行星轮系的概率优化设计

 对2K-H(NGW)行星轮系的概率优化设计方法进行了研究,建立了数学模型,编制了计算机程序.根据具体设计条件,利用该程序可以得出满足可靠性要求的一系列优化设计方案.     

行星齿轮减速器的优化设计

根据可靠性设计理论和机械优化设计技术,以NGW型行星齿轮减速器为例,初步探讨优化设计的原理和方法。     

行星传动装置的参数化设计和虚拟仿真

应用ADAMS软件的ENGINE模块建立了行星齿轮机构的动力学模型，介绍了在Template中的建模方法；针对发动机启动阶段的运动特性，进行了动力学仿真。     

行星轮系的模态分析

采用有限元软件ANSYS对行星减速器中的行星轮系进行建模、划分网格及模态分析,计算了前六阶的模态。为避免结构在工作时发生共振提供了依据,同时为整个系统的动态响应计算和分析奠定基础。     

差速器行星齿轮闭塞锻造成形工艺优化

运用DEFORM-3D软件对差速器行星齿轮的闭塞锻造成形过程进行有限元模拟，将其过程可视化，对成形中可能产生的缺陷进行预测，以降低工艺试验成本；通过分析模拟结果，为模具的选材、结构的优化提供依据。     

基于SA算法的行星齿轮减速器离散变量优化设计

考虑制造工艺要求,将所有设计变量均视为离散变量,包括一般离散变量和伪离散变量,并就这两种情况下状态产生函数的设计原理进行深入研究,解决了将模拟退火算法用于离散变量函数优化的关键技术问题,介绍了一种基于模拟退火算法的离散变量函数优化的新方法。行星齿轮传动中各齿轮的齿数受传动比条件、同轴条件和装配条件的限制而不能任意取值,齿轮的模数也要受国家标准的制约只能取一些离散值,用以数学规划理论为基础的经典约束优化方法求解效果很差,用基于模拟退火算法的离散变量优化设计方法则可以方便快捷地获得满足各方面要求的最优设计方案。     

多级行星轮系减速器的降噪研究

以传统的边频信号识别技术为手段,对某型号的三级行星齿轮减速器故障进行测试与分析,分析表明,该型减速器的第一级太阳轮的转动轴线偏离理论轴线,从而使得行星架和行星轮的转动轴线也偏离理论轴线,导致Ⅰ级的行星轮和Ⅰ级的太阳轮转动都出现了偏心,引起较大的振动与噪声。另外,对减速器进行的模态分析还表明,行星齿轮在较大的啮合冲击激励下发生了共振,加大了减速器的噪声。经对其结构进行改进,使其噪声下降了2.5 dB(A)。     

行星齿轮架锻造工艺

行星齿轮架产品结构复杂,其凸台部分比较典型,它形状较高而且很窄,在锻造过程中金属极容易不满模,非加工面又比较多,给锻造工艺带来了较大的难度.通过对行星齿轮架进行了结构分析,锻造难点分析和打击力的计算,设计出了行星齿轮架的工艺流程,介绍了行星齿轮架锻造工艺方案和模具设计.     

行星齿轮传动装置及均载机构探析

本文主要探讨了行星齿轮传动的特征，并以弹性元件的均载机构为例，论述了其传动装置的技术特点。     

基于遗传算法的谐波齿轮可靠性优化设计

谐波齿轮具有优异的特性,在传动系统中的应用越来越广泛.针对谐波齿轮,考虑其设计过程中的各种不确定因素,根据其失效形式建立谐波齿轮的可靠性分析模型.在可靠性理论和优化设计方法的基础上,将可靠性设计与遗传算法结合起来;根据应力-强度干涉理论使用一次二阶矩法对谐波齿轮进行了优化设计;使用矩阵微分技术,分析了设计变量对结构可靠性的影响程度,即灵敏度.并使用蒙特卡洛模拟的方法对可靠性进行了验证.在基本随机参数的前二阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以迅速准确地得到谐波齿轮可靠性优化设计信息.数值算例表明,所提出的方法是一种实用、有效的方法.     

裂纹故障对行星齿轮传动系统动力学特性的影响

针对行星传动装置动态特性复杂、故障率高的问题,拟从动力学角度探索行星传动系统的故障机理。采用改进能量法,仿真分析正常与含裂纹齿轮时变啮合刚度,考虑时变啮合参数影响,运用集中参数法建立了行星齿轮传动系统动力学模型;求解得到了正常与含故障齿轮传动系统动态响应,并对比分析了裂纹故障对动力学特性的影响;通过台架实验,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响,结合小波分析与EEMD方法对齿轮振动信号进行频谱分析,并对比分析了正常与故障齿轮的频域特性差异,揭示了行星齿轮传动系统的故障机理。研究表明:所建立的动力学模型精度较高,能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性;由于裂纹故障引起传动系统振动的调制效应,导致在齿轮啮合频率附近出现明显边频带,故障齿轮箱的振动能量主要集中在高频段。     

多工况人字齿轮传动系统结构减振分析及优化

为更有效降低人字齿轮传动系统振动,分别对由人字齿轮传动系统振动产生的源激励(齿面啮合质量)及振动传递系统(箱体结构)进行减振降噪设计。选择综合效果较好的齿面三维修形方法在多载荷工况下对人字齿轮小轮齿面进行以减小轮齿间啮合振动为目标的修形优化设计;为确定箱体结构优化改进方向,对齿轮箱体进行以静态(箱体最大变形量)动态(低阶固有频率)相结合的结构拓扑优化;据箱体拓扑优化结果确定箱体可减重部位及需加强的结构选定箱体尺寸优化参数并对以箱体机脚处振动加速度均方根值最小为优化目标的箱体结构优化。实例计算与试验结果表明,齿面三维修形方法振动最大降幅理论计算为20.5%、实验为18.9%,减振为12%;而两者相结合则降低幅度达27.3%,效果更好。     

锥齿行星齿轮传动模态特性分析

根据相对质心的动量矩定理,建立了锥齿行星齿轮传动的多维动力学模型,采用归纳方法研究了模态特性.结果表明:该传动系统的模态可归结为4种典型振动模式,即:轴向平移—扭转、径向平移—扭摆、行星轮及轴向平移振动模式.在轴向平移-扭转振动模式下,中心构件呈现沿轴线方向的平移振动及绕该轴的扭转振动;在径向平移—扭摆振动模式下,中心构件呈现沿径向的平移振动及绕该方向的扭摆振动;在行星轮振动模式下,中心构件均不振动,仅行星轮在振动;在轴向平移振动模式下,中心构件仅呈现沿轴线方向的平移振动,其他方向不存在振动.与上述4种典型振动模式对应的固有频率的重数分别为1,2,N-3及N-2.该研究为锥齿行星传动的动态特性优化奠定了理论基础.     

谐波减速器的传动效率确信可靠性建模与分析

基于可靠性科学原理,在确信可靠性理论框架下,提出了谐波齿轮传动效率确信可靠性建模与分析方法.考虑谐波齿轮传动过程中的功率损耗以及影响传动效率的多种外在因素,通过计算传动效率与其阈值之间的距离,构建传动效率裕量模型.开展多源不确定性分析与量化,构建传动效率确信可靠性模型.针对传动效率模型中的未知参数,给出了基于实测数据的...     

考虑摆线轮磨损的RV减速器传动精度可靠性分析与参数优化

针对RV （rotate vector）减速器在工作过程中存在的零件磨损导致传动精度下降的问题,建立了考虑摆线轮磨损的RV减速器传动精度动态可靠性模型,进行传动精度可靠性分析,并对关键零件的公差以及摆线轮的修形参数进行优化设计。以某重载RV减速器为研究对象,利用Archard磨损公式对摆线轮的磨损深度进行计算,分析轮齿齿廓磨损的分布情况,并基于数值仿真数据利用高斯过程回归模型预测磨损量;建立了含动态磨损的RV减速器传动精度可靠性模型,用蒙特卡洛法求解其动态可靠度;建立了以传动精度动态可靠度为约束条件,以加工成本最低、额定寿命周期内最大磨损量最小为优化目标的优化模型,采用多目标遗传算法求得最优解。结果表明;优化后摆线轮的磨损量略微增大,而减速器的加工成本明显降低;优化后减速器传动精度可靠度得到明显提高,在额定寿命6 000 h内的可靠度满足预期要求。研究结果可以为高精度RV减速器的设计提供参考。     

复式行星齿轮传动系统综合动力学模型及振动特性研究

建立了复式行星齿轮传动综合动力学模型,模型考虑了各构件的平移和扭转振动及静态传递误差。系统分析了复式行星齿轮传动系统的固有振动特性,研究了其固有频率的带状分布特点,根据中心构件及行星轮的振动特点,将系统振型分为三类,即中心构件平移-行星轮随机振动模式、中心构件扭转-行星轮相同振动模式、中心轮静止-相邻行星轮反向振动模式。     

行星传动系统的固有特性及模态跃迁研究

建立了单级2K-H直齿行星传动的纯扭转集中参数动力学模型。研究了行星传动的固有特性,归纳出两种振动模式:行星轮振动模式和扭转振动模式,并研究了两种振动模式下行星传动的振动特征。通过求解子特征值问题得到了解析形式的固有频率表达式,并推导了固有频率对构件的支承刚度、质量、转动惯量以及齿轮啮合刚度等参数的敏感度解析式。从模态能量角度深入分析了模态跃迁现象对传动特性的影响,并给出了此现象发生的判别准则。仿真算例证明了所得结论的正确性。     

Copula‐function‐based analysis model and dynamic reliability of a gear transmission system considering failure correlations

In this study, an improved prediction model is introduced to assess the residual strength of gear transmission systems. The residual strength and stress‐strength interference theories are then combined to facilitate the study of the reliability of the gears and bearings in these systems. Based on the copula function, the correlation between the gear contact and bending failure is determined. The relationship between the copula function and reliability is used to determine the dynamic reliability of the gears while considering multiple correlated failure modes. In this manner, more accurate and dynamic reliability attenuation characteristics are obtained for the gear transmission system.     

Dynamic reliability analysis of gear transmission system based on sparse grid numerical integration and saddle-point approximation method

Gear systems are widely used in various mechanical transmission systems. This paper aims to develop an effective and practical method for dynamic reliability analysis of gear transmission system. The proposed method can comprehensively evaluate the dynamic reliability of gear transmission system by adopting the fourth-moment SPA method. First, a nonlinear dynamics model of a single-stage spur gear transmission system is established, which simultaneously takes into account the nonlinear backlash, time-varying meshing stiffness, and static transmission error. After that, a dynamic reliability model for the tooth surface contact fatigue failure of gear system is established with the uncertainty of the motion, structure, and material parameters using stress-strength interference (SSI) theory. To be specific, the sparse grid numerical integration (SGNI) method is applied to solve the statistical characteristic parameters of the dynamic reliability of the system. The probability distribution of the performance function is obtained with the fourth-moment SPA method. Test examples show that the results of the proposed method are consistent with the results obtained by the Monte Carlo simulation (MCS) and superior to the maximum entropy with fractional moments (ME-FM) method, which verifies the effectiveness of this approach. Finally, the dynamic reliability of the gear transmission system with respect to load times is evaluated.     

基于模糊设计准则的机械可靠性优化设计研究

按照应力-强度分布干涉和模糊理论,对机械模糊可靠性优化设计方法进行系统的研究,提出了剩余可靠度的概念,建立了数学模型,给出了设计实例。研究表明：仅仅以实现要求的可靠度为目标的一般模糊可靠性设计由于不能考虑其他条件对设计变量取值的约束作用,往往导致设计结果不具可行性而失去实际意义。可靠性优化设计将模糊可靠性条件与其他所有限制条件一起作为设计约束,在设计空间围成一个可行设计域,然后按照设计目标要求用一定方法寻求可行域内的最优设计点,从而保证了设计结果既具可靠性,又具可行性和最优性。