本發(fā)明涉及輪轂電機(jī)減速器輕量化設(shè)計(jì)，尤其涉及一種輪轂電機(jī)減速器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，輪轂電機(jī)可以直接布置在車輪上，能夠最大程度上縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車四個(gè)車輪的獨(dú)立可控性能，因此具有廣闊的發(fā)展前景。

2、輪轂電機(jī)分為直驅(qū)輪轂電機(jī)和減速輪轂電機(jī)兩種類型。其中，減速輪轂電機(jī)由高速電機(jī)本體和減速器兩個(gè)部分組成；降低減速器質(zhì)量能夠大幅提高輪轂電機(jī)的功率密度。此外，由于輪轂電機(jī)直接布置于簧下輪輞中，因此減輕輪轂電機(jī)減速器對(duì)降低簧下質(zhì)量、提高整車操控性也至關(guān)重要。

3、目前，在減速器設(shè)計(jì)過程中的參數(shù)選擇上，多依賴于設(shè)計(jì)人員基于其它減速器設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)判斷。設(shè)計(jì)過程中需要反復(fù)驗(yàn)證、頻繁修改，大大降低設(shè)計(jì)效率且難以達(dá)到最優(yōu)效果，容易出現(xiàn)減速器設(shè)計(jì)冗余和減速器質(zhì)量較大等問題，從而無法確保輪轂電機(jī)的功率密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輪轂電機(jī)減速器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備，以解決或者部分解決現(xiàn)有技術(shù)中在設(shè)計(jì)輪轂電機(jī)減速器時(shí)，設(shè)計(jì)過程依賴人工經(jīng)驗(yàn)，容易出現(xiàn)減速器設(shè)計(jì)冗余和減速器質(zhì)量較大的問題，從而導(dǎo)致無法確保輪轂電機(jī)的功率密度的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的第一方面，提供一種輪轂電機(jī)減速器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法，所述方法包括：

3、對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型；所述減速器參數(shù)化模型包括：所述關(guān)鍵零部件本身對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)模型、各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的裝配參數(shù)模型以及所述各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的嚙合模型；

4、確定所述各關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵參數(shù)；

5、基于所述幾何參數(shù)模型及所述裝配參數(shù)模型，以所述減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)，利用非支配遺傳算法對(duì)所述關(guān)鍵參數(shù)的初始值進(jìn)行優(yōu)化，得到所述關(guān)鍵參數(shù)的目標(biāo)取值；所述目標(biāo)取值為所述減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)。

6、上述方案中，所述關(guān)鍵零部件包：太陽輪、行星輪和內(nèi)齒圈；所述對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型，包括：

7、當(dāng)所述減速器參數(shù)化模型為所述關(guān)鍵零部件本身對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)模型，所述參數(shù)化模型包括：齒輪不根切條件模型、模數(shù)與齒寬的約束模型；其中，

8、所述齒輪不根切條件模型為：

9、所述模數(shù)與齒寬的約束模型為：5m≤b≤17m；其中，

10、所述xa為所述太陽輪的變位系數(shù)，所述za為所述太陽輪的齒數(shù)，所述xg為所述行星輪的變位系數(shù)，所述zg為所述行星輪的齒數(shù)，所述xr為所述內(nèi)齒圈的變位系數(shù)，所述zr為所述內(nèi)齒圈的齒數(shù)，所述m為齒輪模數(shù)，所述b為齒輪齒寬。

11、上述方案中，所述關(guān)鍵零部件包：太陽輪、行星輪和內(nèi)齒圈；所述對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型，包括：

12、當(dāng)所述減速器參數(shù)化模型為各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的裝配參數(shù)模型，所述參數(shù)化模型包括：所述太陽輪、所述行星輪及所述內(nèi)齒圈的同心條件模型、所述太陽輪和所述行星輪的鄰接條件模型以及所述太陽輪、所述行星輪及所述內(nèi)齒圈的裝配條件模型；其中，

13、所述太陽輪、所述行星輪及所述內(nèi)齒圈的同心條件模型為：

14、

15、所述太陽輪和所述行星輪的鄰接條件模型為：

16、所述太陽輪和所述行星輪的裝配條件模型為：其中，

17、所述za為所述太陽輪的齒數(shù)，所述zg為所述行星輪的齒數(shù)，所述zr為所述內(nèi)齒圈的齒數(shù)，所述aag為所述太陽輪和所述行星輪的嚙合角，所述agr為所述行星輪和所述內(nèi)齒圈的嚙合角，所述dag為所述行星輪的齒頂圓直徑，所述a′ag為所述太陽輪與所述行星輪的中心距，所述np為所述行星輪的個(gè)數(shù)，所述n為預(yù)設(shè)的第一正整數(shù)。

18、上述方案中，所述關(guān)鍵零部件包：太陽輪、行星輪和內(nèi)齒圈；所述對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型，包括：

19、當(dāng)所述減速器參數(shù)化模型為所述各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的嚙合模型，所述參數(shù)化模型包括：傳動(dòng)比約束模型、齒輪嚙合時(shí)不干涉約束模型、無側(cè)隙嚙合的幾何約束模型、齒輪表面接觸疲勞強(qiáng)度約束模型及齒根彎曲強(qiáng)度約束模型；其中，

20、傳動(dòng)比約束模型為：

21、所述齒輪嚙合時(shí)不干涉約束模型為：

22、

23、所述無側(cè)隙嚙合的幾何約束模型為：

24、所述齒輪表面接觸疲勞強(qiáng)度約束模型為：

25、所述齒根彎曲強(qiáng)度約束模型為：

26、其中，所述i為所述傳動(dòng)比，所述n1為預(yù)設(shè)的第二正整數(shù)，所述za為所述太陽輪的齒數(shù)，所述zg為所述行星輪的齒數(shù)，所述zr為所述內(nèi)齒圈的齒數(shù)，所述aag為所述太陽輪和所述行星輪的嚙合角，所述ag為所述行星輪的齒頂壓力角，所述為齒頂高系數(shù)，所述a為標(biāo)準(zhǔn)齒輪壓力角，所述xa為所述太陽輪的變位系數(shù)，所述za為所述太陽輪的齒數(shù)，所述xg為所述行星輪的變位系數(shù)，invaag為太陽輪和行星輪嚙合角的漸開線函數(shù)值；inva為所述標(biāo)準(zhǔn)齒輪壓力角的漸開線函數(shù)值；所述σh為所述太陽輪和所述行星輪的表面接觸應(yīng)力；所述k為修正系數(shù)，所述ft為所述太陽輪及所述行星輪的端面分度圓上的名義切向力，所述u為所述太陽輪及所述行星輪的齒數(shù)比；所述b為所述太陽輪及所述行星輪的齒輪寬度，所述m為所述太陽輪及所述行星輪的齒輪模數(shù)，所述σf所述太陽輪和所述行星輪的齒根應(yīng)力，所述yfa為載荷作用于太陽輪齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，所述ysa為載荷作用于太陽輪齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)。

27、上述方案中，所述確定所述各關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵參數(shù)，包括：

28、針對(duì)所述減速器的關(guān)鍵零部件的每個(gè)參數(shù)，利用公式確定第j個(gè)參數(shù)對(duì)所述優(yōu)化目標(biāo)的影響敏感度指數(shù)g(xj)，進(jìn)而得到多個(gè)影響敏感度指數(shù)；

29、將所述多個(gè)敏感度指數(shù)按照從大到小的順序排列，形成影響敏感度指數(shù)序列；

30、將所述敏感度指數(shù)序列中排名前s個(gè)得到的敏感度指數(shù)序列對(duì)應(yīng)的參數(shù)確定為所述關(guān)鍵參數(shù)；其中，

31、所述xj為第j個(gè)參數(shù)的當(dāng)前取值，所述δxj為第j個(gè)參數(shù)的取值變化量；所述yj為在xj下確定的優(yōu)化目標(biāo)的結(jié)果，所述δyj為第j個(gè)參數(shù)的取值變化量對(duì)應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)的結(jié)果變化量。

32、上述方案中，所述關(guān)鍵參數(shù)包括：太陽輪齒數(shù)、行星輪齒數(shù)、內(nèi)齒圈齒數(shù)、所述太陽輪和所述行星輪的齒輪齒寬、所述太陽輪和所述行星輪的齒輪模數(shù)、太陽輪變位系數(shù)、行星輪變位系數(shù)、內(nèi)齒圈變位系數(shù)、太陽輪與行星輪的嚙合角以及所述行星輪與內(nèi)齒圈的嚙合角。

33、上述方案中，所述基于所述幾何參數(shù)模型及所述裝配參數(shù)模型，以所述減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)，利用非支配遺傳算法對(duì)所述關(guān)鍵參數(shù)的初始值進(jìn)行優(yōu)化，得到所述關(guān)鍵參數(shù)的目標(biāo)取值，包括：

34、以所述幾何參數(shù)模型及所述裝配參數(shù)模型為約束條件，以所述減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)，利用非支配遺傳算法對(duì)所述關(guān)鍵參數(shù)的初始值進(jìn)行非支配排序和擁擠度計(jì)算，得到帕累托解集合；所述帕累托解集合包括多個(gè)帕累托解；每個(gè)帕累托解代表一組關(guān)鍵參數(shù)的取值；

35、獲取每個(gè)帕累托解對(duì)應(yīng)的歸一化后的減速器質(zhì)量以及歸一化后的齒輪嚙合度；并根據(jù)所述歸一化后的減速器質(zhì)量以及歸一化后的齒輪嚙合度確定最優(yōu)解指數(shù)；

36、將最小最優(yōu)解指數(shù)對(duì)應(yīng)的帕累托解確定為最優(yōu)帕累托解，所述最優(yōu)帕累托解對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)的取值確定為所述目標(biāo)取值。

37、上述方案中，所述根據(jù)所述歸一化后的減速器質(zhì)量以及歸一化后的齒輪嚙合度確定最優(yōu)解指數(shù)，包括：

38、確定所述歸一化后的減速器質(zhì)量對(duì)應(yīng)的第一權(quán)重系數(shù)以及確定所述歸一化后的齒輪嚙合度對(duì)應(yīng)的第二權(quán)重系數(shù)；

39、根據(jù)所述第一權(quán)重系數(shù)和所述歸一化后的減速器質(zhì)量確定第一指數(shù)；根據(jù)所述第二權(quán)重系數(shù)和所述歸一化后的齒輪嚙合度確定第二指數(shù)；

40、根據(jù)所述第一指數(shù)和所述第二指數(shù)確定所述最優(yōu)解指數(shù)。

41、本發(fā)明的第二方面，提供一種輪轂電機(jī)減速器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定裝置，所述裝置包括：

42、創(chuàng)建單元，用于對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型；所述減速器參數(shù)化模型包括：所述關(guān)鍵零部件本身對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)模型、各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的裝配參數(shù)模型以及所述各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的嚙合模型；

43、確定單元，用于確定所述各關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵參數(shù)；

44、優(yōu)化單元，用于基于所述幾何參數(shù)模型及所述裝配參數(shù)模型，以所述減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)，利用非支配遺傳算法對(duì)所述關(guān)鍵參數(shù)的初始值進(jìn)行優(yōu)化，得到所述關(guān)鍵參數(shù)的目標(biāo)取值；所述目標(biāo)取值為所述減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)。

45、本發(fā)明的第三方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

46、本發(fā)明的第四方面，提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

47、本發(fā)明提供了一種輪轂電機(jī)減速器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備，方法包括對(duì)減速器的各關(guān)鍵零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，得到減速器參數(shù)化模型；所述減速器參數(shù)化模型包括：所述關(guān)鍵零部件本身對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)模型、各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的裝配參數(shù)模型以及所述各個(gè)關(guān)鍵零部件之間的嚙合模型；確定所述各關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵參數(shù)；基于所述幾何參數(shù)模型及所述裝配參數(shù)模型，以所述減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)，利用非支配遺傳算法對(duì)所述關(guān)鍵參數(shù)的初始值進(jìn)行優(yōu)化，得到所述關(guān)鍵參數(shù)的目標(biāo)取值；所述目標(biāo)取值為所述減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)；如此，由于參數(shù)化模型結(jié)合了減速器各零部件本身的設(shè)計(jì)要求以及相鄰零部件之間的裝配關(guān)系約束，而減速器輕量化的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在確保嚙合度的基礎(chǔ)上還能減輕減速器的重量；那么以幾何參數(shù)模型及裝配參數(shù)模型為約束條件時(shí)，以減速器的整體質(zhì)量和齒輪嚙合度為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以很好地滿足輕量化減速器的設(shè)計(jì)要求；并且非支配遺傳算法在進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化時(shí)，可確保整體質(zhì)量和嚙合度在一定范圍內(nèi)是最優(yōu)的，因此無需借助人工經(jīng)驗(yàn)也無需進(jìn)行繁雜的反復(fù)驗(yàn)證也可確保減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)是最優(yōu)的，從而提高輪轂電機(jī)的功率密度。