CN109271715A - 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法 - Google Patents

一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109271715A
CN109271715A CN201811122386.8A CN201811122386A CN109271715A CN 109271715 A CN109271715 A CN 109271715A CN 201811122386 A CN201811122386 A CN 201811122386A CN 109271715 A CN109271715 A CN 109271715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
file
flexbile gear
optimization
gear
ansys
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811122386.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109271715B (zh
Inventor
赵永胜
陈硕
刘志峰
杨聪彬
胡秋实
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201811122386.8A priority Critical patent/CN109271715B/zh
Publication of CN109271715A publication Critical patent/CN109271715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109271715B publication Critical patent/CN109271715B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，采用梯度下降优化算法对谐波减速器柔轮的关键结构参数进行优化，本方法使用Solidworks对柔轮进行精确建模，建立带齿的柔轮参数化模型；创建.vbs文件，将建立的柔轮参数化模型导出为.igs文件进行ANSYS有限元的分析，提取有限元仿真中的最大应力，采用isight集成Solidworks、ANSYS和MATLAB对柔轮的优化参数、优化目标和约束进行定义，基于梯度下降优化算法对柔轮进行结构优化，最终得到了以柔轮体积最小，寿命达到额定寿命的柔轮结构参数。本发明使用的优化算法大大降低了优化迭代次数，考虑柔轮轮齿对谐波减速器应力和寿命的影响，建立了和实际工作情况相符的带齿的柔轮参数模型。

Description

一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法
技术领域
本发明涉及一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，利用isight集成三维建模软件SolidWorks、有限元分析软件ansys和MATLAB软件使用梯度下降优化算法对谐波减速器柔轮进行结构参数优化。
背景技术
谐波齿轮传动是一种依靠柔性齿轮的弹性变形来实现力和运动传递的新型传动方式，一般由波发生器、刚轮和柔轮三个元件组成。谐波齿轮传动具有传动比大、体积小，重量轻，输出力矩大，同轴线，回差小，定位精确，效率高，运动平稳等优点，机器人和航空航天对减速器体积更小、质量更轻的实际应用需求使谐波减速器向更短的轴向尺寸上发展，小体积柔轮谐波减速器成为当今谐波减速器技术的发展趋势之一，本发明提出一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构优化方法，以柔轮体积最小为目标对柔轮进行结构参数优化。
由于谐波减速器柔轮和刚轮是小模数齿轮且齿形较复杂，目前，主要是通过简化柔轮来对柔轮应力进行计算，通过添加轮齿啮合系数来考虑轮齿啮合力，利用理论计算公式对柔轮进行优化研究。但是这种优化方法对柔轮进行了简化，所以这种方法不能真实的反映柔轮实际的工作状态和受力情况，导致优化结果的本鞥和实际情况很好的吻合，准确性无法得到很好的保证，优化结果的可靠性有待提高。
发明内容
针对现有柔轮结构优化方法的缺陷，本发明的目的是提出一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，本发明基于梯度下降优化算法(LSGRG)，基于isight软件平台集成三维建模软件SolidWorks、有限元分析软件ansys和数值计算软件MATLAB，对谐波减速器柔轮的关键结构参数进行集成优化，利用SolidWorks三维建模软件建立精确地柔轮、刚轮、波发生器参数化模型，本模型中的柔轮、刚轮具有精确参数的齿形，通过使用ANSYS仿真软件真实模拟柔轮在波发生器预装配和与刚轮啮合过程中的变形和应力情况，通过分析结果，以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的扭转刚度为约束条件进行优化。本发明消除了由于简化柔轮模型带来的计算误差，更加真实地模拟减速器的工作状态，提高柔轮结构参数优化的准确性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，本方法的具体步骤如下：
步骤一：使用SolidWorks软件建立谐波减速器关键部件刚轮、柔轮和波发生器的三维模型，为了更加符合谐波减速的实际工作情况，得出更加准确的仿真结果，增加优化结果的可靠性，建立带有精确渐开线齿廓的柔轮和刚轮优化模型，对建立的刚轮、柔轮、波发生器在SolidWorks软件中进行参数化处理，建立参数化三维模型，参数化的主要参数有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。
步骤二：建立SolidWorks的.vbs文件，在文件中输入模型参数化处理的命令，对柔轮结构参数进行命名并赋予其优化的初始数值，最后生成ANSYS仿真分析所需要的.igs模型文件。
步骤三：运行步骤二所建立SolidWorks的.vbs文件，生成.igs模型文件，编写ANSYS命令流，通过命令流将.igs文件导入到ANSYS仿真软件中，对柔轮、刚轮和波发生器施加约束和载荷、设置接触对，对柔轮、刚轮、波发生器进行接触仿真分析，进行求解设置，输出柔轮在波发生器和刚轮共同作用下所产生的最大应力，并将分析结果输出到已经建立好的out.txt文件中。生成.lgwANSYS命令流文件。
步骤四：书写批处理文件，生成.bat文件，通过批处理文件，运行ANSYS软件，读取.lgw命令流文件自动执行命令流中的分析命令，生成out.txt文件。
步骤五：建立MATLAB文件，在MATLAB文件中书写柔轮结构参数优化的约束函数和目标函数。本方法考虑柔轮的工作环境和使用过程中所遇到的问题，以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的弯曲刚度为约束条件进行优化。柔轮体积V的目标函数表达式为：
其中h为柔轮轮齿的全齿高，取h＝0.5mm。
h1为柔轮杯底凸缘的厚度，取h1＝2mm。
所以关于柔轮体积V的目标函数简化为：
约束函数为：
D——柔轮的弯曲刚度；
E——弹性模量，MPa；
δ1——柔轮齿圈壁厚，mm；
ν——泊松比；
L——柔轮筒长，mm；
对柔轮进行疲劳寿命分析绘制出S-N曲线，得到在保证谐波减速器产品额定寿命的条件下的最大应力，以此最大应力为参数优化的另一个约束条件。
步骤六：使用isight软件集成SolidWorks、ANSYS和MATLAB软件，其映射关系如图2所示，
(1)首先将.vbs文件添加到SolidWorks组件中，以.vbs文件为输入文件，通过运行.vbs文件生成输出文件，定义文件中的结构参数，作为优化的输入参数，输出文件为柔轮、刚轮和波发生器的装配体模型文件，其格式为.igs格式，添加SolidWorks批处理文件到ANSYS组件中。
(2)将.lgwAPDL文件添加到ANSYS组件中，作为ANSYS组件的输入文件，添加out.txt文件为ANSYS组件的输出文件，添加并定义文件中的输出参数，输出参数为最大等效应力S。同时添加ANSYS批处理文件到ANSYS组件中。
(3)将.m文件作为命令文件添加到MATLAB组件中，.m文件中书写了柔轮优化的约束条件和目标函数，.m文件中的变量为柔轮的优化参数，优化参数主要有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。
步骤七：在优化组件(optimization)中选取优化算法，为提高计算速度，减少迭代的次数，采用梯度下降优化算法(LSGRG)对谐波减速器柔轮的关键结构参数进行优化；设置优化变量的参数范围，主要的优化变量为谐波减速器柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。，然后对优化约束条件和优化目标进行设置，以谐波减速器达到额定寿命时的应力S为最大应力和柔轮的扭转刚度为约束条件，以柔轮体积最小为优化目标进行优化。
采用的梯度下降优化方法寻优过程为：按照一定的方向，以一定的步长，一步一步的接近优化点的过程，如何确定搜索方向、如何确定步长、以及如何制定收敛判别条件。具体而言，首先选定初始点X(0)，按某个方向S(0)，以初选步长a(0)寻找一个新点X(1)，使函数值f下降，并重复这一过程，直到获得最优解X*，即：X(k+1)＝X(k)+a(k)s(k)确定序列。
f(x1)＞f(x2)＞…＞f(xk)＞f(xk+1)…满足。
直到。
LSGRG是基于GRG的一种优化算法，能够处理等式和不等式约束，对于不等式约束，构造新的优化问题如下：
最小化F(X)；
满足：
gi(X)+Xj+n＝0(j＝1,…,m)
hk(X)＝0(k＝1,…,l)
XLi＜Xi＜XUi(i＝1,…,n)
Xj+n＞0(j＝1,…,m)
n是设计变量的数量，m是不等约束的数量，而k是等式约束的数量。前面的算法需要加上m个非负松弛变量，每个不等约束一个，所以总共是n+m个设计变量。
1、假定开始等式约束是可行的，对于判定变量的任何改变，等式约束都必须保持可行性。从这个需求出发，GRG算法一开始就寻找一个判定变量的搜索方向，然后，对于在这个搜索方向上的每一个将要做的移动，更新判定变量的向量使得约束仍然可行。
2、如果起始设计不可行，那么第一步就是要获得一个其后能一直保持可行性的可行点。这被称为用LSGRG2优化的第一个阶段。第二阶段从一个可行方案开始，这个可行方案或者是由第一阶段找到的，或者是用户提供的一个可行方案，然后优化用户提供的目标函数。它将产生一个可行点的序列，这个序列的目标值一般来讲比开始更好。
本发明的优化方法与现有柔轮优化方法相比较，具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明方法利用SolidWorks三维建模软件建立精确地柔轮、刚轮、波发生器参数化模型，模型中的柔轮、刚轮具有精确参数的齿形，通过使用ANSYS仿真软件真实模拟柔轮在波发生器预装配和与刚轮啮合过程中的变形和应力情况，通过分析结果，以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的扭转刚度为约束条件进行优化。本发明专利消除了由于简化柔轮模型带来的计算误差，更加真实地模拟减速器的工作状态，提高柔轮结构参数优化的准确性。本方法采用梯度下降法的优化算法，提高了优化的收敛速度。
附图说明
图1是谐波减速器柔轮的优化过程原理图。
图2是Isight集成SolidWorks、ANSYS、MATLAB优化***示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步说明。
如图1所示为本发明所提出的谐波减速器柔轮的优化过程原理图，建立谐波减速器柔轮、刚轮、波发生器参数化三维模型，生成.igs文件，通过ANSYSAPDL对参数化模型进行接触仿真分析，在SolidWorks组件中对优化进行输入设置，设置优化变量的范围，在ANSYS和MATLAB组件中对优化的约束条件和目标函数进行设置，使用Isight软件集成成SolidWorks、ANSYS、MATLAB采用梯度下降优化算法(LSGRG)进行柔轮的结构优化。最后得出满足约束条件和优化目标函数的柔轮结构参数。
一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，具体步骤如下：
步骤一：使用SolidWorks软件建立谐波减速器关键部件刚轮、柔轮和波发生器的三维模型，为了更加符合谐波减速的实际工作情况，得出更加准确的仿真结果，增加优化结果的可靠性，本发明建立带有精确渐开线齿廓的柔轮和刚轮优化模型，对建立的刚轮、柔轮、波发生器在SolidWorks软件中进行参数化处理，建立参数化三维模型，参数化的主要参数有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。
步骤二：建立SolidWorks的.vbs文件，在文件中输入模型参数化处理的命令，对柔轮结构参数进行命名并赋予其优化的初始数值，最后生成ANSYS仿真分析所需要的.igs模型文件。
步骤三：运行步骤二所建立的.vbs文件，生成.igs模型文件，编写ANSYS命令流，通过命令流将.igs文件导入到ANSYS仿真软件中，对柔轮、刚轮和波发生器施加约束和载荷、设置接触对，对柔轮、刚轮、波发生器进行接触仿真分析，进行求解设置，输出柔轮在波发生器和刚轮共同作用下所产生的最大应力，并将分析结果输出到已经建立好的out.txt文件中。生成.lgwANSYS命令流文件。
步骤四：书写批处理文件，生成.bat文件，通过批处理文件，运行ANSYS软件，读取.lgw命令流文件自动执行命令流中的分析命令，生成out.txt文件。
步骤五：建立MATLAB文件，在MATLAB文件中书写柔轮结构参数优化的约束函数和目标函数。本发明专利考虑柔轮的工作环境和使用过程中所遇到的问题，主要以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的弯曲刚度为约束条件进行优化。目标函数的表达式为：
其中h为柔轮轮齿的全齿高，本发明中取h＝0.5mm,
h1为柔轮杯底凸缘的厚度，本发明中取h1＝2mm。
所以关于柔轮体积的V的目标函数可以简化为：
约束函数为：
D——柔轮的弯曲刚度；
E——弹性模量，MPa；
δ1——柔轮齿圈壁厚，mm；
ν——泊松比；
L——柔轮筒长，mm；
对柔轮进行疲劳寿命分析绘制出S-N曲线，得到在保证谐波减速器产品额定寿命的条件下的最大应力,以此最大应为参数优化的另一个约束条件。
步骤六：使用isight软件集成SolidWorks、ANSYS和MATLAB软件，其映射关系如图2所示，
(1)首先将.vbs文件添加到SolidWorks组件中，以.vbs文件为输入文件，通过运行.vbs文件生成输出文件，定义文件中的结构参数，作为优化的输入参数，输出文件为柔轮、刚轮和波发生器的装配体模型文件，其格式为.igs格式，添加SolidWorks批处理文件到ANSYS组件中。
(2)将.lgwAPDL文件添加到ANSYS组件中，作为ANSYS组件的输入文件，添加out.txt文件为ANSYS组件的输出文件，添加并定义文件中的输出参数，输出参数为最大等效应力S。同时添加ANSYS批处理文件到ANSYS组件中。
(3)将.m文件作为命令文件添加到MATLAB组件中，.m文件中书写了柔轮优化的约束条件和目标函数，.m文件中的变量为柔轮的优化参数，优化参数主要有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。
步骤七：在优化组件(optimization)中选取优化算法，为了提高计算速度，减少迭代的次数，本发明采用采用梯度下降优化算法(LSGRG)对谐波减速器柔轮的关键结构参数进行优化；设置优化变量的参数范围，主要的优化变量为谐波减速器柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。，然后对优化约束条件和优化目标进行设置，本发明以谐波减速器达到额定寿命时的应力S为最大应力和柔轮的扭转刚度为约束条件，以柔轮的体积最小为优化目标进行优化。
本发明采用的梯度下降优化方法寻优过程可以形象的表达为：按照一定的方向，以一定的步长，一步一步的接近优化点的过程，如何确定搜索方向、如何确定步长、以及如何制定收敛判别条件。具体而言，首先选定初始点X(0)，按某个方向S(0)，以初选步长a(0)寻找一个新点X(1)，使函数值f下降，并重复这一过程，直到获得最优解X*，即：X(k+1)＝X(k)+a(k)s(k)确定序列。
f(x1)＞f(x2)＞…＞f(xk)＞f(xk+1)…满足。
直到。
LSGRG是基于GRG的一种优化算法，能够处理等式和不等式约束，对于不等式约束，它构造新的优化问题如下：
最小化F(X)
满足：
gi(X)+Xj+n＝0(j＝1,…,m)
hk(X)＝0(k＝1,…,l)
XLi＜Xi＜XUi(i＝1,…,n)
Xj+n＞0(j＝1,…,m)
n是设计变量的数量，m是不等约束的数量，而k是等式约束的数量。前面的算法需要加上m个非负松弛变量，每个不等约束一个，所以总共是n+m个设计变量。
如图2所示，为谐波减速器柔轮结构优化搭建Isight集成SolidWorks、ANSYS、MATLAB优化***，设柔轮主要优化参数主要有柔轮的筒体长度L、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B。设置柔轮的优化变量范围为：筒长：10mm≤L≤30mm；0.5mm≤R1≤1.5mm；0.5mm≤R2≤1.5mm；0.2mm≤δ≤0.6mm；(0.05+δ)mm≤δ1≤(0.15+δ)mm；8mm≤B≤12mm。根据柔轮的疲劳寿命研究，得出柔轮的约束条件柔轮的最大等效应力S≤360MPa，且柔轮的弯曲刚度D达到最大，根据谐波减速器的工作环境设置优化的目标函数为柔轮的体积V最小。

Claims (2)

1.一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，其特征在于：本方法的具体步骤如下：
步骤一：使用SolidWorks软件建立谐波减速器关键部件刚轮、柔轮和波发生器的三维模型，为了更加符合谐波减速的实际工作情况，得出更加准确的仿真结果，增加优化结果的可靠性，建立带有精确渐开线齿廓的柔轮和刚轮优化模型，对建立的刚轮、柔轮、波发生器在SolidWorks软件中进行参数化处理，建立参数化三维模型，参数化的主要参数有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B；
步骤二：建立SolidWorks的.vbs文件，在文件中输入模型参数化处理的命令，对柔轮结构参数进行命名并赋予其优化的初始数值，最后生成ANSYS仿真分析所需要的.igs模型文件；
步骤三：运行步骤二所建立SolidWorks的.vbs文件，生成.igs模型文件，编写ANSYS命令流，通过命令流将.igs文件导入到ANSYS仿真软件中，对柔轮、刚轮和波发生器施加约束和载荷、设置接触对，对柔轮、刚轮、波发生器进行接触仿真分析，进行求解设置，输出柔轮在波发生器和刚轮共同作用下所产生的最大应力，并将分析结果输出到已经建立好的out.txt文件中；生成.lgw ANSYS命令流文件；
步骤四：书写批处理文件，生成.bat文件，通过批处理文件，运行ANSYS软件，读取.lgw命令流文件自动执行命令流中的分析命令，生成out.txt文件；
步骤五：建立MATLAB文件，在MATLAB文件中书写柔轮结构参数优化的约束函数和目标函数；本方法考虑柔轮的工作环境和使用过程中所遇到的问题，以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的弯曲刚度为约束条件进行优化；柔轮体积V的目标函数表达式为：
其中h为柔轮轮齿的全齿高，取h＝0.5mm；
h1为柔轮杯底凸缘的厚度，取h1＝2mm；
所以关于柔轮体积V的目标函数简化为：
约束函数为：
D——柔轮的弯曲刚度；
E——弹性模量，MPa；
δ1——柔轮齿圈壁厚，mm；
ν——泊松比；
L——柔轮筒长，mm；
对柔轮进行疲劳寿命分析绘制出S-N曲线，得到在保证谐波减速器产品额定寿命的条件下的最大应力，以此最大应力为参数优化的另一个约束条件；
步骤六：使用isight软件集成SolidWorks、ANSYS和MATLAB软件，
(1)首先将.vbs文件添加到SolidWorks组件中，以.vbs文件为输入文件，通过运行.vbs文件生成输出文件，定义文件中的结构参数，作为优化的输入参数，输出文件为柔轮、刚轮和波发生器的装配体模型文件，其格式为.igs格式，添加SolidWorks批处理文件到ANSYS组件中；
(2)将.lgwAPDL文件添加到ANSYS组件中，作为ANSYS组件的输入文件，添加out.txt文件为ANSYS组件的输出文件，添加并定义文件中的输出参数，输出参数为最大等效应力S；同时添加ANSYS批处理文件到ANSYS组件中；
(3)将.m文件作为命令文件添加到MATLAB组件中，.m文件中书写了柔轮优化的约束条件和目标函数，.m文件中的变量为柔轮的优化参数，优化参数主要有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B；
步骤七：在优化组件(optimization)中选取优化算法，为提高计算速度，减少迭代的次数，采用梯度下降优化算法(LSGRG)对谐波减速器柔轮的关键结构参数进行优化；设置优化变量的参数范围，主要的优化变量为谐波减速器柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B；，然后对优化约束条件和优化目标进行设置，以谐波减速器达到额定寿命时的应力S为最大应力和柔轮的扭转刚度为约束条件，以柔轮体积最小为优化目标进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，其特征在于：采用的梯度下降优化方法寻优过程为：按照一定的方向，以一定的步长，一步一步的接近优化点的过程，如何确定搜索方向、如何确定步长、以及如何制定收敛判别条件；具体而言，首先选定初始点X(0)，按某个方向S(0)，以初选步长a(0)寻找一个新点X(1)，使函数值f下降，并重复这一过程，直到获得最优解X*，即：X(k+1)＝X(k)+a(k)s(k)确定序列；
f(x1)＞f(x2)＞…＞f(xk)＞f(xk+1)…满足；
直到；
LSGRG是基于GRG的一种优化算法，能够处理等式和不等式约束，对于不等式约束，构造新的优化问题如下：
最小化F(X)；
满足：
gi(X)+Xj+n＝0(j＝1,…,m)
hk(X)＝0(k＝1,…,l)
XLi＜Xi＜XUi(i＝1,…,n)
Xj+n＞0(j＝1,…,m)
n是设计变量的数量，m是不等约束的数量，而k是等式约束的数量；前面的算法需要加上m个非负松弛变量，每个不等约束一个，所以总共是n+m个设计变量。
CN201811122386.8A 2018-09-26 2018-09-26 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法 Active CN109271715B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811122386.8A CN109271715B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811122386.8A CN109271715B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109271715A true CN109271715A (zh) 2019-01-25
CN109271715B CN109271715B (zh) 2023-04-14

Family

ID=65198450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811122386.8A Active CN109271715B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109271715B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109977521A (zh) * 2019-03-20 2019-07-05 江苏科技大学 一种谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法
CN110043631A (zh) * 2019-05-23 2019-07-23 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 一种变壁厚谐波减速器柔轮
CN110222354A (zh) * 2019-03-29 2019-09-10 深圳市同川科技有限公司 一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器
CN110285203A (zh) * 2019-06-12 2019-09-27 北京工业大学 一种谐波减速器多齿啮合载荷分布模型设计方法
CN110822056A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 北京工业大学 一种平面差齿啮合的短筒谐波减速器
CN110889178A (zh) * 2019-11-26 2020-03-17 北京工业大学 一种预测谐波减速器柔轮寿命的方法
CN113297771A (zh) * 2021-06-07 2021-08-24 四川大学 一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法
CN113361001A (zh) * 2021-04-27 2021-09-07 山东大学 一种联合有限元法和梯度法的太阳翼结构优化方法、设备及存储介质
CN114036800A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 天津大学 一种考虑多约束条件的空间网壳节点拓扑优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103353912A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 洛阳北川重工机械有限公司 内平动齿轮减速器外齿板的有限元分析方法
CN104965963A (zh) * 2015-07-31 2015-10-07 桂林电子科技大学 一种刚柔耦合模型的参数化建模方法
WO2017215621A1 (zh) * 2016-06-16 2017-12-21 南通慧幸智能科技有限公司 三维高刚性谐波减速器的齿型设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103353912A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 洛阳北川重工机械有限公司 内平动齿轮减速器外齿板的有限元分析方法
CN104965963A (zh) * 2015-07-31 2015-10-07 桂林电子科技大学 一种刚柔耦合模型的参数化建模方法
WO2017215621A1 (zh) * 2016-06-16 2017-12-21 南通慧幸智能科技有限公司 三维高刚性谐波减速器的齿型设计方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张超等: "基于ANSYS的谐波齿轮减速器疲劳寿命仿真分析", 《液压气动与密封》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109977521A (zh) * 2019-03-20 2019-07-05 江苏科技大学 一种谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法
CN109977521B (zh) * 2019-03-20 2023-02-03 江苏科技大学 一种谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法
CN110222354A (zh) * 2019-03-29 2019-09-10 深圳市同川科技有限公司 一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器
CN110222354B (zh) * 2019-03-29 2023-01-03 深圳市同川科技有限公司 一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器
CN110043631A (zh) * 2019-05-23 2019-07-23 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 一种变壁厚谐波减速器柔轮
CN110285203A (zh) * 2019-06-12 2019-09-27 北京工业大学 一种谐波减速器多齿啮合载荷分布模型设计方法
CN110822056A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 北京工业大学 一种平面差齿啮合的短筒谐波减速器
CN110889178A (zh) * 2019-11-26 2020-03-17 北京工业大学 一种预测谐波减速器柔轮寿命的方法
CN113361001A (zh) * 2021-04-27 2021-09-07 山东大学 一种联合有限元法和梯度法的太阳翼结构优化方法、设备及存储介质
CN113297771A (zh) * 2021-06-07 2021-08-24 四川大学 一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法
CN114036800A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 天津大学 一种考虑多约束条件的空间网壳节点拓扑优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109271715B (zh) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109271715A (zh) 一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法
CN109447241A (zh) 一种面向物联网领域的动态可重构卷积神经网络加速器架构
CN104715042B (zh) 基于本体的概念设计知识表示方法及知识管理***
JP2021509211A (ja) ランダムアイソジオメトリック解析に基づくブレードの高剛性の設計方法
CN106354954B (zh) 一种基于叠层基函数的三维力学模态仿真模拟方法
Aravena et al. A distributed asynchronous algorithm for the two-stage stochastic unit commitment problem
CN105929865A (zh) 一种直线伺服***机械谐振控制方法
CN110688614B (zh) 一种谐波减速器杯形柔轮多齿啮合复合应力求解方法
CN104239639B (zh) 一种简化变速器壳体拓扑优化模型参数修改的方法
CN112380650A (zh) 工作装置结构件设计方法
CN102927241A (zh) 具有外波发生器的谐波齿轮传动的配齿方法
CN109783918A (zh) 基于切换序贯采样模式的减速器优化设计实现方法
Ao et al. Optimization synthesis of hybrid six-bar mechanism with non-circular gear constraints
CN113297129A (zh) 一种储能***的soc计算方法及***
CN112612936A (zh) 一种基于对偶转换网络的多模态情感分类方法
CN1139896C (zh) 基于结构的神经网络建模与优化方法
CN108488354A (zh) 一种谐波减速器柔轮结构设计与优化方法
McCoy et al. A sixth order flow of plane curves with boundary conditions
CN115600637A (zh) 面向数据流神经网络加速器设计的架构自动优化方法
CN108614924A (zh) 一种谐波减速器柔轮结构设计
Bonnans et al. Parametric optimization of hybrid car engines
CN103761378B (zh) 一种导弹舱段径向连接结构轻质化设计***
US20220327258A1 (en) Efficient design and optimization algorithm framework of multi-scale porous structures
Tingting et al. Optimizing transplanting mechanism with planetary elliptic gears based on multi-body dynamic analysis and approximate models
Li et al. A new class of complementarity functions for symmetric cone complementarity problems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant