考虑安装与制造误差的齿轮动态接触仿真

根据齿轮精度标准中误差的定义和说明,提出一种用于齿轮动力学分析的安装与制造误差等效定义,采用Pro/E二次开发,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型;基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立齿轮有限元模型;采用大变形显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA对其进行动态仿真,从而实现求解齿轮在接触过程中安装与制造误差影响下的动态接触应力.研究表明,各类随机误差愈大,则对齿轮啮合冲击应力的影响愈大,其中齿距方向的偏差和啮合面上转角误差对齿轮接触应力的影响最大,啮合垂直面上转角误差的影响最小,当齿轮的安装误差与制造误差同时存在时,齿面接触应力变化最为剧烈.     

基于NMM和SRSM的断裂可靠度分析

针对传统断裂可靠度分析方法涉及较为复杂的应力强度因子敏感性分析和确定性断裂分析次数过多的问题,提出数值流形方法(Numerical Manifold Method,NMM)与随机响应面法(Stochastic Response Surface Method,SRSM)相结合的断裂可靠度分析方法,以便直接利用断裂力学分析模型和减少计算量.首先,使用数值流形方法建立计算应力强度因子或J积分的确定性断裂分析模型;其次通过拟合随机响应面函数构造断裂参数与随机变量之间的显式功能函数;最后利用蒙特卡罗模拟(Monte Carlo Simulation,MCS)获得显式功能函数的失效概率.采用NMM和SRSM相结合的方法对I型和复合型裂纹问题进行模拟,计算结果与已有数值结果吻合良好,说明NMM和SRSM相结合的方法在断裂可靠度分析方面是可行和有效的.     

修形斜齿轮啮合性质及误差影响分析

将制造安装误差和齿面修形引入齿轮传动坐标系统,建立了修形斜齿轮的齿面方程,通过坐标变换矩阵,将固连于齿轮上的动坐标系中的齿面方程转换到固连于机架上的固定坐标系中,建立了满足连续相切接触条件的啮合方程.通过调用Matlab有约束非线性优化函数将啮合方程的求解问题转化为两齿面间距离最短及单位法向量偏差最小的优化问题,分析了...     

用于结构可靠度分析的多响应面法

在分析单响应面法精度的影响因素基础上 ,提出了改进的多响应面法 .然后以两个因子功能函数为例 ,推导了多响应面的设计与估计公式 ,并通过算例比较了多响应面法与JC法、Monte Carlo法及单响应面法的计算精度 .结果表明多响应面法的精度好于单响应面法 .     

车削颤振时变可靠性分析

考虑车削加工过程中刀具磨损对切削力系数的影响,用Gamma过程描述了切削力系数随时间的变化过程,并建立了车削颤振时变可靠性模型.提出了主动学习的Kriging模型与基于首次超越的子集模拟相结合的时变可靠性分析方法(AK-SSFP).对某一车床建立车削颤振稳定性模型,分别采用Monte Carlo方法(MCS)、基于主动学习Kriging的Monte Carlo方法(AK-MCS)和AK-SSFP方法计算车削颤振时变可靠度.AK-SSFP方法的结果与MCS方法的结果一致性很好,且AK-SSFP方法减少了真实极限函数的调用次数并缩短了运算时间.AK-SSFP在保证精度的同时提高了计算效率,解决了车削加工系统颤振时变可靠度的计算问题.     

提高ZC1蜗杆制造精度的研究

在对ＺＣ１蜗杆齿面进行坐标测量的基础上,建立齿面偏差评价函数,按“最小区域”原则对蜗杆齿面轮廓度进行评价,根据评价结果将蜗杆的加工误差分析成蜗杆的安装位置误差和参数调整误差。并通过误差补偿对加工时的安装位置误差和参数调整误差进行修正,以期提高蜗杆的制造精度     

神经网络与响应面法相结合分析

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义.提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析.数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景.     

神经网络与响应面法相结合分析既有混凝土桥梁的可靠性

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义.提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析.数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景.     

基于随机摄动法的齿轮系统动态响应及灵敏度分析

考虑时变啮合刚度、齿轮综合误差及齿侧间隙等非线性影响因素,建立了多级齿轮传动系统的动力学模型.将齿轮系统中的相关物理参数、几何参数和载荷参数看做随机变量,得到随机振动模型.当随机参数的随机部分比确定部分小得多时,采用随机摄动理论,将振动微分方程在随机参数向量的均值处按Taylor级数展开定理展开至一阶项,并对整理后的方程组进行数值求解.求解过程中结合Kronecker积的代数和矩阵微分理论,得到系统响应的前四阶矩.为了衡量系统的平稳性,对齿对的动态传递误差的前两阶矩进行求解,并与Monte Carlo法进行比较,同时分析了动态传递误差对随机参数的无量纲均值灵敏度,分析结果为提高系统的平稳性提供了依据.     

小位移旋量和响应面法相结合的齿轮公差分析模型构建方法

为了更高效更合理地开展齿轮公差分析及优化,提出一种小位移旋量与响应面法相结合的齿轮公差分析模型构建方法。以齿轮安装公差为例,依据齿轮精度标准,利用小位移旋量公差建模理论建立了齿轮安装公差数学模型;基于该公差模型,结合齿面接触分析原理编制了计及误差的齿面接触分析模拟程序,并分析了不同变动要素对传动误差的影响;利用拉丁超立方试验方法采样并结合最小二乘法,构建了齿轮公差变动要素与传动误差之间的二阶响应面近似模型,从而得到了齿轮公差分析模型。实例分析结果表明:该方法建模精度较高,实用性好,可为齿轮公差分析和综合等提供参考。     

小轮双鼓修形的面齿轮传动啮合特性分析

研究了一种新的面齿轮传动修形方法,即小轮双鼓修形,大轮不修且小轮和大轮产形轮无齿数差。推导了小轮的双鼓修形齿面方程、面齿轮齿面方程;在涉及齿轮副安装误差的条件下,建立了轮齿接触分析模型。啮合性能分析表明:小轮双鼓修形能实现面齿轮副抛物线型的几何传动误差,能控制面齿轮接触路径的分布和走向,降低接触路径对安装误差的敏感性。     

滚子包络环面蜗杆传动副装配误差分析

为了掌握装配误差对滚子包络环面蜗杆传动副齿面接触的影响规律,基于齿轮啮合原理和微分几何原理,在滚子包络环面蜗杆传动副的理论啮合几何学模型的基础上,建立了考虑中心距误差、蜗杆轴向误差、蜗轮轴向误差和轴交角误差等4项装配误差的传动副干涉分析模型,提出了传动副在2种干涉情况下的定量评价指标及其数值计算方法,通过实例计算验证了数学模型的正确性.实例分析结果表明:滚子包络环面蜗杆传动副的理论接触线为中间平面附近的一条空间圆柱螺旋曲线;在装配误差的各分量中,蜗杆轴向误差对接触干涉情况影响最大,蜗轮轴向误差影响最小.     

基于ANSYS的钢框架结构可靠性数值模拟

介绍了蒙特卡罗法和响应面法两种数值分析方法各自的特点,再以有限元程序ANSYS为计算平台,利用ANSYS所提供的APDL(参数化设计)模块进行可靠性计算与分析.分别运用蒙特卡罗法、响应面法对一多层钢框架结构进行了结构整体可靠性的计算与对比分析,从计算结果可得基于响应面的蒙特卡罗法的计算精度和计算效率都要优于传统的蒙特卡罗法.     

矿用自卸车轮边减速器传动系统动态可靠性研究

轮边减速器传动系统作为轮毂驱动系统的核心部件,其可靠性直接影响轮毂驱动系统乃至整车的运行可靠性和工作寿命.针对现有轮边减速器传动系统可靠性评估只考虑单一齿面失效或齿根失效的不足,提出考虑二者失效相关的动态可靠度计算方法.首先,在考虑齿轮材料强度退化的前提下分别建立齿面、齿根强度退化随机模型;然后,基于应力-强度干涉理论并采用Monte Carlo方法计算得到2种失效形式下考虑强度退化的齿轮动态可靠度曲线;其次,根据Copula理论建立同时考虑2种失效形式相关性的单一齿轮动态可靠度数学模型;最后,应用Sklar定理对零件失效过程的相关性进行描述,建立轮边减速器传动系统动态可靠度数学模型.通过算例验证结果表明:该方法能够揭示多失效形式和多因素相关条件下系统疲劳寿命与各零部件疲劳寿命之间的关系,可以为轮边减速器传动系统的可靠性评估和预测提供理论依据.     

基于热分析的齿轮模态及共振可靠性灵敏度研究

为了研究温度对齿轮结构模态的影响及程度,在齿轮热-结构耦合分析的基础上对齿轮进行了模态分析,将不同工作条件下模态分析结果进行比较,分析温度场对齿轮模态的影响;在考虑温度场这一因素下采用概率设计方法的MonteCarlo模拟法对齿轮进行共振可靠性灵敏度分析.结果表明:由温度变化所引起材料力学性能的变化对各阶固有频率影响的程度不同,由热应力引起的固有频率变化小于由材料力学性能变化引起的固有频率变化;各随机变量中齿轮的模数对共振可靠性的影响最大,分析结果更符合实际工况,为齿轮可靠性设计开辟了新思路.     

机械强度可靠性灵敏度分析的拟蒙特卡罗法

虽然蒙特卡罗方法具有程序结构简单,计算效率与问题维数无关的优点,但工程结构的失效概率往往很小,要获得精确的结果就需要大量样本,因而计算效率低.针对这一问题,采用Halton序列代替伪随机数并结合重要抽样方法,提出计算可靠性灵敏度的拟蒙特卡罗法.该方法与传统蒙特卡罗法相比显著减少了样本,提高了计算效率,并且误差是确定的.以齿轮为研究对象,通过对接触疲劳可靠性及可靠性灵敏度进行分析,证实了该方法在计算效率上的优势.     

一种改进的全局可靠性分析方法

基于Kriging模型的高效全局可靠性分析(EGRA)方法在每次循环迭代过程中只能增加一个样本点.为了提高EGRA方法的效率，提出了一种基于多代理模型的改进全局可靠性分析算法.通过引入Kriging模型的预测误差，在每次循环迭代过程中，计算多个代理模型的期望可行函数(EFF)获得多个最佳样本点，将这些样本点同时加入到样本库中并更新所有代理模型，直到满足给定的精度为止.在建立极限状态函数高质量的近似模型后，采用蒙特卡罗方法进行可靠性分析.两个数值算例的分析结果表明，该方法具有较高的效率和准确性.     

考虑齿向修形与安装误差的圆柱齿轮接触分析

提出一种齿向修形的等半径圆弧鼓形齿面新结构,根据齿向修形原理推导出等半径圆弧鼓形齿面方程,构建含安装误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮渐开线齿的接触分析(TCA)模型,给出TCA算法和算例.TCA计算结果表明:齿轮轴线的中心距误差对这种鼓形齿传动的接触轨迹影响很小,鼓形修形量、鼓形中心与齿宽中点的偏差及齿轮轴线的平行度误差都将对齿轮接触轨迹产生较大影响:通过调整修形参数和安装误差可以精确的预控接触轨迹的位置,这对高性能齿轮传动设计制造有较大参考价值.