重庆邮电大学任海军获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116186938B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310195221.8,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法是由任海军;罗亮;丁显飞;谭志强;闫通;谢攀;董治强;李直珉设计研发完成,并于2023-03-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法,涉及到齿轮振动优化领域。首先,根据1.5MW风力机齿轮系统设计参数建立三维模型,采用刚柔耦合动力学模型做仿真实验,以增加齿轮啮合过程中的真实冲击。其次,为降低风力机齿轮系统啮合过程中的振动冲击问题,同时在高精度体积的要求下,以齿轮副总重合度和改进的体积计算方式建立优化数学模型。再次,在算法改进上,通过带方差的拥挤度计算式子中引入个体的局部稀疏度,增强拥挤计算的区分度。此外,通过扩大排序序列的数量规模留下前端序列中多样性靠前的个体改进精英保留策略,以解决算法寻优中个体的收敛性和广泛性。最后,比较算法改进前后的性能指标和实验结果,验证多目标优化设计的有效性。
本发明授权一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法在权利要求书中公布了:1.一种风力机齿轮系统多目标参数优化方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,选择风力机齿轮系统高速级为优化对象,并柔性化风力机齿轮系统平行轴斜齿轮系统以建立刚柔耦合的动力学模型; 步骤2,建立风力机齿轮系统优化数学模型,该模型的目标函数为齿轮副总重合度和改进的体积公式; 以齿轮副总重合度和体积为优化目标的数学模型,公式为: 式中,mn为法向模数,z1、z2为小齿轮和大齿轮的齿数,b为齿宽,i为传动比,β为螺旋角,Vj为斜齿轮级考虑间隙体积,αt1、αt2为小齿轮和大齿轮齿顶圆端面,α′t为齿轮端面啮合角; 体积为优化目标的计算中,计算斜齿轮体积时考虑齿轮间隙的体积,方法如下: 斜齿轮的螺旋角为β,半径为r的截面圆投影在螺旋方向为椭圆,其方程为: 式中,x为截面圆的横坐标,y为截面圆的纵坐标; 所截单个齿宽弧长为: 式中,θ为弧长积分的微分符号,为轮齿的任意截面弧长夹角看; 可由分度圆处特征求得,以分度圆处截面为界限,轮齿任意截面处的弧长夹角构造公式为: 式中,r为任意截面圆半径,r0为分度圆半径,为分度圆处单齿弧度; 则斜齿轮间隙体积为: Vj=Sihlz8 式中,h为间隙高度,Si为任意截面弧长,l为轮齿的长度,z为齿轮齿数; 其中, h=hf-ha 式中,hf为齿根高,ha为齿顶高; 步骤3,根据优化数学模型变量上下限的变化范围,并结合齿轮相关的约束条件,随机产生一代初始种群,并通过优化数学模型计算目标函数值,代入改进的多目标遗传算法中求解;具体包括: 1在优化变量的取值范围内,初始化种群P0; 2对种群P0进行快速非支配排序和拥挤度计算;当该种群为第一代初始种群时,将该种群作为后代循环的初始化种群,非支配等级irank以及拥挤距离id,若满足irank≤jrank并且id>jd,则表示个体i优于j;通过disk的大小决定个体的多样性,拥挤度距离公式为: 式中,为对目标排序后原有拥挤度计算式,N为种群大小,为个体i的目标均值,和表示为个体i前后的目标值,和表示个体的最大值和最小值,表示个体i目标值的求和基准表达式; 3采用选择、交叉、变异的进化方式得到子种群,并构建原种群数两倍的新种群; 4对重新构建的种群进行快速非支配排序和拥挤度计算,利用已经计算出的拥挤距离和序列值一起为种群修剪做准备; 5采用精英保留策略修剪种群为原来的规模,通过引入α衰减因子,增加种群的多样性并扩大了修剪种群里排序的序列值规模;其精英保留策略为: 式中,p为前端序列保留个体率,α为衰减因子; 6判断是否达到循环次数a,若未达到转至步骤3,直到达到设置的循环次数a为止,输出最优解。
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