多平行轴斜齿轮转子系统的可靠性及可靠性灵敏度研究

论文摘要

齿轮传动广泛的应用于各类机械产品中,齿轮系统工作状态极为复杂,而齿轮产品也不同程度的存在着振动噪声问题,因此,有必要对齿轮系统进行深入的动力学研究,找到根源所在,实现精密、平稳、高速传动。本文考虑了齿轮基本参数如模数、齿宽、螺旋角、方位角、变异系数、压力角等参数,轴承支撑刚度和支撑阻尼的影响,利用ANSYS软件的APDL语言建立了单轴和多平行轴齿轮转子系统的有限元模型,分别对单轴和多平行轴转子系统进行了固有特性分析,在此基础上,建立了齿轮转子系统的力学模型,建立了系统的运动微分方程,研究了在静态传递误差激励下,多平行轴齿轮转子系统的动力学响应问题,得到了齿轮啮合点的振动位移。接着,基于ISIGHT设计软件,将其与ANSYS结合,基于拉丁方方法,对有限元模型进行了试验设计,得到了有限元响应样本,并结合BP神经网络,建立了响应和基本随机变量之间的函数关系,并对网络进行了检验,验证了可以用神经网络代替有限元模型,进行可靠性设计和可靠性灵敏度设计。基于可靠度求解中的一次二阶矩法,利用MATLAB语言进行编程,得到转子系统可靠度,并与随机模拟法(MCS)进行对比,证明一次二阶矩法的正确以及准确性。基于可靠性灵敏度理论,利用MATLAB编程,将随机变量无量纲化后,得到可靠度对基本随机变量的可靠性灵敏度,并对灵敏度进行排序,找到对可靠性影响程度大的参数。本文得到了影响系统可靠性的关键因素,为产品的设计、制造、生产过程提供了重要的参考,具有实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外机械可靠性的发展现状
• 1.2 可靠性灵敏度的发展现状
• 1.3 齿轮动力学的发展现状
• 1.4 齿轮转子系统动力学的模型及方法概述
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 可靠性基本理论
• 2.1 可靠性概述
• 2.2 可靠性灵敏度概念
• 2.3 二阶矩技术
• 2.4 Edgeworth级数
• 2.5 结构可靠度计算方法
• 2.6 可靠性灵敏度计算方法
• 第三章 平行轴斜齿轮转子系统建模及模态分析
• 3.1 平行轴齿轮转子系统的常规参数
• 3.2 斜齿轮啮合副的力学模型
• 3.3 转子系统的有限元模型
• 3.4 小结
• 第四章 基于静态传递误差的转子系统动力学分析
• 4.1 静态传递误差的概念
• 4.2 啮合齿轮处的动力响应
• 4.3 小结
• 第五章 齿轮-转子系统可靠性及可靠性灵敏度分析
• 5.1 确定基本随机参数
• 5.2 试验设计
• 5.3 神经网络拟合
• 5.4 可靠性设计
• 5.5 可靠性灵敏度设计
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢