考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3 000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。     

展开式斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计

在展开式斜齿圆柱齿轮减速器的静态优化设计中引入齿轮强度可靠性约束条件,建立了两级斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计数学模型,并给出了设计实例.     

二级斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计

在二级斜齿圆柱齿轮减速器的静态优化设计中引入齿轮强度可靠性约束条件,并运用相关数学理论和优化设计 方法建立了二级斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计数学模型,给出了设计实例。     

考虑齿轮磨损的行星减速器传动精度时变可靠性分析及优化设计

针对行星减速器工作过程中存在齿轮动态磨损因素导致传动精度可靠度下降的问题,建立了考虑齿轮磨损的行星减速器传动精度时变可靠性模型,并进行了传动精度可靠性分析与公差优化设计.基于啮合线分析方法建立了行星减速器传动误差模型,对齿轮磨损这一随机过程进行了数值仿真,并利用高斯过程预测了齿轮磨损量;以某二级2K-H型行星减速器为例...     

谐波减速器混合时变可靠性分析的单调函数法

由于数据匮乏与性能退化,谐波减速器的可靠性呈现出显著的概率-区间不确定性混合与时变特征.针对这一问题,提出一种混合时变可靠性分析的单调函数法.首先,基于应力-强度干涉理论构建谐波减速器的混合时变可靠性模型;其次,通过分析可靠性模型动态响应关于时间变量的单调性,以消去时间变量的影响;进一步结合偏导数判断可靠性模型响应关于区间变量的单调性,将概率-区间混合可靠性转换为概率静态可靠性,然后利用蒙特卡罗法求解谐波减速器的可靠度.结果表明:所提方法有效降低了计算复杂性,并准确反映出谐波减速器可靠性的动态变化过程.     

考虑强度退化与失效相关性的RV减速器动态可靠性分析

强度退化和失效相关性对机械系统的可靠度有显著影响,目前尚无同时考虑上述因素的RV减速器动态可靠性分析方法。根据RV减速器的结构特点,建立了基于强度退化理论的RV减速器零件动态可靠度分析模型,分析了强度退化对RV减速器零件可靠度的影响规律;通过推导出的耦合两级传动子部件可靠度的Copula函数描述零部件间的失效相关性,建立了RV减速器系统动态可靠性分析模型,研究了失效相关性对系统可靠性的影响规律;对影响RV减速器可靠性的主要设计参数进行了灵敏度分析,获得了各参数的灵敏度排序,为RV减速器的可靠性优化设计奠定了基础。     

齿轮磨损和接触疲劳竞争失效可靠性模型

为了计算齿轮可靠度,针对磨损失效和疲劳失效2种常见的失效方式,分别建立了失效概率模型,在此基础上计算出可靠度,并考虑了服从泊松过程的冲击对磨损和接触应力的作用。磨损采用累积磨损的形式,建立了磨损-磨损阈值干涉模型。接触疲劳失效考虑随机强度退化,建立了动态强度-应力干涉模型。以某矿用挖掘机提升减速器中的齿轮为研究对象进行可靠性分析,对模型和方法进行验证,得到了考虑冲击作用的2种失效模式竞争的齿轮可靠度计算结果,分析了不同冲击参数下可靠度值。结果表明,模型对于估计寿命、材料选取等工程问题有一定的参考价值。     

基于证据理论的可靠性优化设计在减速器设计中的应用

在齿轮减速器的设计、生产和使用过程中有很多不确定性,这些不确定性对减速器的可靠性有很大的影响。文中对只考虑区间变量的基于证据理论的优化设计方法进行改进,在优化设计中同时考虑区间变量和随机变量。该方法的核心是:在区间段内使用顶点法估算极限状态函数的极值,使用一阶可靠度方法在极值点处估计极限状态函数的可靠度极值,然后建立相应的优化设计数学模型。最后使用文中建立的数学模型对某斜齿轮减速器进行基于证据理论的可靠性优化设计。     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

双轴来复传动圆柱齿轮减速器齿轮传动强度的模糊可靠性设计

采用改进模糊可靠性设计方法对双轴来复传动圆柱齿轮减速器齿轮传动强度进行了模糊可靠性设计，并对采用一般模糊可靠性设计方法和改进模型可靠性设计方法获得的结果进行了比较，结果表明，改进模型可靠性设计方法使设计结果更加科学合理。     

矿用自卸车轮边减速系统可靠性建模分析

矿用自卸车轮边减速系统具有较大的传动比,受制于空间限制,而减小行星齿轮太阳轮齿数,因此会降低齿轮的可靠性。针对于此以某矿用自卸车轮边三级行星减速器为研究对象,根据系统结构和工作原理,基于Romax搭建轮边三级行星减速器虚拟样机有限元模型,对不同工况下各级齿轮的强度和疲劳寿命进行校核,解决传统计算对减速器所受径向载荷、自重及变形等因素考虑不足的问题,分析结果更加精确。结果表明轮边减速系统的齿轮接触疲劳强度、弯曲疲劳安全系数高,使用寿命达到设计标准要求,为同类矿用自卸车轮边减速系统设计研究提供理论依据和分析参考。     

齿轮减速器的多目标可靠性优化设计

提出一种以可靠度为目标函数和约束条件的多目标齿轮减速器优化设计方法。将可靠性引入齿轮减速器的确定性优化,考虑可靠度为设计目标和设计约束,并将小齿轮齿数作为离散确定性设计变量,进而构造出具有离散变量的多目标可靠性优化设计模型。提出在分支界定算法中嵌套遗传算法构造该优化问题的求解算法。该算法利用分支界定算法的遍历性和遗传算法的全局性,以获得优化问题的全局性解。最后,分别给出齿轮减速器的连续变量确定性解和可靠性解、混合变量确定性解和可靠性解,用以验证方法的有效性。     

谐波齿轮减速器的设计研究

本文罗详细地讨论了谐波齿轮减速器的设计计算。在本文中首先阐述了谐波齿轮传动的主要特点，推广和应用渐开线齿廓的减速器的优点。其次，介绍了考虑到柔轮扭转变形的谐波齿轮减速器设计方法。最后论述了谐波齿轮传动的啮合参数优化设计和谐波齿轮传的结构尺寸优化设计。所以，本文对于谐波齿减速器的设计工作具有较重要的指导意义。     

基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计研究

机械可靠性优化设计是以机械产品的可靠度作为目标函数或约束条件,运用优化设计方法获得最佳设计方案的现代设计方法。本研究以三级斜齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计为例,以减速器体积最小、传动平稳可靠为目标函数,将强度设计可靠性纳入约束条件,建立多级齿轮传动多目标可靠性优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行可靠性优化设计。     

基于多元退化数据的RV减速器可靠性评估

针对RV减速器的可靠性评估需求，结合减速器传动误差及回差的性能退化试验数据，分别建立了可用于描述减速器性能退化过程的Gamma过程传动误差及回差退化模型，利用最大似然估计法对退化模型参数进行估计。以上述两种模型作为一元边缘分布函数，通过Copula函数建立了RV减速器二元退化模型，并对该减速器的可靠性及预期失效寿命进行了评估。结果表明，基于传动误差和回差退化模型的可靠度评估结果与试验结果基本一致，模型能够较为准确地描述RV减速器的性能退化过程。Gaussian Copula函数较适合描述RV减速器二元退化指标间的相关性；采用该函数可得出该工况条件下RV减速器在任意可靠度时的预估失效寿命。     

土压平衡盾构机行星减速器热平衡分析

土压平衡盾构行星减速器热平衡分析对保证行星减速器的正常运行和盾构机的运行可靠性具有重要意义。忽略各构件内部温差对传热性能的影响,将传动系统各构件转换为节点,综合考虑各构件间的耦合关系,在对热传递过程中的热阻进行研究的基础上,基于热网格法建立行星传动系统的热平衡数学模型,并对土压平衡盾构机行星减速器的热平衡过程进行计算。结果表明,齿轮啮合次数对齿轮温升具有重要影响。将仿真结果与测试结果进行对比,结果验证了基于热网格法的行星减速器热平衡模型的正确性。     

基于疲劳失效的行星齿轮减速器时变可靠性分析

随着科技革新与社会发展,对行星齿轮减速器的可靠性要求越来越高。行星齿轮减速器运行过程中存在疲劳因素,会导致可靠度发生变化。针对这一问题,首先,根据应力-强度干涉理论,构建行星齿轮减速器在疲劳失效（主要是齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效）下的时变可靠性模型;其次,结合单调性定理,将时变可靠性模型简化,利用Matlab编程,求解了行星齿轮减速器的可靠度;对时变可靠性模型的各变量进行了灵敏度分析;最后,以PM90精密行星齿轮减速器为例,分别得到基于疲劳失效下的可靠度和各变量的灵敏度,阐述了在接触疲劳失效和弯曲疲劳失效下的可靠性时变规律,为行星齿轮减速器的时变可靠性分析奠定了基础。     

空间谐波减速器的可靠性研究

针对谐波减速器在空间低速、轻载的工况下,由于磨损引起传动误差、回差超过要求精度的失效模式,首先建立了考虑磨损量的谐波减速器的传动误差和回差的计算模型,并由此建立了谐波减速器的可靠性模型。根据所建立的可靠性模型进行了实例分析,并编写MATLAB程序进行了计算。结果表明,所建立的谐波减速器可靠性模型是符合实际情况的。     

谐波齿轮传动系统非线性扭转振动仿真软件设计

结合谐波齿轮传动基本原理、非线性动力学理论、数值分析方法和计算机技术等设计方法开发了谐波齿轮传动系统非线性扭转振动仿真软件，该模型考虑了考虑传动误差、非线性扭转刚度以及间隙等非线性因素，仿真软件系统采用Windows界面风格、操作方便简捷、人机界面友好，是专为研究谐波齿轮传动系统的非线性动力学特性而开发的。对XB-80-134H型谐波齿轮减速器的实验结果证明了软件的有效性。软件仿真结果可以为设计以及实验分析提供依据。     

基于NSGA-Ⅱ的行星减速器多目标优化设计

为提高行星减速器工作能力,以齿轮强度和减速器体积为优化目标,对行星减速器进行多目标优化设计。以矿用提升绞车中的NGW型行星减速器为优化对象,以中心太阳轮尺寸参数为优化设计变量,建立配齿条件、齿面接触强度及工作参数等约束条件,构建多目标优化设计模型。利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对多目标优化模型进行优化计算,得到优化目标的帕累托(Pareto)最优解分布。通过对比得到优化目标间的相互影响规律,利用模糊集合理论从最优解集中选择出合理参数作为最终设计结果。分析结果表明本文提出的优化设计方法提高强度的同时,有效减小减速器体积,实现了行星减速器的多目标优化设计。