一种回转支承动态性能的多变量多目标优化方法

技术特征：
1.一种回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：在adams软件中建立全参数化回转支承动力学模型；步骤2：结合实际工况对回转支承各零部件进行相应约束及接触设置，并通过冲击函数法impact计算动态接触力；步骤3：计算沟道曲率半径、保持架兜孔孔径、初始接触角、轮齿变位系数的单因素下滚动体与滚道间的接触力、齿轮啮合力、内齿圈质心径向和轴向振动位移动态性能的变化趋势；步骤4：采用实验设计doe方法对回转支承沟道曲率半径、保持架兜孔孔径、初始接触角、轮齿变位系数的关键设计参数进行全因子实验设计，基于线性加权法，利用不同统一量纲法和权系数法构造设计新的目标函数，对回转支承动态性能进行多变量多目标优化，获得优化后的组合设计参数结果。2.根据权利要求1所述的回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤为：利用adams自带齿轮模块对主动齿轮、内齿圈进行齿数、模数、节圆、齿顶高、齿变位系数的结构参数进行参数化定义与三维建模，结合回转支承的结构参数依次对内外圈四条虚拟滚道的直径的沟道曲率半径、滚动体直径和个数、保持架的内外直径、兜孔直径和个数结构参数进行定义与三维建模，根据回转支承的结构参数和材料参数，对全部滚动体与内外套圈四条滚道的接触参数进行参数化定义，最后对齿轮、内外齿圈、保持架、滚动体进行装配，完成回转支承全参数化动力学建模。3.根据权利要求1所述的回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，其特征在于：所述步骤2的具体操作步骤为：2.1)用连杆近似代替电机、同步带传动机构及减速器，对回转支承中各零部件添加相应约束，将外圈与大地、四条虚拟滚道以固定副的方式连接，将连杆与大地以固定副的方式连接，将连杆与保持架、小齿轮以转动副的方式连接，将内齿圈与齿圈、虚拟滚道以固定副的方式连接；再对回转支承进行相应的接触设置，具体接触为全部滚动体与虚拟滚道、保持架接触，一对内啮合齿轮接触；2.2)采用冲击函数法impact计算接触力：运用公式：f
n
＝kδ
e
cv，式中的f
n
为法向接触力；k为刚度系数；δ为接触点法向穿透力；e为刚性力指数；c为阻尼系数；v为接触点法向相对速度。4.根据权利要求1所述的回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，其特征在于：步骤3的具体操作步骤如下：3.1)选取沟道曲率半径、保持架兜孔孔径、初始接触角、轮齿变位系数为关键设计参数，分别记为dv_1、dv_2、dv_3、dv_4，并分别均匀取四个离散量；3.2)利用adams计算齿轮间啮合力f1(x)、滚动体与滚道接触力f2(x)、内齿圈质心轴向振动位移f3(x)、内齿圈质心径向位移f4(x)，后获得单因素关键设计参数影响下回转支承动力学的变化趋势。5.根据权利要求1所述的回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，其特征在于：步骤4的具体操作步骤如下：4.1)建立多目标优化数学模型，其公式：式中：t(x)＝[f1(x)，f2(x)
…
，f
i
(x)]
t
称为向量目标函数；f
i
(x)为子目标函数；s为设计变量离散集，并创建目标函数：式中：f
i
′
(x)为各子目标函数f
i
(x)经过统一量纲处理后的无量纲子目标函数；w
i
为各无量纲子目标函数f
i
′
(x)的权系数；4.2)进行统一量纲处理：均值化处理法：式中为子目标函数f
i
(x)的平均值；极小值化处理法：式中:min为子目标函数f
i
(x)值域中的最小值；4.3)通过排序法、熵值法及变异系数法选取权系数w
i
；排序法：根据i个无量纲子目标函数的极小点，引入离差和均差，通过离差和均差来确定各无量纲子目标的权重；熵值法：通过提取各子目标函数的信息熵，实现对子目标函数的赋权；变异系数法：利用离散程度去判断子目标函数的贡献程度，计算各子目标函数的绝对和相对变异程度，后求取各子目标函数的变异系数并归一处理，得到变异系数权重；4.4)运用adans/view中的实验设计doe功能，对模型进行全因子试验设计，在dv_1～dv_4各均匀取四个值，获得系列不同组合参数下的回转支承动态性能，基于结果，采用线性加权法求解多目标优化，公式：式中：f
i
(x),(i＝1,2,
…
n)为每个子目标函数；最终获得回转支承动态性能的最优参数组合。

技术总结
本发明公开了一种回转支承动态性能的多变量多目标优化方法，属于回转支承技术领域。本发明利用ADAMS建立回转支承的全参数化动力学模型，采用实验设计(DOE)方法，对回转支承的沟道曲率半径、保持架兜孔孔径、初始接触角、轮齿变位系数等关键设计参数进行全因子实验设计，计算分析在关键设计参数的单因素影响下回转支承动力学特性的变化趋势。基于线性加权法，利用不同统一量纲法和权系数法构造设计新的目标函数，提出回转支承产品动态性能的多变量多目标优化设计方法，生成最优设计参数。本发明节省了大量的产品开发时间和人力，成本低廉，精度高，对于研发高性能回转支承产品具有重要的实用价值。重要的实用价值。重要的实用价值。


技术研发人员：曹望城 姚廷强
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/6/7