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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115270594B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210615526.5，技术领域涉及：G06F30/27；该发明授权一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法是由马雅丽;王广建;陈显久;赵永生;陈志;李胜甲设计研发完成，并于2022-06-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法，属于齿轮传动领域，更具体地，涉及一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法。该方法首先构建齿轮传动系统基本结构单元，其次依据基本结构单元连接关系描述空间位姿，然后建立轴系力学模型，接下来建立齿轮传动系统空间布局模型及其优化模型，最后基于NSGA‑Ⅱ遗传算法对齿轮传动系统空间布局进行多目标优化。该方法可以有效解决各类型多级齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计的问题。

本发明授权一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种齿轮传动系统空间布局方案多目标优化设计方法，其特征在于，该方法具体步骤如下： 步骤1，构建齿轮传动系统基本结构单元； 将齿轮传动系统中各类齿轮及轴的实体结构映射为圆柱体模型，按照连接关系，将一级齿轮传动中齿轮及轴的映射圆柱体模型组装为该齿轮传动的映射结构，所述映射结构为齿轮传动系统的基本结构单元；其中，圆柱体模型的尺寸参数与连接参数为基本结构单元的基本属性；根据不同类型的齿轮副构建不同类型的齿轮传动系统基本结构单元； 步骤2，依据基本结构单元连接关系描述空间位姿； 基本结构单元连接关系包括三种，第一种是串联连接关系，即将前一级基本结构单元的输出构件串接在后一级基本结构单元的输入构件；第二种是并联连接关系，即将前一级基本结构单元同时与多个下一级基本结构单元连接或多个前一级基本结构单元同时与后一级基本结构单元连接；第三种是闭环连接关系，可认为是将两种并联连接关系组合在一起；依据不同的基本结构单元连接关系，采用齐次坐标变换描述基本结构单元的空间位姿； 步骤3，建立轴系力学模型； 步骤3.1，求解基本单元结构的投影长方体Cub：将基本结构单元中的圆柱体模型向全局坐标系的x，y，z坐标轴方向投影，获得圆柱体投影的最小值和最大值；然后求得所有圆柱体在x，y，z轴上投影的最小值和最大值，最后在x，y，z轴投影的最小值和最大值上分别减少和增加ΔS的安全距离，从而求得长方体Cub； 步骤3.2，延伸连接轴至长方体Cub的平面处并求解轴系支点：选取任意轴上两点P1、P2，分别寻找与P2P1和P1P2同向的长方体Cub的平面，分别向P2P1和P1P2两个方向延长轴至平面，分别得交点P11、P22坐标，即为所选取轴的支点坐标； 步骤3.3，进行基本结构单元力学分析； 步骤3.4，建立轴系力学模型：首先以轴系前一级基本结构单元中与轴相连齿轮的几何中心点为原点建立局部直角坐标系o-xyz，x沿轴线方向；其次，将轴支承处受力分解为沿径向方向和轴向方向，分别建立轴系支承处径向力力学模型和轴向力力学模型；其中轴系支承处轴向力力学模型分为三种情况：第一种情况两端游动的支承方式；第二种情况单支点双向固定的支承方式；第三种情况双支点单向固定的支承方式；最后，获得每根轴系支承处x、y、z三个方向的支承力，完成轴系力学模型的构建； 步骤4，建立齿轮传动系统空间布局模型及其优化模型； 首先，根据传动方案，将相应的基本结构单元组装为完整的系统，实现利用基本结构单元内部设计参数与基本结构单元之间的连接参数描述齿轮传动系统的空间结构，以此形成齿轮传动系统空间布局模型； 其次，定义齿轮传动系统空间布局模型中的优化变量、优化目标、约束条件； 步骤5，基于NSGA-II遗传算法进行齿轮传动系统空间布局多目标优化； 将步骤四种建立的优化变量、优化目标、约束条件代入到NSGA-II遗传算法中求解，算法的求解过程如下： 步骤5.1，产生初始种群P0； 步骤5.2，对种群P0进行快速非支配排序和拥挤度计算； 步骤5.3，通过进化操作：选择重组变异，得到子代种群Qt，并构建新种群Rt＝Pt+Qt； 步骤5.4，对种群Rt进行快速非支配排序和拥挤度计算； 步骤5.5，在种群Rt中选择一定数目的个体计算其适应度，选择适应度最高的个体进入下一代种群； 步骤5.6，判断种群规模是否达到N，若未达到则跳转至5.5继续迭代，直到种群规模达到N为止； 步骤5.7，判断是否满足终止条件，若未达到则跳转至5.3继续迭代，直达满足终止条件；若达到则输出最优解。

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