| 盛啸宇*,陈 锋**,李威霖**,刘 婷**,吕冰海*,赵文宏*.基于PSO 算法的斜齿轮NURBS 齿面重构研究[J].高技术通讯(中文),2023,33(5):519~527 |
| 基于PSO 算法的斜齿轮NURBS 齿面重构研究 |
| Research on NURBS tooth surface reconstruction of helical gear based on PSO algorithm |
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| DOI：10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2023. 05. 008 |
| 中文关键词: 非均匀有理B 样条(NURBS); 斜齿轮; 齿面重构; 法向投影距离; 粒子群优化(PSO) |
| 英文关键词: non-uniform rational B-splines (NURBS), helical gear, tooth surface reconstruction, normal projection distance, particle swarm optimization (PSO) |
| 基金项目: |
| 作者 | 单位 | | 盛啸宇* | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) | | 陈 锋** | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) | | 李威霖** | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) | | 刘 婷** | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) | | 吕冰海* | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) | | 赵文宏* | (?浙江工业大学机械工程学院 杭州310023)
(??浙江方圆检测集团股份有限公司浙江省市场监管新能源汽车驱动系统重点实验室 杭州310018) |
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| 中文摘要: |
| 斜齿轮被广泛应用于高速重载的传动系统中,需要通过齿轮接触分析(TCA) 以及齿轮承载接触分析(LTCA)进行强度校核。针对传统的齿轮接触分析所采用的有限元几何模型精度差的问题,提出了一种四阶斜齿轮齿面非均匀有理B 样条(NURBS)拟合方法,并对齿轮渐开线曲面控制点权重进行粒子群优化( PSO)。通过参数化方程生成斜齿轮齿面型值点以进行节点矢量以及齿面控制点的计算,并利用粒子群优化算法,将拟合点到理论曲面的法向投影距离的最大差值作为拟合误差,对构成齿轮的渐开线曲面控制点权重进行调整,实现更为精确的斜齿轮齿面重构拟合。在10 ×6 的网格控制点下,所生成的斜齿轮NURBS 渐开线齿面拟合误差为2.059 μm,优化后可以达到1.657 μm,满足齿廓总偏差2 级精度要求,可以为齿轮接触分析以及齿轮承载接触分析提供精确的几何模型。 |
| 英文摘要: |
| Helical gears are widely used in high-speed and heavy-duty transmission systems, and they need to be checked for strength through tooth contact analysis (TCA) and loaded tooth contact analysis (LTCA). Aiming at the problem of poor accuracy of the finite element geometric model used in traditional gear contact analysis, a fourth-order helical gear tooth surface non-uniform rational B-splines (NURBS) fitting method based on particle swarm optimization (PSO) is proposed. The helical gear tooth surface points are extracted through parameterized equations to calculate the knot vector and surface control points. By using the particle swarm optimization algorithm, the maximum difference of the normal projection distance from the fitting point to the theoretical surface is taken as the objective function, and the weight of the involute surface control point is adjusted to achieve more accurate reconstruction of the helical gear tooth surface. Under the 10 × 6 grid control points, the NURBS tooth surface fitting error of the generated helical gear is 2. 059 μm. After optimization, it can reach 1. 657 μm, which meets the 2-level accuracy requirements of the gear tooth profile total deviation. It can be used to provide accurate geometric models for tooth contact analysis and loaded tooth contact analysis. |
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