基于动力学的兆瓦级风电齿轮增速箱可靠性灵敏度分析

通过失效模式及影响分析确定了风力发电机齿轮传动系统的主要失效零件,建立了基于动力学的齿轮和滚动轴承可靠性评估模型,同时给出了风力发电机齿轮传动系统可靠性评估模型。采用四阶矩法对行星齿轮接触和弯曲疲劳可靠性灵敏度进行了分析,得到齿轮接触疲劳可靠性灵敏度和弯曲疲劳可靠性灵敏度,结合实例进行了计算,分析了行星齿轮参数对可靠性的影响。     

齿轮传动多模式失效的时变可靠性分析

提出一种在多种失效模式下的齿轮传动时变可靠性模型和计算方法.以齿轮疲劳寿命系数与应力循环次数之间的关系曲线建立齿轮强度时变模型,进而建立同时考虑齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的可靠性分析模型.基于一次二阶矩方法推导齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的时变概率计算公式,并推导出了这两种失效模式的联合失效概率密度函数的...     

基于参数不确定性条件下的齿轮弯曲疲劳可靠性灵敏度分析

文章旨在研究基于参数不确定条件下的齿轮弯曲疲劳可靠性计算及可靠性灵敏度分析。在应力比为0.04条件下进行弯曲疲劳试验,建立了齿轮S-N曲线及不同可靠度下的P-S-N曲线;虑及不确定性因素,基于应力-强度干涉模型,采用蒙特卡罗法对齿轮弯曲疲劳可靠度进行模拟计算,结果良好;结合可靠度模拟计算结果与灵敏度计算模型,得到了去除量纲后各项随机参数于不同可靠度下的均值灵敏度和方差灵敏度,结果表明,各均值灵敏度在不同可靠度下的正、负相关性并存且影响平缓;而在方差灵敏度中,除参数YF在各可靠度下均为负值且影响平缓以外,其余六参数在各可靠度下均为正值且影响剧烈。     

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...     

基于MATLAB二级行星轮边减速器可靠性优化设计

电动轮矿用汽车低速大转矩的运行特性需要传动比较大的减速器,因此行星轮式轮边减速系统被广泛应用。针对二级行星轮式减速器结构特点,采用传统设计方法对行星齿轮系统进行可靠度分析,根据已计算的可靠度对齿轮系统进行参数优化。将系统可靠度最大转化为各齿轮的可靠度最大,作为多个目标函数,在实际工况的基础上建立约束条件,利用MATLAB多目标优化函数进行求解,获得最佳的齿轮参数。根据得到的行星齿轮系统的参数,对优化后整套减速系统的可靠性进行分析。分析结果可知,优化设计后,传递效率为0.946,传递比为30.54,满足使用要求;二级太阳轮齿面接触强度可靠性系数为2.52,二级内齿圈齿根弯曲疲劳强度可靠性系数为2.59,二级齿轮可靠度为0.989,可靠性明显提高;主要零件的安全系数等级高;二级减速系统各齿轮的寿命达到设计要求;为同类行星齿轮系统的优化设计提供参考。     

基于PXI轮边减速器结构参数优化设计

行星轮边减速器传动比大、结构紧凑且具备较强的承载能力。基于二级行星轮边减速器结构特点,保持总传动比不变,将齿数、模数及齿宽作为变量,在相同输入功率、转速下,当齿面接触强度和齿根弯曲强度达到一定安全系数时,寻求最优变量,使整体功率损失最小,进行优化设计;基于Simulink建立了最优解轮边减速器模型,并导入Labview,在Labview+PXI环境下实现模型实时仿真,对动态特性进行分析。结果表明,优化后,功率损失率由3. 87%降低至3. 31%;优化后轮边减速器各级齿轮传动啮合变形是混沌的,齿轮副啮合变形大小由其传递的力矩决定,受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动,表明了优化设计的可靠性。     

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。     

考虑失效模式相关性的传动齿轮可靠性分析

在考虑失效模式相关性的前提下,对传动齿轮进行可靠性分析。运用Monte Carlo法抽样得到传动齿轮在各失效模式下的概率分布,并根据应力-强度干涉理论构建其系统功能函数。在此基础上,基于MATLAB分别计算了传动齿轮的系统可靠度及失效模式和随机变量灵敏度。研究表明:传动齿轮各失效模式间相关性对其可靠度有重要影响,齿面接触疲劳强度及相关变量对齿轮系统可靠度影响最大。     

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。     

MG 400/951型采煤机截割部行星架时变可靠性分析

截割部行星架作为采煤机的关键零件,其时变可靠性对采煤机的综合性能有着重要的影响。基于Pro/E建立以截割部行星架为模态中性文件的采煤机刚柔耦合模型,研究截割部行星架的动力学性能,获得了截割部行星架薄弱区域和动态应力。基于Matlab获得了截割部行星架薄弱区域三参数威布尔分布的概率密度函数,利用Kstest函数验证其拟合的合理性。依据疲劳寿命可靠性理论,建立了截割部行星架疲劳寿命可靠性模型,计算得到基于Copula函数的截割部行星架多薄弱区域时变可靠度由0.936 2呈指数退化趋势,直至截割部行星架失效,结合可靠性灵敏度设计理论分析了截割部行星架多薄弱区域设计变量对其时变可靠性的影响程度,为截割部行星架的研究提供了理论基础和准确的数据支撑。     

HXD1C型大功率机车传动系统齿轮的疲劳可靠性分析

基于标准和可靠性曲线,分析了HXD1C大功率机车传动系统齿轮的接触和齿根弯曲疲劳可靠性。结果表明,按照齿轮标准计算方法,齿轮的啮合接触疲劳强度和齿根抗弯强度合格。基于接触和齿根弯曲疲劳可靠性曲线的分析结果表明,在置信度95％及可靠度0．99下,齿轮的抗弯疲劳强度较弱,寿命321．32万公里;在置信度95％及期望寿命80万公里下,传动齿轮的抗弯疲劳强度仍然较弱,可靠度水平为0．9971。     

考虑失效相关性的行星摆线减速器结构多目标优化设计

行星摆线减速器的可靠性直接影响工业机器人的整体性能和使用寿命,其中,两级传动子部件的可靠性对减速器整机可靠性具有重要影响。以某型重载行星摆线减速器为研究对象,基于两级传动系统子部件的受力分析,分别构建各子部件的可靠性数学模型,并通过Copula函数对可靠度进行相关性耦合,构建了考虑失效相关性的系统可靠性模型;在此基础上,构建体积最小、可靠度最高的多目标优化模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法（Non-dominated sorted genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）进行求解,并与考虑独立性假设的系统可靠性模型做了对比分析。结果表明,优化后,减速器体积减小了11.27%,可靠度提高了5.29%;考虑失效相关性的优化设计方法可以有效提高行星摆线减速器的可靠性,并具有更高的综合性能。     

大型能源装置行星齿轮传动模糊可靠性研究

以模糊可靠度分析为理论依据,建立了行星齿轮传动接触强度和弯曲强度的模糊可靠性模型.结合实例,研究了中心距、模数、极限应力等因素对接触强度和弯曲强度模糊可靠性和安全系数的影响.同时通过大量的计算数据,分析了模糊可靠度与安全系数的关系.     

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。     

基于逻辑故障模型的RV减速器系统可靠性预测

以RV减速器为研究对象,利用相似零部件的可靠性数据,结合手册对RV减速器行星齿轮子系统和摆线轮子系统的设计方案进行可靠性预计,分析组件在不同连接方式下子系统可靠度随时间变化的趋势。结果表明:改善RV减速器子系统的薄弱环节能有效提高整机系统的可靠度和平均无故障工作时间。通过分析零部件的失效数据,得到相对准确的失效分布规律,对RV减速器可靠性评估和预测提供一种有效的途径。     

齿轮可靠性模型及其可靠度计算

本文根据齿轮弯曲疲劳与接触疲劳的安全裕度间的相关性,建立起同时考虑弯曲疲劳破坏和接触疲劳破坏的齿轮多失效可靠性模型。从而使得齿轮的可靠性预测更加科学与合理。     

少齿差行星齿轮传动多齿弹性啮合效应的研究

采用有限元分析方法,使用ANSYS Workbench建立了少齿差行星减速器的参数化接触模型。对少齿差行星减速器进行静力学接触分析,分析结果表明,少齿差行星齿轮在传动过程中齿对存在弹性变形,从而出现多齿弹性啮合现象;并得到了在不同转矩下,少齿差行星齿轮传动的实际接触齿对数及各齿间载荷分配规律;分析计算结果为提高少齿差行星齿轮传动的承载能力、齿轮几何参数的优化设计及零部件的强度分析具有重大意义。进行少齿差齿轮传动的多齿弹性啮合效应的研究,对齿轮传动的承载能力的估算,降低制造成本,减小整机和齿轮尺寸,也有很重要的意义。利用有限元软件Ansys对少齿差行星减速器进行分析得到了减速器传动过程中的实际接触齿对数及各齿间载荷分配。     

渐开线少齿差行星齿轮减速器动态接触仿真分析

首先通过SolidWorks建立了渐开线五齿差行星齿轮减速器的三维模型,运用ABAQUS有限元软件对齿轮副进行了在额定工况下的动态接触仿真分析,得到轮齿从进入啮合到退出啮合全过程的动态啮合效果,得到了啮合时轮齿的接触应力和von-mises等效应力;仿真分析了渐开线少齿差行星减速器在不同载荷下的重合度,并得出了其单齿啮合刚度曲线,根据线性叠加原理,得出了渐开线少齿差行星减速器在额定载荷作用下的时变啮合刚度曲线。     

啮合轮齿温度可靠性对齿轮参数的灵敏度分析

为降低齿轮啮合轮齿高温失效风险,基于响应面法构建了啮合轮齿温度的极限状态函数,得到轮齿温度可靠度与各相关参数间的数学关系式,应用Monte-Carlo模拟法得出轮齿温度可靠度对各参数的灵敏度表达式。以行星齿轮传动的太阳轮为例,分析得到轮齿温度可靠度对齿宽、转速、模数和压力角的灵敏度,分别为-0.519、-0.712、0.211和0.384。结果表明:模数、压力角、齿宽和转速对温度可靠性的影响程度依次增大;减小齿宽、转速或者增大模数、压力角可提高轮齿温度可靠度。啮合轮齿温度可靠度对齿轮参数的灵敏度分析为轮齿温度可靠性设计提供了依据。     

自动变速器行星齿轮机构的优化设计

根据自动变速器行星齿轮机构的特点和要求,在保证传动比合理和体积减小等40个约束条件下,以行星齿轮机构中各齿轮强度均等或接近于优化目标,建立齿轮齿面接触疲劳应力差值最小和齿根弯曲疲劳应力差值最小的优化模型,并用MATLAB进行优化计算。与原设计比较,优化设计的行星齿轮机构的齿面接触疲劳应力和齿根弯曲疲劳应力的最大值、应力差值以及整体应力都下降,特别是齿根弯曲疲劳应力最大值减小了12.24%,而且所有齿轮的齿根弯曲疲劳应力几乎相等,优化效果明显。优化设计的行星齿轮机构体积比原设计小3.54%,而且在传动比、尺寸参数和工艺参数方面,优化设计也都有优势。