基于微分进化算法的非对称弧齿锥齿轮约束多目标优化

钱学毅，迟建华，吴 双

（1.武夷学院电子工程系，福建 武夷山 354300；2.大连开发区大开产业发展研究中心，辽宁 大连 116600；3.浙江经贸职业技术学院应用工程系，浙江 杭州 310018）

对弧齿锥齿轮传动进行约束多目标优化设计是提高产品设计质量、缩短产品设计周期、提升产品市场竞争力的有效手段。传统的格利森制弧齿锥齿轮是按照齿面两侧具有相同啮合性能的原则进行对称设计。但在工程实践中，大部分传动装置如汽车等正转一侧齿面的使用率大大高于另一侧。因此，为充分利用材料，研究弧齿锥齿轮强度的非对称设计（在反转齿面用一个小的压力角、在正转齿面使用一个较大的压力角）即可以提高齿轮的齿根弯曲强度、齿面接触强度和胶合强度又可以有效地避免齿顶过分变尖的现象，具有工程实用意义。文献[1-2]提出了设计双压力角非对称齿廓齿轮的思想，用以在发挥大压力角优点的同时又可避开轮齿两侧压力角同时增大会导致齿顶强度和柔度下降，抗冲击能力降低，加载时容易崩齿等缺点。文献[3]提出了在准双曲面齿轮轮坯设计中，摒弃强度的对称设计，修正正转用齿面的压力角，以增加正转用齿面的强度，减少齿根拉应力。

本文在上述设计思想的基础上，根据齿轮啮合原理和现代摩擦学理论，建立了以弧齿锥齿轮传动齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间夹角的余切值最小、传动总体积最小和齿面诱导法曲率主值最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型。……