基于多項(xiàng)式代理模型的齒面摩擦系數(shù)計(jì)算方法研究.pdf

1、齒面摩擦對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度均有重要影響，齒面摩擦系數(shù)則是齒輪摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。摩擦系數(shù)與載荷、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)速、齒面粗糙度等多種因素有關(guān)，計(jì)算困難且很難直接測(cè)量。本文以直齒圓柱齒輪為研究對(duì)象，基于多項(xiàng)式代理模型，通過(guò)多島遺傳優(yōu)化算法反求齒面摩擦系數(shù)。為驗(yàn)證該計(jì)算方法的合理性，將反求結(jié)果與其他研究者的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　(1)齒輪幾何模型與有限元模型?；邶X輪嚙合原理與展成加工方法編程計(jì)算齒廓曲

2、線(xiàn)，提取齒廓曲線(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，利用MATLAB與ANSYS/APDL聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化建模。選擇合適的單元類(lèi)型，設(shè)置實(shí)常數(shù)和材料參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)格劃分。根據(jù)實(shí)際工況施加邊界約束及載荷，建立齒輪有限元模型。
　　(2)齒根彎曲應(yīng)力的有限元計(jì)算與動(dòng)態(tài)測(cè)試。對(duì)有限元模型施加線(xiàn)均布載荷，得到不同加載點(diǎn)沿齒寬方向齒根危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力分布。通過(guò)電封閉齒輪試驗(yàn)臺(tái)，分別測(cè)量從動(dòng)齒輪的齒根彎曲應(yīng)力及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，并將齒根彎曲應(yīng)力的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3、。比較表明，上雙嚙區(qū)和下雙嚙區(qū)中，齒根應(yīng)力測(cè)試結(jié)果比有限元計(jì)算結(jié)果略大，均值偏差在10％以?xún)?nèi);同時(shí)，試驗(yàn)測(cè)出的單嚙區(qū)寬度比仿真計(jì)算結(jié)果略大。
　　(3)基于多項(xiàng)式代理模型的齒面摩擦系數(shù)反求。利用Isight優(yōu)化包以有限元法計(jì)算得到的齒根彎曲應(yīng)力為參考數(shù)據(jù)，求出齒面摩擦系數(shù)代理模型。選用三次多項(xiàng)式代理模型并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，初步驗(yàn)證代理模型的可行性。根據(jù)多項(xiàng)式代理模型和試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力值建立目標(biāo)函數(shù)，基于多島遺傳優(yōu)化算法反求單嚙上界點(diǎn)的摩