基于多項式代理模型的齒面摩擦系數(shù)計算方法研究.pdf

1、齒面摩擦對齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度均有重要影響，齒面摩擦系數(shù)則是齒輪摩擦學設(shè)計的重要內(nèi)容。摩擦系數(shù)與載荷、潤滑、轉(zhuǎn)速、齒面粗糙度等多種因素有關(guān)，計算困難且很難直接測量。本文以直齒圓柱齒輪為研究對象，基于多項式代理模型，通過多島遺傳優(yōu)化算法反求齒面摩擦系數(shù)。為驗證該計算方法的合理性，將反求結(jié)果與其他研究者的計算結(jié)果進行對比。主要研究內(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算齒廓曲

2、線，提取齒廓曲線關(guān)鍵點坐標，利用MATLAB與ANSYS/APDL聯(lián)合仿真實現(xiàn)齒輪的參數(shù)化建模。選擇合適的單元類型，設(shè)置實常數(shù)和材料參數(shù)，進行網(wǎng)格劃分。根據(jù)實際工況施加邊界約束及載荷，建立齒輪有限元模型。
　　(2)齒根彎曲應力的有限元計算與動態(tài)測試。對有限元模型施加線均布載荷，得到不同加載點沿齒寬方向齒根危險截面處的應力分布。通過電封閉齒輪試驗臺，分別測量從動齒輪的齒根彎曲應力及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，并將齒根彎曲應力的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果對比

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