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龍圖騰網(wǎng)獲悉大連理工大學(xué)申請(qǐng)的專利一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115270594B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210615526.5，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/27；該發(fā)明授權(quán)一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是由馬雅麗;王廣建;陳顯久;趙永生;陳志;李勝甲設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-06-01向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明提供了一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬于齒輪傳動(dòng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法首先構(gòu)建齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元，其次依據(jù)基本結(jié)構(gòu)單元連接關(guān)系描述空間位姿，然后建立軸系力學(xué)模型，接下來建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局模型及其優(yōu)化模型，最后基于NSGA?Ⅱ遺傳算法對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。該方法可以有效解決各類型多級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題。

本發(fā)明授權(quán)一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局方案多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法具體步驟如下： 步驟1，構(gòu)建齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元； 將齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中各類齒輪及軸的實(shí)體結(jié)構(gòu)映射為圓柱體模型，按照連接關(guān)系，將一級(jí)齒輪傳動(dòng)中齒輪及軸的映射圓柱體模型組裝為該齒輪傳動(dòng)的映射結(jié)構(gòu)，所述映射結(jié)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元；其中，圓柱體模型的尺寸參數(shù)與連接參數(shù)為基本結(jié)構(gòu)單元的基本屬性；根據(jù)不同類型的齒輪副構(gòu)建不同類型的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元； 步驟2，依據(jù)基本結(jié)構(gòu)單元連接關(guān)系描述空間位姿； 基本結(jié)構(gòu)單元連接關(guān)系包括三種，第一種是串聯(lián)連接關(guān)系，即將前一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元的輸出構(gòu)件串接在后一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元的輸入構(gòu)件；第二種是并聯(lián)連接關(guān)系，即將前一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元同時(shí)與多個(gè)下一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元連接或多個(gè)前一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元同時(shí)與后一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元連接；第三種是閉環(huán)連接關(guān)系，可認(rèn)為是將兩種并聯(lián)連接關(guān)系組合在一起；依據(jù)不同的基本結(jié)構(gòu)單元連接關(guān)系，采用齊次坐標(biāo)變換描述基本結(jié)構(gòu)單元的空間位姿； 步驟3，建立軸系力學(xué)模型； 步驟3.1，求解基本單元結(jié)構(gòu)的投影長方體Cub：將基本結(jié)構(gòu)單元中的圓柱體模型向全局坐標(biāo)系的x，y，z坐標(biāo)軸方向投影，獲得圓柱體投影的最小值和最大值；然后求得所有圓柱體在x，y，z軸上投影的最小值和最大值，最后在x，y，z軸投影的最小值和最大值上分別減少和增加ΔS的安全距離，從而求得長方體Cub； 步驟3.2，延伸連接軸至長方體Cub的平面處并求解軸系支點(diǎn)：選取任意軸上兩點(diǎn)P1、P2，分別尋找與P2P1和P1P2同向的長方體Cub的平面，分別向P2P1和P1P2兩個(gè)方向延長軸至平面，分別得交點(diǎn)P11、P22坐標(biāo)，即為所選取軸的支點(diǎn)坐標(biāo)； 步驟3.3，進(jìn)行基本結(jié)構(gòu)單元力學(xué)分析； 步驟3.4，建立軸系力學(xué)模型：首先以軸系前一級(jí)基本結(jié)構(gòu)單元中與軸相連齒輪的幾何中心點(diǎn)為原點(diǎn)建立局部直角坐標(biāo)系o-xyz，x沿軸線方向；其次，將軸支承處受力分解為沿徑向方向和軸向方向，分別建立軸系支承處徑向力力學(xué)模型和軸向力力學(xué)模型；其中軸系支承處軸向力力學(xué)模型分為三種情況：第一種情況兩端游動(dòng)的支承方式；第二種情況單支點(diǎn)雙向固定的支承方式；第三種情況雙支點(diǎn)單向固定的支承方式；最后，獲得每根軸系支承處x、y、z三個(gè)方向的支承力，完成軸系力學(xué)模型的構(gòu)建； 步驟4，建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局模型及其優(yōu)化模型； 首先，根據(jù)傳動(dòng)方案，將相應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)單元組裝為完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)利用基本結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部設(shè)計(jì)參數(shù)與基本結(jié)構(gòu)單元之間的連接參數(shù)描述齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，以此形成齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局模型； 其次，定義齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局模型中的優(yōu)化變量、優(yōu)化目標(biāo)、約束條件； 步驟5，基于NSGA-II遺傳算法進(jìn)行齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)空間布局多目標(biāo)優(yōu)化； 將步驟四種建立的優(yōu)化變量、優(yōu)化目標(biāo)、約束條件代入到NSGA-II遺傳算法中求解，算法的求解過程如下： 步驟5.1，產(chǎn)生初始種群P0； 步驟5.2，對(duì)種群P0進(jìn)行快速非支配排序和擁擠度計(jì)算； 步驟5.3，通過進(jìn)化操作：選擇重組變異，得到子代種群Qt，并構(gòu)建新種群Rt＝Pt+Qt； 步驟5.4，對(duì)種群Rt進(jìn)行快速非支配排序和擁擠度計(jì)算； 步驟5.5，在種群Rt中選擇一定數(shù)目的個(gè)體計(jì)算其適應(yīng)度，選擇適應(yīng)度最高的個(gè)體進(jìn)入下一代種群； 步驟5.6，判斷種群規(guī)模是否達(dá)到N，若未達(dá)到則跳轉(zhuǎn)至5.5繼續(xù)迭代，直到種群規(guī)模達(dá)到N為止； 步驟5.7，判斷是否滿足終止條件，若未達(dá)到則跳轉(zhuǎn)至5.3繼續(xù)迭代，直達(dá)滿足終止條件；若達(dá)到則輸出最優(yōu)解。

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