基于粒子群算法的零齿差内啮合机构优化
王世杰
杨喆
沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳 110870
摘要：[目的]针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题,提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法,并设计了相应的优化模型.[方法]分析了传统设计方法中零齿差机构变位系数的设计缺陷,明确了目标函数和约束条件,定义了设计变量.采用粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重线性递减策略提升粒子的局部与全局寻优能力,引入收缩因子并通过改进的速度更新迭代公式缩短收敛时间.以重合度和齿厚系数为优化目标函数,同时结合零齿差内啮合机构的齿轮约束条件建立了优化模型.[结果]为验证算法的稳定性,以用户输入的初始参数(内外齿轮模数为6,齿数为12,分度圆压力角为20°,外齿轮齿宽为30 mm,内齿轮齿宽为28 mm,偏心量范围为2.5～5 mm)进行优化分析.结果表明,通过改进PSO算法得到了径向变位系数和切向变位系数的最优解,即改进PSO算法显著提升了变位系数的优化效果.对比原始数据和优化结果,改进PSO算法的重合度提升了最高达26.2％,特别是在不同偏心量下,优化后的重合度均显著提高.[结论]通过对比改进前后的PSO算法,改进后的算法兼具全局收敛性与精确搜索能力,所得变位系数更加合理有效;优化后的齿厚系数更加平稳,显著降低了轮齿折断风险.最终优化后的变位系数不仅满足各项约束条件,且便于后续加工,提高了计算效率,显现出良好的设计效果.
关键词：零齿差内啮合变位系数重合度粒子群算法优化设计惯性权重收缩因子
分类号：TH16(机械制造工艺)TH132.4(机械零件及传动装置)
资助基金：辽宁省揭榜挂帅科技攻关项目(2021JH1/10400097)
论文发表日期：2025-01-24
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 61-66 )
英文信息