圓柱齒輪承載能力設計缺陷辨識模型與方法.pdf

1、圓柱齒輪承載能力設計缺陷的辨識是保證齒輪設計質量、縮短齒輪設計周期、提高齒輪安全性和可靠性的關鍵。本文在深入分析圓柱齒輪承載能力設計缺陷產生原因的基礎上,對齒輪強度設計缺陷辨識、齒輪剛度設計缺陷辨識和齒輪安裝誤差設計缺陷辨識進行了較為深入和系統的研究。
　　圓柱齒輪的強度是衡量齒輪承載能力的重要指標。在齒輪的強度設計過程中,設計約束條件復雜,常規(guī)的求解方法很難保證設計變量同時滿足所有的約束條件。利用BP神經網絡非線性映射能力,將圓

2、柱齒輪設計參數與結構特性之間的物理關系反映為神經網絡輸入與輸出之間的數學關系,建立了基于BP神經網絡的圓柱齒輪承載能力設計缺陷辨識模型。利用遺傳算法對于復雜問題具有并行化處理的特性,對學習后的BP神經網絡模型進行全局尋優(yōu),得到了滿足齒輪強度設計要求的設計變量空間,從而實現了對齒輪強度設計缺陷的優(yōu)化修正。
　　提出了一種基于改進的能量法與有限元法相結合的圓柱齒輪剛度設計缺陷辨識方法。首先將齒輪剪切剛度和基體變形剛度加入了傳統的能量法

3、之中,利用改進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力分布的影響。通過驗證齒輪在剛度激勵作用下,齒輪靜強度和疲勞強度是否滿足設計要求來判定原設計是否存在剛度設計缺陷。最后通過優(yōu)化修正齒輪設計參數,減小了齒輪綜合時變嚙合剛度,從而減小了齒輪應力集中,降低了齒輪嚙合過程中的交變應力,實現了對齒輪剛度設計缺陷

4、的修正。
　　過大的齒輪安裝誤差將會導致齒輪在嚙合過程中產生劇烈的沖擊和振動,是齒輪輪齒折斷、齒面磨損和齒面點蝕等齒輪失效的重要原因。根據漸開線齒面幾何學及現代嚙合理論,推導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行求解,得到了齒輪齒面接觸跡線和嚙合域,發(fā)現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計準則規(guī)定的極限值,判定