(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111331607.4 (22)申请日 2021.11.11 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七0三研 究所 地址 150078 黑龙江省哈尔滨市道里区洪 湖路35号 申请人 西北工业大 学 (72)发明人 栾圣罡　尹逊民　薛驰　韩冰　 刘更　杨小辉　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种改进的多级圆柱齿轮传动系统的传动 比分配方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种改进的多级圆 柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 包括以下步 骤： 确定工作条件； 确定目标函数； 确定各输入参 数的变化范围及分布形式， 并对离散型数据进行 整形化处理； 使用基于方差的全局敏感性分析方 法分析各输入参数灵敏度并确定设计变量， 简化 所需输入参数； 确定约束条件； 将上述建立的优 化模型代入序列二次规划算法， 输出优化连续 解； 对实际为离散数据的输出优化连续解整型离 散处理， 得到多组混合离散变量， 筛选出最优结 果并输出。 本发 明可进行任意级圆柱齿轮系统的 传动比分配， 相较于现有的二级、 三级等少级传 动比分配方法， 大大提高的圆柱齿轮传动系统的 设计效率。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 114036672 A 2022.02.11 CN 114036672 A 1.一种改进的多 级圆柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 其特 征是： (1)确定工作条件； (2)确定目标函数； (3)确定各输入参数的变化范围及分布形式， 并对离 散型数据进行整形化处 理； (4)使用基于方差的全局敏感性分析方法分析各输入参数灵敏度并确定设计变量， 简 化所需输入参数； (5)确定约束条件； (6)将上述建立的优化模型代入序列二次规划算法， 输出优化连续 解； (7)对实际为离散数据的输出优化连续解整型离散处理， 得到多组混合离散变量， 筛选 出最优结果并输出。 2.根据权利要求1所述的一种改进的多级圆柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 其特 征是： 步骤(1)具体为： 确定齿轮传动系统基本参数和工作要求， 基本参数包括： 输入轴传递 功率P、 输入转速n1、 总传动比Uz、 总级数i以及工作寿命H， 满足所有齿轮接触强度计算安全 系数方差最小， 且各齿轮满足齿轮接触强度要求的多 级圆柱齿轮传动系统。 3.根据权利要求1所述的一种改进的多级圆柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 其特 征是： 步骤(2)具体为： 等强度传动比分配方法的目标是设计变量使齿轮系统中各齿轮接触强度计算安全系 数的方差最小， 目标函数为： 式中,i为总级数， SHj为各级大小齿轮接触强度的计算安全系数， 为所有齿轮接触强 度的计算 安全系数的平均值， 且有： 式中， σHlim为试验齿轮的接触疲劳极限， ZNT为接触强度计算的寿命系数， ZL为润滑剂系 数， ZV为速度系数， ZR为粗糙度系数， ZW为工作硬 化系数， ZX为接触强度计 算的尺寸系数， ZH为 节点区域系数， ZE为弹性系数， Zε为重合度系数， Zβ为螺旋角系数， KA为使用系数， KV为动载系 数， KHβ为齿向载荷分布系数， KHα为齿间载荷分配系数， dj1为j级小齿轮齿数， bj为j级小齿轮 齿宽， Ftj为j级小齿轮端面内分度圆上的名义切向力， uj为j级传动比， 且有： 式中， mnj为j级法向模数， zj1为j级小齿轮齿数， Tj为j级所传递的转矩， 为齿宽系数。 4.根据权利要求1所述的一种改进的多级圆柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 其特 征是： 步骤(3)具体为： 影响目标函数的参数包括： 使用系数KA、 齿宽系数ψd、 齿轮精度、 润滑油运动粘度V40、 齿权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114036672 A 2轮硬度HBW、 泊松比v、 弹性模量E、 表 面粗糙度值RZ、 小齿轮腹板厚度与齿宽 之比bsb、 齿轮轮 缘厚度与法向模数之比msn、 齿轮中心至跨距中心的距离L、 齿轮轴承支撑点跨距S、 变位系 数x、 法向压力角 αn、 齿顶高系数 顶隙系数c*、 齿轮一周内同侧齿面的啮合次数k、 结构系 数k′、 试验齿轮的接触疲劳 极限、 齿轮材 料密度ρ 、 小 齿数Z1、 各级模数m、 传动比u； 将部分参数作为标准值输入目标函数， 确定 需要进行敏感性分析的参数的变化范围 以 及分布形式， 且 对离散型输入变量进行映射处 理。 5.根据权利要求4所述的一种改进的多级圆柱齿轮传动系统的传动比分配方法， 其特 征是： 分析参数对目标函数的敏感性的方法为： 分析模型为： 式中， SHj为各级大小齿轮接触强度计算安全系数， 为所有齿轮接触强度的计算安全 系数的平均值， xk(k＝1,2,3,. ..,n)为需要 进行敏感性分析的参数； 基于蒙特卡罗数值方法， 在各参数的取值范围内， 抽取随机值作为样本， 构成数字序 列， 随机生 成(N， 2n)随机数矩阵， n为需要进行敏感性分析的参数个数， 定义两个矩阵A和B， 分别包含一半的样本， N 为基础样本， N≥20 00， 定义一个矩阵Ci， 由B中除了第i列的其 他列组成， 第i列来自A中的第i列， 用样本矩阵A、 B和Ci中的每一组输入参数计算模型y输 出值， 得到3个N ×1维模型输出向 量： yA＝f(A),yB＝f(B), 计算一阶敏感性系数： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114036672 A 3