圓柱齒輪承載能力設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)模型與方法.pdf

1、圓柱齒輪承載能力設(shè)計(jì)缺陷的辨識(shí)是保證齒輪設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短齒輪設(shè)計(jì)周期、提高齒輪安全性和可靠性的關(guān)鍵。本文在深入分析圓柱齒輪承載能力設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,對(duì)齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)、齒輪剛度設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)和齒輪安裝誤差設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。
　　圓柱齒輪的強(qiáng)度是衡量齒輪承載能力的重要指標(biāo)。在齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)約束條件復(fù)雜,常規(guī)的求解方法很難保證設(shè)計(jì)變量同時(shí)滿足所有的約束條件。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射能力,將圓

2、柱齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)特性之間的物理關(guān)系反映為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圓柱齒輪承載能力設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)模型。利用遺傳算法對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題具有并行化處理的特性,對(duì)學(xué)習(xí)后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行全局尋優(yōu),得到了滿足齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)變量空間,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷的優(yōu)化修正。
　　提出了一種基于改進(jìn)的能量法與有限元法相結(jié)合的圓柱齒輪剛度設(shè)計(jì)缺陷辨識(shí)方法。首先將齒輪剪切剛度和基體變形剛度加入了傳統(tǒng)的能量法

3、之中,利用改進(jìn)的能量法計(jì)算出圓柱齒輪綜合時(shí)變嚙合剛度。對(duì)計(jì)算得到齒輪綜合時(shí)變嚙合剛度進(jìn)行傅里葉變換,將其展開(kāi)為一系列由正弦波疊加組成的周期激勵(lì),并利用有限元軟件分析周期性的剛度激勵(lì)對(duì)齒輪應(yīng)力分布的影響。通過(guò)驗(yàn)證齒輪在剛度激勵(lì)作用下,齒輪靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求來(lái)判定原設(shè)計(jì)是否存在剛度設(shè)計(jì)缺陷。最后通過(guò)優(yōu)化修正齒輪設(shè)計(jì)參數(shù),減小了齒輪綜合時(shí)變嚙合剛度,從而減小了齒輪應(yīng)力集中,降低了齒輪嚙合過(guò)程中的交變應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪剛度設(shè)計(jì)缺陷

4、的修正。
　　過(guò)大的齒輪安裝誤差將會(huì)導(dǎo)致齒輪在嚙合過(guò)程中產(chǎn)生劇烈的沖擊和振動(dòng),是齒輪輪齒折斷、齒面磨損和齒面點(diǎn)蝕等齒輪失效的重要原因。根據(jù)漸開(kāi)線齒面幾何學(xué)及現(xiàn)代嚙合理論,推導(dǎo)出漸開(kāi)線圓柱齒輪齒面方程,建立了含有安裝誤差的輪齒接觸分析模型。通過(guò)對(duì)輪齒接觸分析模型進(jìn)行求解,得到了齒輪齒面接觸跡線和嚙合域,發(fā)現(xiàn)齒輪安裝誤差會(huì)對(duì)齒輪齒面嚙合域的位置和嚙合域的大小造成影響。通過(guò)驗(yàn)證齒輪齒面嚙合域的位置和大小是否滿足設(shè)計(jì)準(zhǔn)則規(guī)定的極限值,判定