基于可靠性稳健优化设计的齿轮轮齿修形量

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2016.03.014

东北大学学报:自然科学版 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 368-372.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2016.03.014

基于可靠性稳健优化设计的齿轮轮齿修形量

杨周，张静，张义民，谭学飞

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2015-01-24 修回日期:2015-01-24 出版日期:2016-03-15 发布日期:2016-03-07
通讯作者: 杨周
作者简介:杨周(1979-)，女，辽宁鞍山人，东北大学副教授；张义民(1958-)，男，吉林长春人，东北大学教授，博士生导师，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51135003， 51205050， U1234208)；教育部新教师基金资助项目(20110042120020)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N130503002)；机械系统与振动国家重点实验室开放课题(MSV201402).

Gear Tooth Modification Based on Reliability Robust Optimization Design

YANG Zhou， ZHANG Jing， ZHANG Yi-min， TAN Xue-fei

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2015-01-24 Revised:2015-01-24 Online:2016-03-15 Published:2016-03-07
Contact: YANG Zhou
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 在可靠性高阶矩理论基础上，将优化设计、灵敏度设计与稳健设计相融合，建立了圆柱齿轮传动的齿轮修形参数可靠性稳健设计模型，提出了一种以修形参数为设计变量，以修形参数的灵敏度和齿轮质量为目标函数的圆柱齿轮优化修形方法.从可靠性稳健设计角度解决了齿轮修形参数确定方法的问题.研究了轮齿修形参数的改变对齿轮传动可靠度的影响，通过计算机程序进行验证并获得了理想的数值计算结果.数值算例表明所提出的方法是一种非常方便和实用的改善轮齿修形量的方法，为确定齿轮轮齿最佳修形量提供了一种理论依据.

关键词: 可靠性高阶矩理论, 灵敏度设计, 稳健设计方法, 齿轮传动, 轮齿修形量

Abstract: Based on the reliability of higher order moments theory， by integrating optimization design， sensitivity design and robust design， a reliability robust design model of cylindrical gear transmission modification parameters was built and a cylindrical gear modification optimization method which regards modification parameters as the design variables and modification parameter sensitivity and gear quality as the objective function was proposed so as to solve the problem of gear modification parameter determination from the perspective of reliability-based robust design. Apart from that， the effect of the change of tooth modification parameters on gear transmission reliability was studied， whose ideal numerical results were validated and obtained through computer programing. The numerical example showed that the proposed method is a convenient and practical method to improve the amount of gear tooth modification， which can provide a theoretical basis to determine the best gear tooth modification.

Key words: reliability of higher order moments theory, sensitivity design, robust design method, gear transmission, amount of gear tooth modification

中图分类号:

TH122

杨周，张静，张义民，谭学飞. 基于可靠性稳健优化设计的齿轮轮齿修形量[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(3): 368-372.

YANG Zhou， ZHANG Jing， ZHANG Yi-min， TAN Xue-fei. Gear Tooth Modification Based on Reliability Robust Optimization Design[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2016, 37(3): 368-372.

参考文献

[1]《现代机械传动手册》编辑委员会.现代机械传动手册［M］.2版.北京:机械工业出版社，2002:119-180.(《Handbook of Modern Mechanical Drive》 Editorial Board.Handbook of modern mechanical drive［M］.2nd ed .Beijing:China Machine Press，2002:119-180.)
[2]Mao K.Gear tooth contact analysis and its application in the reduction of fatigue wear［J］.Wear，2007，262(11/12):1281-1288.
[3]Faggioni M，Samani S F，Bertacchi G，et al .Dynamic optimization of spur gears ［J］.Mechanism and Machine Theory，2010，46(4):544-557.
[4]Chen Z G，Shao Y M.Mesh stiffness calculation of a spur gear pair with tooth profile modification and tooth root crack［J］.Mechanism and Machine Theory，2013，62(4):63-74.
[5]Bonori G，Barbieri M，Pellicano F.Optimum profile modifications of spur gears by means of genetic algorithms［J］.Journal of Sound and Vibration，2008， 313(3/4/5):603-616.
[6]Lemaire M.Reliability and mechanical design［J］.Reliability Engineering & System Safety，1997，55(2):163-170.
[7]Zhang Y M，Liu Q L.Reliability-based design of automobile components［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D-Journal of Automobile Engineering，2002，216(D6):455-471.
[8]Zhang Y M，Liu Q L，Wen B C.Quasi-failure analysis on resonant demolition of random structural systems［J］. AIAA Journal，2002， 40(3):585-586.
[9]杨周，张义民.具有不完全概率信息的圆柱齿轮传动的可靠性灵敏度设计［J］.机械传动，2009，33(2):29-34.(Yang Zhou，Zhang Yi-min.Reliability sensitivity of cylindrical gear pairs under the incomplete probability information［J］.Journal of Mechanical Transmission，2009，33(2):29-34.)
[10]张义民，杨周，张旭方.任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计［J］.机械科学与技术，2009，28(5):561-567.(Zhang Yi-min，Yang Zhou，Zhang Xu-fang.Reliability-based robust design of vehicle springs with arbitrary distribution parameters［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering，2009，28(5):561-567.)
[11]Zhao Y G，Ono T.Moment methods for structural reliability［J］.Structural Safety，2001，23(1):47-75.

基于可靠性稳健优化设计的齿轮轮齿修形量

Gear Tooth Modification Based on Reliability Robust Optimization Design

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 11

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘媛媛，张氢，秦仙蓉，孙远韬. 起升动载激励下岸桥起升传动系统动态特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(4): 526-531.
[2]	张义民，王婷，黄婧. 采煤机摇臂系统行星轮系疲劳可靠性灵敏度设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(10): 1426-1431.
[3]	周世华，李朝峰，王开宇，闻邦椿. 风电齿轮箱传动系统的动力学建模[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(9): 1301-1305.
[4]	林超，王延涛. 非圆摆线针轮传动的原理与设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(8): 1190-1194.
[5]	王靖岳，郭立新，张亮，王浩天. 齿轮传动系统随机振动模型与仿真[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(4): 578-582.
[6]	杨周;杜尊令;张义民;. 某型航空发动机涡轮盘的可靠性灵敏度设计[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2011, 32(8): 1161-1164.
[7]	李小彭;宫照民;刘杰;闻邦椿;. 多跨故障转子系统动态特性有限元仿真研究[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2008, 29(2): 250-253.
[8]	林菁;鄂晓宇;谢里阳. 基于啮合角函数的非圆齿轮共轭齿廓直接求解[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2003, 24(9): 847-850.
[9]	马先贵;丁津原;姚玉泉. 关于齿轮胶合强度计算方法的研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1984, 5(1): 79-84+141.
[10]	张秀珍. 全国行星齿轮传动学术讨论会在我院召开[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1982, 3(3): 66--.
[11]	廉锡刚;陈昌明. Holzer理论应用中的两个问题[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1982, 3(3): 75-84.