三维模型进行验证。最后,以斜齿轮设计参数为优化变量,以满足斜齿轮设计和传动要求为约束条件,以齿轮体积总和最小为优化目标,同时对需要查图表获得的参数进行公式化处理,利用MATLAB软件中的遗传算法工具箱进行优化,对优化结果进行标准化处理和圆整。以《机械设计》中某单级斜齿轮传动为例,利用上述方法进行优化设计,结果表明,优化后的齿轮体积减小了18.23%。