[发明专利]一种齿形链异形导板的模糊优化设计方法

说明书

本发明公开了一种齿形链异形导板的模糊优化设计方法，它属于齿形链技术领域。齿形链异形导板在满足轻量化的需求下，须有一定的强度，而且为了保证所有链板承担载荷，导板的伸长量必须补足装配间隙。本发明建立以导板减少的体积最大为目标函数，以导板的主要设计参数腰部中间纵向高度，凹陷圆弧半径和导板厚度为设计变量，采用限界搜索法和惩罚函数法进行优化，得到两个优化解，再结合伸长量的严格限制条件，得到其中的最优解。本发明适用于大多数齿形链异形导板的几何参数优化设计，基于一定的设计目标和使用需求，结合相关的优化算法，通过计算机编程求解，快速得到优化设计参数，是一个纯参数化的科学的设计过程。

技术领域

本发明涉及齿形链技术领域，特别涉及一种齿形链异形导板的模糊优化设计方法。

背景技术

齿形链是一种重要的机械基础零件，应用非常广泛，尤其是在高速重载、大中心距等工况下，其传动性能优于齿形带传动、齿轮传动以及滚子链传动，而导板作为齿形链的重要组成部分，长期以来在链条行业未得到足够的重视。

对于整个齿形链传动系统来说，导板设计的合理与否直接影响链条工作时的动力性及稳定性，而异形导板涉及诸多变量，且各个变量之间相互制约，一般的设计工作者很难从整体上协调设计各个参数达到最优。另一方面，现阶段已经很难继续通过改进齿形和结构来提高链条性能，因此，掌握正确有效的异形导板的优化设计方法已经逐渐成为各个链条厂家的核心技术诉求之一。

过去对于异形导板的设计，缺少系统科学的设计方法，都是基于经验选择腰部中间纵向高度、凹陷圆弧半径及其相应参数搭配，通过大量的试验，再经过不断的修正慢慢逼近设计目标，最后达到工作需求。但是，这种经验设计方法存在许多不足之处：首先，这种设计方法在参数选择上具有一定的盲目性，没有考虑各个参数之间的耦合关系，对于设计工作者的经验要求较高，参数的选择搭配缺少科学的理论支撑；其次，异形导板的设计过程中，存在许多不确定的现象，主要是设计参数较多，各个变量之间的关系复杂，参数呈现一定的随机性和模糊性。过去的经验设计中缺乏处理模糊概念的方法和手段，往往忽略掉这些情况，人为的确定参数，导致漏掉真正的优化方案。第三，传统的经验设计方法设计周期较长，工作量较大，消耗大量人力物力，缺少快速准确的优化算法进行匹配设计，经检索未发现有关齿形链异形导板模糊优化设计方法的专利申报。

发明内容

本发明提供了一种齿形链异形导板的模糊优化设计方法，整个设计过程是纯参数化的，更加系统科学，是从实际的设计问题中建立一个模糊优化设计的数学模型，在保证导板具有一定的强度并且伸长量补足装配间隙的要求下，尽可能的减少导板的体积，更好的达到轻量化的要求，模糊优化问题的求解，核心就是从模糊到非模糊的转化，不同的转换方式便产生了不同的模糊优化解法。

本发明在传统的模糊优化设计方法上进行了改进，使用限界搜索法和惩罚函数法两种不同的优化解法得到两个优化解，而伸长量补足装配间隙这个约束条件又是最严格且最重要的，将两个优化解中的伸长量与装配间隙进行比较，来得到最符合设计要求的最优解。

一种齿形链异形导板的模糊优化设计方法，该设计方法包括以下步骤：

步骤一、以导板的主要设计参数腰部中间纵向高度H_G，凹陷圆弧半径R_G和导板厚度b_D为设计变量，以导板减少的体积最大来建立目标函数；

步骤二、以异形导板的强度限制和伸长量要求建立约束条件，确定设计变量的取值范围，得到模糊优化设计的数学模型；

步骤三、建立模糊约束的隶属函数，确定模糊约束过渡区间的上下限，把模糊约束问题转化为非模糊约束问题，再采用限界搜索法和惩罚函数法进行优化，得到两个优化解，结合伸长量的严格限制条件，得到其中的最优解。

本发明的有益效果：