本文關(guān)鍵詞：圓柱齒輪承載能力設(shè)計缺陷辨識模型與方法

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【摘要】：圓柱齒輪承載能力設(shè)計缺陷的辨識是保證齒輪設(shè)計質(zhì)量、縮短齒輪設(shè)計周期、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)計缺陷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,對齒輪強(qiáng)度設(shè)計缺陷辨識、齒輪剛度設(shè)計缺陷辨識和齒輪安裝誤差設(shè)計缺陷辨識進(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)計過程中,設(shè)計約束條件復(fù)雜,常規(guī)的求解方法很難保證設(shè)計變量同時滿足所有的約束條件。本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射能力,將圓柱齒輪設(shè)計參數(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)計缺陷辨識模型。利用遺傳算法對于復(fù)雜問題具有并行化處理的特性,對學(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)計要求的設(shè)計變量空間,從而實現(xiàn)了對齒輪強(qiáng)度設(shè)計缺陷的優(yōu)化修正。本文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)計缺陷辨識方法。首先將齒輪剪切剛度和基體變形剛度加入了傳統(tǒng)的能量法之中,利用改進(jìn)的能量法計算出圓柱齒輪綜合時變嚙合剛度。對計算得到齒輪綜合時變嚙合剛度進(jìn)行傅里葉變換,將其展開為一系列由正弦波疊加組成的周期激勵,并利用有限元軟件分析周期性的剛度激勵對齒輪應(yīng)力分布的影響。通過驗證齒輪在剛度激勵作用下,齒輪靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求來判定原設(shè)計是否存在剛度設(shè)計缺陷。最后通過優(yōu)化修正齒輪設(shè)計參數(shù),減小了齒輪綜合時變嚙合剛度,從而減小了齒輪應(yīng)力集中,降低了齒輪嚙合過程中的交變應(yīng)力,實現(xiàn)了對齒輪剛度設(shè)計缺陷的修正。過大的齒輪安裝誤差將會導(dǎo)致齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生劇烈的沖擊和振動,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。本文根據(jù)漸開線齒面幾何學(xué)及現(xiàn)代嚙合理論,推導(dǎo)出漸開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。通過對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)齒輪安裝誤差會對齒輪齒面嚙合域的位置和嚙合域的大小造成影響。通過驗證齒輪齒面嚙合域的位置和大小是否滿足設(shè)計準(zhǔn)則規(guī)定的極限值,判定原設(shè)計是否存在安裝誤差設(shè)計缺陷。以齒輪齒面嚙合域的位置函數(shù)和面積函數(shù)為目標(biāo)函數(shù),齒輪各項安裝誤差為設(shè)計變量,求出齒輪允許的安裝誤差容差范圍。將安裝誤差調(diào)整到允許的容差范圍內(nèi),即可實現(xiàn)對圓柱齒輪安裝誤差設(shè)計缺陷的修正。本文建立的圓柱齒輪強(qiáng)度設(shè)計缺陷辨識模型、剛度設(shè)計缺陷辨識模型以及安裝誤差設(shè)計缺陷辨識模型為圓柱齒輪承載能力設(shè)計缺陷辨識與優(yōu)化修正提供了有效的理論方法和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：設(shè)計缺陷 辨識 圓柱齒輪 強(qiáng)度 剛度 安裝誤差
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH132.417
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本文編號：948693