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本文以等效转动惯量最小、重量最轻、体积最小为优化目标，建立齿轮传动的优化模型，采用遗传算法最优确定传动级数和传动比或者对已确定传动级数的齿轮传动最优分配传动比，并完成各级齿轮传动的优化设计。主要研究内容有以下几个方面：
首先，以展开式多级圆柱直齿齿轮传动作为研究对象，选取模数、齿数作为优化变量，以等效转动惯量最小、重量最轻、体积最小作为优化目标分别建立相应的优化数学模型。
其次，对遗传算法的编码进行了改进，针对齿轮传动设计中的模数、齿数等离散变量做了序列化处理，使其可以间接地采用二进制编码表示。在遗传算法中采用可变长染色体来表示不同数目的优化变量，并且对目标函数和约束条件进行相应的改进，使得不同传动级数的齿轮传动可以采用统一的目标函数和约束条件，以应用遗传算法同时对不同传动级数的齿轮传动进行优化计算，完成传动级数和传动比的最优分配。针对标准遗传算法的早熟和局部搜索能力较差的情况提出新的变异算子，即对解码后的十进制数进行操作，使之在小范围内变化，然后重新编码形成新的个体。
最后，编写了多级齿轮传动优化设计软件系统，将齿轮传动设计中的数据进行程序化处理，采用MFC编写交互式用户界面，采用Python语言实现改进后的遗传算法。用户可以采用该系统进行多级齿轮传动的优化设计。