控制式差动无级变速器优化设计

《控制式差动无级变速器优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、控制式差动无级变速器优化设计　　摘要：建立控制式差动无级变速器优化设计的数学模型，应用MATlab软件，对给定设计实例进行计算和分析，与原设计方案相比，新设计方案体积减小36%，优化效果显著。Abstract：Amathematicmodelofoptimaldesignoncontrolleddifferentialcontinuouslyvariabletransmissionwasestablishedandcomputationandanalysiswerecarriedoutonlivi

2、ngexample.Comparedwiththeoriginaldesignscheme，thevolumeofnewdesignschemeisreducedby36%，sotheeffectofoptimizationissignificant.关键词：控制式差动无级变速器；目标函数；优化设计Keywords：controlleddifferentialcontinuouslyvariabletransmission；objectivefunction；optimaldesign中图分类号：

3、TH132.46文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）26-0048-020引言8控制式差动无级变速器是由基本型无级变速器对差动轮系进行封闭而成的一种组合式无级变速传动装置。通过选取装置内不同的传动参数，可以实现精密调速并扩大基本型无级变速器承载能力，或者扩大基本型无级变速器的调速范围，甚至实现过零调速，因而具有广泛的应用前景[1]。本文对一种控制式差动无级变速器进行优化设计，以期得到系统中各部件几何参数的最佳组合。1目标函数的建立目标函数是以设计变量表示设计所要追求的某种性能的解

4、析表达式，用来评价设计方案的优劣程度。按照规范化的形式，都把优化问题归结为求目标函数的极小问题。即目标函数越小，设计方案越优[2]。控制式差动无级变速器优化设计追求的指标为：变速器的体积最小重量最轻。控制式差动无级变速器由基本型无级变速器和差动轮系并联组合而成，所以变速器的总体积主要取决于基本型无级变速器和差动轮系的体积。由于图1所示的基本型无级变速器宽V带无级变速器，通过查取选用，不予设计，故取差动轮系的体积V2及定轴齿轮副的体积V3之和作为目标函数[3-4]，即V=V2+V3，其中有：V■=V

5、■+n■V■=■m■z■■b+■n■m■z■■b=■m■b（z■■+n■z■■）8V■=V■■+V■■=■m■■b■（z■■+z■■+z■■）+■m■■b■（z■■+z■■）分析可得，影响目标函数的参数为：m，b，za，zb，z1，z2，z3，z4，z5，m1，m2，b2，b1，iB，iA。当i■■根据机构初选，且z2=z1；z3=iBz1；z4=iAz5；p=zb/za；zc=（zb-za）/2，此时，应列入设计变量如下：X=[za，b，m，z1，b1，m1，z5，b2，m2，zb，iB，iA，

6、np]T=[x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，x9，x10，x11，x12，x13]T于是，目标函数为：f（x）=V■+V■=■m■b（z■■+n■z■■）+■m■■b■（z■■+z■■+z■■）+■m■■b■（z■■+z■■）=■m■z■■b4+n■（p-1）■+πm■■z■■b■（2+i■■）+m■■z■■b■（1+i■■）4=0.0625πx■■x■■x■4+x■（x■x■-1）■+0.25πx■■x■■x■（2+x■■）+x■■x■■x■（1+x■■）式中：za——差动轮系中

7、心轮a的齿数；zb——差动轮系内齿圈b的齿数；z1～z5——两定轴齿轮副的各个齿轮齿数；8m、m1、m2——差动轮系及各定轴齿轮的模数；b、b1、b2——差动轮系及各定轴齿轮的齿宽；iB、iA——两定轴齿轮副传动的传动比；np——差动轮系中行星轮的个数；p——行星轮的特性参数。2约束条件的确立在控制式差动无级变速器的传动中，根据轮系的结构、齿轮的几何尺寸和强度要求，列出以下约束条件[5]。2.1保证中心轮及定轴齿轮传动不发生根切，得：g1（x）=17-x1？燮0g2（x）=17-x4？燮0g3（x

8、）=17-x7？燮02.2模数限制条件m？叟1.5mm，得g4（x）=1.5-x3？燮0g5（x）=1.5-x6？燮0g6（x）=1.5-x9？燮02.3齿宽限制条件5m？燮b？燮17m，得：g7（x）=x2-17x3？燮0g8（x）=5x3-x2？燮0g9（x）=x5-17x6？燮0g10（x）=5x6-x5？燮0g11（x）=x8-17x9？燮08g12（x）=5x9-x8？燮02.4根据行星轮的相邻条件，得：g13（x）=（x10-x1）[1-sin（π/3）]/2-x1si