(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110535773.X (22)申请日 2021.05.17 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113239491 A (43)申请公布日 2021.08.10 (73)专利权人 湖南南方宇航高精传动有限公司 地址 412000 湖南省株洲市芦淞区董塅高 科园 (72)发明人 蔡安文　王会斌　胡云波　朱美玲　 (74)专利代理 机构 湖南正则奇美专利代理事务 所(普通合伙) 4310 5 代理人 肖琦　张继纲 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/06(2020.01) (56)对比文件 CN 107665278 A,2018.02.0 6 CN 111523267 A,2020.08.1 1 CN 109441287 A,2019.0 3.08 CN 104298814 A,2015.01.21 US 2011106510 A1,201 1.05.05 JP 2009259194 A,20 09.11.05 CN 109255144 A,2019.01.2 2 胡云波 等.我国陆用燃气轮 机齿轮箱发展 及关键技 术研究现状. 《机 械传动》 .2020, 郭晓伟.兆瓦级风电齿轮箱结构轻量 化研 究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据库(硕 士)工程科技 Ⅱ辑》 .2012, Yang G 等.Researc h on lightweight optimizati on design for gear box. 《Internati onal Conference o n Intelligent Robotics and Ap plications》 .2014, 审查员 徐灿 (54)发明名称 一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优 化设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种风电齿轮箱中箱体加强 筋的多参数优化设计方法， 涉及风电技术领域， 以加强筋的关键尺寸作为设计变量， 建立中箱体 以及相连的上下两级齿圈的三维模 型， 并进行装 配； 利用正交设计和有限元仿真求得18组样本下 中箱体的最大等效应力和质量； 再通过响应面法 获得的近似函数y(x)来描述复杂结构的设计变 量x和优化目标y之间的关系； 通过遗传算法对近 似函数可行域进行全局搜索， 得到最优设计变量 组合； 对设计变量进行取整， 进行有限元验证； 通 过遗传算法的响应面法， 从而能快速得到最优设 计变量； 对最优设计变量进行取整， 从而获得适 合加工的设计变量， 并进行有限元仿真验证， 降低了时间成本和生产成本 。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 113239491 B 2022.04.01 CN 113239491 B 1.一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法， 其特征在于， 具体包括以下 步骤： 步骤一： 以加强筋 的关键尺寸作为设计变量， 建立中箱体以及相连的上下两级齿圈的 三维模型， 并进行装配； 步骤二： 利用正交设计和有限元仿真求得18组样本下中箱体的最大等效应力和质量； 步骤三： 再通过响应面法获得的近似函数y （x） 来描述复杂结构的设计变量x和优化目 标y之间的关系； 步骤四： 通过遗传算法对近似函数 可行域进行全局搜索， 得到最优设计 变量组合； 步骤五： 对设计 变量进行 取整， 进行有限元验证； 所述步骤三中设计 变量x和优化目标y 之间的关系的具体获得 过程包括以下步骤： 步骤S1： 通过对设计变量和优化目标进行响应面分析， 得到数学模型； 所述数学模型包 括近似函数和约束条件； 步骤S2： 通过公式 获得近似函数y （x） ， 其中i和j均表示关键尺寸中的每项参数， n 为正整数； α0、 αi和 αij为待定的系数； 步骤S3： 对步骤S2所获得的近似函数y （x） 进行精度检验， 具体 检验过程包括以下步骤： 步骤S31： 将18组样本点的通过有限元仿真计算获得的样本值标记为yp， 其中p=1， 2，……， 18； 步骤S32： 通过公式 获得各组样本点的平均样本值YP； 步骤S33： 将18组样本值代入近似函数y （x） 中， 得到18组样本点的近似值YJp； 步骤S34： 通过公式 获得近似函数y （x） 的精度系 数RSME； 所述步骤一中加强筋的关键尺寸包括数量、 厚度、 一段长度、 二段长度、 一段高度、 二段高度， 并将数量、 厚度、 一段长度、 二段长度、 一段高度、 二段高度分别标记 为x1、 x2、 x3、 x4、 x5以及 x6； 所述设计变量的获取方式为将加强筋的关键尺 寸进行离散处理， 并获得离散 参数。 2.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法， 其特 征在于， 所述离散参数用于进行参数建模， 并将建立的模型进行装配， 获得中箱体的装配 图。 3.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法， 其特 征在于， 步骤二中， 中箱体的最大等效应力和质量具体获取 过程包括以下步骤： 步骤D1： 将关键尺寸中每 个参数的上限值、 下限值以及中间值记为水平因子； 步骤D2： 通过正交设计将关键尺寸中的6个参数和6个参数所对应的上限值、 下限值以 及中间值3个水平因子进行匹配， 从而获得18组样本点； 步骤D3： 通过有限元仿真计算， 获得中箱体的最大等效应力和质量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113239491 B 24.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱中箱体加强筋的多参数优化设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤四和步骤五的具体过程包括以下步骤： 步骤Y1： 通过公式SY （x） =y （x） ‑C0获得适应度函数SY （x） ， 所述C0为中箱体初始各变量下 的重量； 步骤Y2： 通过MATLAB对遗传算法进行优化迭代， 获得最优设计 变量； 步骤Y3： 对最优设计变量进行取整， 从而获得适合加工的设计变量， 并将取整后的设计 变量再利用有限元仿真进行验证。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113239491 B 3