(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 202111332327.5 (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 杨龙　栾圣罡　尹逊民　薛驰　 韩冰　刘更　杨小辉　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种用于船舶多级传动的等强度传动比分 配方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种用 于船舶多级 传动的等强度传动比分配方法， 包括以下步骤： 确定工作条件； 建立含有不等式约束的非线性规 划问题数学模 型； 将上述建立的模 型代入二次规 划算法， 输出优化连续解； 对求得的部分优化连 续解整型处理， 得到多组混合离散变量， 代入目 标函数进行比较， 输出优化结果； 改变算法输入 条件， 重复上述步骤， 存储优化结果； 确定齿轮系 统中两条需进行传动比分配、 且有重合齿轮对的 传动路径， 分别对其应用该传动比分配方法， 筛 选上步中最符合要求的一组优化结果输出。 本发 明提高了圆柱齿轮传动系统的设计效率， 改善了 系统中各级齿轮接触强度波动大的现象， 有效提 高齿轮寿 命， 延长齿轮传动系统的使用时间。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 114036673 A 2022.02.11 CN 114036673 A 1.一种用于船舶多 级传动的等强度传动比分配方法， 其特 征是： (1)确定工作条件； (2)建立含有不 等式约束的非线性 规划问题数 学模型； (3)将上述建立的模型代入二次规划算法， 输出优化连续 解； (4)对求得的部分优化连续解整型处理， 得到多组混合离散变量， 代入目标函数进行比 较， 输出优化结果； (5)改变算法输入条件， 重复步骤(3)、 步骤(4)， 存 储优化结果； (6)确定齿轮系统中两条需进行传动比分配、 且有重合齿轮对的传动路径， 分别对其应 用该传动比分配方法， 筛 选步骤(5)中最符合要求的一组优化结果输出。 2.根据权利要求1所述的一种用于船舶多级传动的等强度传动比分配方法， 其特征是： 步骤(1)具体为： 确定齿轮传动系统设计参数和工作要求， 设计参数包括： 输入轴传递功率P 和输入转速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 方差最小的多 级圆柱齿轮传动系统。 3.根据权利要求1所述的一种用于船舶多级传动的等强度传动比分配方法， 其特征是： 步骤(2)具体为： a、 目标函数 等强度设计的目标， 即系统中所有齿轮接触强度计算安全系数方差最小， 则目标函数 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； b、 设计变量 目标函数涉及的变量有zj1、 uj、 mnj， 设计变量可取为x＝[z11,u1,mn1,z21,u2,mn2,...,zj1, uj,mnj]＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6,...,x3i‑2,x3i‑1,x3i]权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114036673 A 2c、 约束条件 多级圆柱齿轮传动系统设计的约束条件包括： 各级齿轮接触强度约束条件、 上级大齿 轮与下级轴的不发生干涉约束条件、 各变量的边界条件、 总传动比与预期总传动的误差约 束； j级齿轮接触强度约束条件： 式中： [σH]为齿轮的许用接触 应力； 不干涉条件： 式中： mn(j‑1)为(j‑1)级法向模数， z(j‑1)1为(j‑1)级小齿轮齿数， uj‑1为(j‑1)级传动比， 为齿顶高系数， s为 不发生干涉的最小间隙余 量； 传动比与预期总传动的误差约束： 各变量的边界条件： c(x)＝xk‑xmax≤0k＝(1,2,3,. ..,3i) c(x)＝xmin‑xk≤0k＝(1,2,3,. ..,3i)。 4.根据权利要求1所述的一种用于船舶多级传动的等强度传动比分配方法， 其特征是： 步骤(3)具体为： 模型为非线性约束问题， 如下： min f(x) 5.根据权利要求1所述的一种用于船舶多级传动的等强度传动比分配方法， 其特征是： 步骤(4)具体为： 设有i级圆柱齿轮传动系统， 设计变量一共有3i个， 即有3i维优化问题， 步骤(4)求得3i权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114036673 A 3