基于MATLAB齿轮泵的结构优化设计

下载后可任意编辑基于 MATLAB 齿轮泵的结构优化设计阮学云，谢加保（安徽理工大学 机械系，安徽 淮南 232001）摘要：本设计以小型齿轮泵为例，在其设计要求和特点基础之上，以体积最小为目标，建立齿轮泵的结构优化设计数学模型。然后,作者利用MATLAB优化工具箱，对目标函数求解最优值。结果证明，与传统解法相比用Matlab优化工具箱可以很方便地求解出最优值。关键词：齿轮泵；优化设计；数学模型；MATLAB Optimum Design of Gear Pump Based on MatlabRuan Xue-yun， Xie Jia-bao(Anhui University of Science and Technology , Department of Mechanical Engineering, Anhui,Huainan 232001,China )Abstract：Taking the small gear bump for example，aiming at the minimum volume, this design creates a structure optimum design model of gear pump, basing at whose design requests and characteristics．Afterwards, the author works out the optimum results, by making use of optimum toolbox of MATLAB. Proved by the results, it is more convenient to solve the optimum questions by using optimum toolbox of MATLAB than traditional methods.Key words：Gear bump；Optimum design；Mathematical model；Matlab1 前言机械最优化设计，就是在给定的性能参数以及工作环境条件下，在对机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制范围内，选取适当的设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。现在已经有很多比较成熟的优化方法程序可供选择，但是，它们各有其特点和适用范围。对于齿轮泵的结构优化设计，传统的方法既复杂又麻烦，出错概率大，往往当泵的设计尺寸、精度等稍加改变，计算过程几乎要从头再来，工作量大。而基于MATLAB语言的优化工具箱则具有以下特点：初始参数简单，求解速度快，适用性强，求解程序应变性强，可随精度、设计尺寸等要求的改变而改变。基于此，本文采纳此方法对齿轮泵进行优化设计。2 齿轮泵的结构优化设计2.1 确定设计变量及目标函数本设计所讨论齿轮泵的相关参数如下 ： 齿 轮 材 料 ： 20CrMnTi ； 工 作 压力：13MPa；输出流量：40L/min；转速：500r/min；机械效率：91%；容积效率：91%；设计寿命：一年（300天）；初始优化参数：4，5，60mm，30mm。...