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1.2 研究现状
1.3 主要工作
分析行星齿轮机构传动方案；并通过计算分析，确定行星轮系齿轮的齿数、模数等参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成内外啮合齿轮、轴、行星架的设计计算。利用MATLAB优化工具箱对两级行星齿轮传动机构进行多目标优化设计，以体积(重量)最小、传递效率最高作为优化目标，建立多目标优化数学模型。
利用Pro/E三维软件对行星齿轮减速器的各部件建模，并完成与整机的装配；利用Pro/E对减速器的模型进行全局的运动仿真，对内外啮合齿轮传动进行运动学分析。
1.4 本章小结
本章从课题的研究的背景、研究意义及国内外研究现状等方面全面说明了研究领域的工程实践意义和发展前景，并简要介绍了本文的研究内容。随着优化理论的研究，结构优化设计将在产品开发中越来越重要。
第二章 两级行星齿轮传动系统多目标优化设计研究
2.1 引言
在传递相同负载的情况下，行星齿轮传动较之定轴齿轮传动有传动效率高、结构紧凑、承载能力强等优点，因而被广泛地应用于各种车辆以及工业机械传动装置中。然而，在行星齿轮减速传动装置的设计中，所涉及的因素很多，使得行星齿轮传动优化设计问题复杂化。以往的研究多集中于单级行星齿轮的优化设计，而对于实际应用中最常见的两级和多级行星齿轮减速装置的优化设计研究并不多见。这主要是因为多级行星齿轮的设计更加复杂，在设计中不仅要考虑构件的运动关系和几何尺寸，还要考虑其摩擦、润滑以及动力学等问题。此外，为了达到优化设计的目的，通常还要综合考虑多个优化目标，如效率高、体积小、重合度大等。因此多级行星齿轮的多目标优化设计成为了目前急需解决的问题。
本文以优化设计 型两级行星齿轮减速传动装置为目的，在已知载荷、工作条件并选定材料的基础上，建立以体积最小、效率最高为目标的多目标优化数学模型。其结构简图如图1所示，其中 、 为太阳轮， 、 为内齿圈， 、 为行星轮， 、 为行星架。
型两级行星齿轮
2.2 二级行星齿轮的优化设计
2.2.1 原始数据及优化目标
1. 原始数据：两级行星轮系统其输入功率 ，输入转速 ，总传动比 ，要求总动比误差 ，并要求减速器外形与电动机匹配， 。太阳轮与行星轮的材料为18CrMnTi，渗碳淬火理，硬度为58~62HRC。内齿圈材料为40Cr调质处理，硬度为250~280HB。齿轮精度为7级。
2. 优化目标：设计二级圆柱齿轮减速器，要求在满足强度、刚度和寿命等条件下，使减速器体积最小，效率最高。
2.2.2 优化方案的选择
优化方案可以选择多目标优化方法，其特点是，在约束条件下，各个目标函数不是被同等的采用，而是按不同的优化层次先后的进行优化。由于这类问题要同时考虑多个指标，而且有时会碰到多个定性指标，且有时难于判断说哪个决策好。这就造成多目标函数优化问题的特殊性。多目标优化设计问题要求各分量目标都达到最优，如果能获得这样的结果，当然是十分理想的。但是一般比较困难，尤其是各个目标的优化相互矛盾时更是如此。所以解决多目标优化设计问题也是一个复杂问题，比起单目标优化设计问题来，在理论上和计算方法上都还不够完善，也不够系统。相对单目标优化设计，多目标优化设计还有一个本质的不同点：多目标优化是一个向量函数的优化，即函数值大小的比较，而向量函数值大小的比较，要比标量值大小的比较复杂。
按照优化目标要求，取体积最小，效率最高作为最终优化目标。
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