[发明专利]一种基于Kriging代理模型辅助的齿轮减速器稳健优化设计方法

权利要求书

1.一种基于Kriging代理模型辅助的齿轮减速器稳健优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对齿轮减速器的小齿轮模数、齿宽、齿数采用最大最小拉丁超立方抽样方法进行初始试验设计，获得初始化参数样本；

步骤2，根据齿轮减速器问题信息，以齿轮减速器的总体积为优化目标，以齿轮重合度齿面接触疲劳强度σ_H、齿根弯曲疲劳强度σ_F为约束，构建齿轮减速器优化模型，进行仿真计算，得到齿轮减速器总体积的目标响应值和齿轮重合度、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度的约束响应值，并将初始化参数样本和所得目标及约束的响应值保存，建立初始样本库；

步骤3，分别构建目标和约束条件的Kriging代理模型，获取目标响应和约束的预测均值及预测方差；

步骤4，判断样本库中样本是否存在可行解，若无可行解，则根据约束的预测均值及预测方差构建可行性概率策略实现样本填充，否则根据目标响应和约束的预测均值及预测方差构建最大化约束期望改进准则获取新试验样本，并利用计算机软件实现仿真计算，将新试验样本数据及其对应的仿真输出目标值及响应值置于样本库中；

步骤5，循环迭代步骤3-4更新样本库，直至达到最大迭代次数，据此得到最小目标值、对应的参数组合和高效填充的样本空间；

步骤6，在步骤5获取的高效填充的样本空间上构建目标的基于因子效应原则的多项式响应面模型，在最小目标值的参数组合基础上结合Kriging代理优化方法实现6σ稳健优化，得到目标稳健解及其稳健参数组合；

步骤7，对获取的稳健参数组合用蒙特卡洛模拟结合约束Kriging代理模型进一步寻优，得到目标稳健最优解及对应参数组合。

2.根据权利要求1所述的基于Kriging代理模型辅助的齿轮减速器稳健优化设计方法，其特征在于，步骤2，以齿轮减速器的总体积优化目标，以小齿轮模数、齿数、齿宽为设计变量，以齿轮重合度ε、齿面接触疲劳强度σ_H、齿根弯曲疲劳强度σ_F为约束，构建齿轮减速器优化模型，进行仿真计算，得到齿轮减速器总体积的目标响应值和齿轮重合度、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度的约束响应值，并将初始化参数样本和所得目标及约束的响应值保存，建立初始样本库，其中齿轮减速器优化模型表示为：

min y(x)

s.t.g_i(x)≤0,i＝1,2,…,r

x∈D

其中，y(x)表示齿轮减速器总体积；g_i(x)表示第i个约束条件；r代表约束条件的总个数；D＝[x_LSL,x_USL]为小齿轮模数、齿宽、齿数的设计空间，x_LSL,x_USL分别表示小齿轮模数、齿宽、齿数的下限值和上限值；

选择Catia软件对齿轮减速器进行三维建模，并利用HyperMesh前处理软件进行网格划分，在Abaqus中建立仿真模型，仿真得到目标响应值集合y及约束响应值集合g_i，建立初始样本库。