【摘要】：齒輪系統(tǒng)的動態(tài)性能特別是振動為典型的非線性問題,而振動與輪齒修形密切相關(guān),輪齒修形參數(shù)值的確定實質(zhì)上是非線性優(yōu)化問題。以一對直齒圓柱齒輪為研究對象,借助kisssoft軟件,應(yīng)用正交試驗設(shè)計和遺傳算法,以減少齒輪系統(tǒng)振動加速度波動為目標(biāo),優(yōu)化設(shè)計修形參數(shù)。結(jié)果表明,正交試驗法和遺傳算法相結(jié)合可用于較復(fù)雜的優(yōu)化問題,本文優(yōu)化后的振動加速度波動明顯降低,減振效果好。
【圖文】：

第38卷第1期吳正衛(wèi)等:正交試驗法和遺傳算法研究齒輪系統(tǒng)動態(tài)性能61齒輪系統(tǒng)中，齒輪副嚙合的質(zhì)量嚴(yán)重影響著齒輪系統(tǒng)的振動，而齒輪副的嚙合質(zhì)量取決于基節(jié)誤差和齒形誤差。輪齒修形可有效減小基節(jié)誤差，從而保證齒輪副的嚙合質(zhì)量。修形參數(shù)值的確定實質(zhì)上是優(yōu)化問題，，但以往修形參數(shù)的選取多依賴于經(jīng)驗，有很大的局限性。本文通過正交試驗法和遺傳算法的結(jié)合確定修形參數(shù)的值。圖1直齒圓柱齒輪振動模型Fig．1Spur-gearvibrationmodel表1齒輪副主要幾何參數(shù)Tab．1Gear-pairgeometricparameters參數(shù)名稱(Parameter)符號Symbol齒輪1Gear1齒輪2Gear2齒數(shù)Toothnumberz256模數(shù)Modules/mmm3壓力角Pressureangle/(°)an20螺旋角Helixangle/(°)β0變位系數(shù)ModificationcoefficientX*0.1150－0.1150中心距Centerdistance/mma127.5齒頂圓直徑Addendumcieclediameter/mmDa81.69185.31齒寬Toothwidth/mmb20重合度Contactratioε1.6805轉(zhuǎn)矩Torque/(N·m)T381.972轉(zhuǎn)速Speed/(r/min)n20002正交試驗法正交試驗設(shè)計是用于多因素試驗的一種方法，它是從全面試驗中挑選出部分有代表的點進(jìn)行試驗，這些代表點具有“整齊”和“均勻”的特點。在正交試驗法和遺傳算法的結(jié)合過程中，正交試驗法可確定遺傳算法的初值范圍，極大地減少遺傳算法的計算量。在直齒圓柱齒輪中，修形類型包括齒向修形和齒高(廓)修形，其中齒向修形參數(shù)是鼓形量，齒高(廓)修形包括齒廓修形高度、齒廓修形量和齒廓修形曲線。由上文分析知修形參數(shù)值的確定實質(zhì)上是優(yōu)化問題，所以建立修形參數(shù)與齒輪系統(tǒng)振動間的關(guān)系式是本文的核心問題。kisssoft是一款專門用于齒輪設(shè)計的軟件，具有強(qiáng)大的計算分析能力和參數(shù)化功能，可以應(yīng)用k

法可確定遺傳算法的初值范圍，極大地減少遺傳算法的計算量。在直齒圓柱齒輪中，修形類型包括齒向修形和齒高(廓)修形，其中齒向修形參數(shù)是鼓形量，齒高(廓)修形包括齒廓修形高度、齒廓修形量和齒廓修形曲線。由上文分析知修形參數(shù)值的確定實質(zhì)上是優(yōu)化問題，所以建立修形參數(shù)與齒輪系統(tǒng)振動間的關(guān)系式是本文的核心問題。kisssoft是一款專門用于齒輪設(shè)計的軟件，具有強(qiáng)大的計算分析能力和參數(shù)化功能，可以應(yīng)用kisssoft軟件分析修形參數(shù)值和齒輪系統(tǒng)振動加速度間的關(guān)系，從而實現(xiàn)輪齒修形參數(shù)值得優(yōu)化。齒輪修形參數(shù)如圖2所示［7］。圖2齒輪修形Fig．2Gearmodification通過圖2可知，齒輪系統(tǒng)的設(shè)計變量包括修形高度、齒形修形量和鼓形量三個參數(shù)，在明確了設(shè)計變量的取值范圍后，通過正交試驗法設(shè)計方案，應(yīng)用kisssoft軟件分析計算，最終確定遺傳算法的初始值。不考慮交互作用，選用正交表L9(34)。本文依據(jù)AGMA標(biāo)準(zhǔn)，可得設(shè)計參量的范圍如下，鼓形量:5μm～25μm;齒廓修整高度:0mm～1.8mm;齒廓齒形修整量:0μm～60μm。試驗方案的設(shè)計見表2。試驗的結(jié)果見表3。表2因素水平表Tab．2Factorlevertable修形高度ModificativetoothdepthA/mm齒形修形量GearmodificationB/μm鼓形量CrowngearC/μmD10.6205121.24015231.860253

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本文編號：2563193