高速重載齒輪振動與磨損的可靠性分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高速重載齒輪振動與磨損可靠性研究的背景與意義 1
1.2 齒輪振動與磨損可靠性分析相關技術概述 2
1.2.1 機械可靠性研究概述 2
1.2.2 齒輪修形研究概述 5
1.2.3 齒輪非線性動力學研究概述 7
1.2.4 虛擬試驗技術研究概述 8
1.2.5 齒輪磨損可靠性研究概述 9
第2章 齒輪振動激勵分析及有限元仿真 11
2.1 齒輪系統(tǒng)時變嚙合剛度理論 11
2.1.1 時變嚙合剛度的概念 11
2.1.2 時變嚙合剛度的解析計算 12
2.2 齒輪系統(tǒng)傳遞誤差理論 17
2.2.1 傳遞誤差的概念 17
2.2.2 傳遞誤差的解析計算 18
2.3 齒輪時變嚙合剛度和傳遞誤差的有限元仿真 19
2.3.1 齒廓曲線的參數(shù)方程及全齒模型建立 20
2.3.2 齒輪嚙合虛擬樣機有限元模型建立 23
2.3.3 齒輪時變嚙合剛度的有限元仿真 26
2.3.4 齒輪傳遞誤差的有限元仿真 27
第3章 齒輪扭轉(zhuǎn)振動可靠性及可靠性敏感度分析 29
3.1 響應面法 29
3.2 蒙特卡羅法計算可靠度 31
3.3 響應面蒙特卡羅可靠性敏感度分析 33
3.4 計算實例 33
3.4.1 齒輪副傳遞誤差極限狀態(tài)函數(shù)的建立 33
3.4.2 極限狀態(tài)函數(shù)的蒙特卡羅可靠性敏感度分析 36
第4章 齒輪結構共振可靠性及影響因素分析 41
4.1 齒輪有限元模態(tài)分析 41
4.1.1 模態(tài)分析理論 41
4.1.2 直齒輪參數(shù)化有限元模型的建立 43
4.1.3 弧齒錐齒輪有限元模型的建立 44
4.1.4 齒輪模態(tài)分析 47
4.2 齒輪隨機參數(shù)結構共振可靠性 48
4.2.1 共振問題的失效分析 48
4.2.2 ANSYS概率有限元法 49
4.2.3 直齒輪共振可靠性及共振可靠性敏感度分析 51
4.2.4 弧齒錐齒輪共振可靠性及共振可靠性敏感度分析 60
4.3 齒輪共振可靠度有限元模擬計算軟件的二次開發(fā) 67
第5章 齒輪系統(tǒng)非線性振動模型及混沌振動特性研究 73
5.1 混沌振動及其識別方法 73
5.1.1 混沌運動原理 74
5.1.2 混沌振動的識別方法 74
5.2 齒輪副嚙合間隙非線性扭轉(zhuǎn)振動 77
5.2.1 齒輪副嚙合間隙非線性動力學模型 77
5.2.2 動力學模型中參數(shù)的計算 80
5.2.3 動力學方程的求解 81
5.2.4 齒輪副嚙合間隙非線性振動特性算例 82
5.3 齒輪-軸承系統(tǒng)多間隙非線性動力學模型 86
5.4 齒輪-軸承系統(tǒng)多自由度間隙非線性振動特性算例 88
第6章 齒輪隨機參數(shù)結構系統(tǒng)非線性振動可靠性分析 92
6.1 齒輪結構參數(shù)的隨機性 92
6.2 隨機過程 93
6.2.1 隨機過程的基本概念 93
6.2.2 隨機過程的數(shù)字特征 94
6.2.3 平穩(wěn)隨機過程及各態(tài)歷經(jīng)性 95
6.2.4 隨機參數(shù)振動與隨機過程 95
6.3 齒輪系統(tǒng)隨機參數(shù)振動的數(shù)值模擬 96
6.3.1 求解齒輪非線性系統(tǒng)動力學方程的數(shù)值逐步積分法 96
6.3.2 齒輪非線性隨機參數(shù)振動的求解步驟 96
6.4 超越失效跨越率的計算 97
6.5 齒輪系統(tǒng)非線性振動可靠性的泊松過程法 100
6.6 計算實例 101
6.6.1 齒輪非線性振動可靠度計算程序框圖 101
6.6.2 齒輪隨機參數(shù)振動可靠度計算 102
第7章 齒輪的齒廓修形優(yōu)化減振 105
7.1 漸開線齒輪齒廓修形原理 105
7.1.1 齒輪修形量的估算 105
7.1.2 修形參數(shù)的分析計算 107
7.2 修形齒輪的嚙合彈性變形虛擬仿真 108
7.2.1 齒廓修形曲線的參數(shù)方程及全齒模型的建立 108
7.2.2 修形齒輪嚙合虛擬樣機有限元模型 112
7.2.3 修形齒輪嚙合傳遞誤差虛擬仿真 115
7.3 基于遺傳算法的齒廓修形參數(shù)優(yōu)化 117
7.3.1 遺傳算法的原理 117
7.3.2 基于遺傳算法的齒廓修形參數(shù)優(yōu)化步驟 119
7.3.3 齒廓直線修形參數(shù)的優(yōu)化 122
7.3.4 齒廓拋物線修形參數(shù)的優(yōu)化 126
第8章 直齒輪的齒面磨損可靠性分析 128
8.1 直齒輪齒面磨損預估模型 128
8.2 非平穩(wěn)隨機過程 130
8.3 基于超越法的磨損可靠度計算 132
8.4 齒面磨損量的計算及隨機過程擬合試驗 135
8.4.1 齒面磨損量的理論計算 135
8.4.2 試驗方案 137
8.4.3 試驗結果 137
8.5 齒面磨損可靠度計算 140
參考文獻 142
附錄1 齒輪嚙合虛擬試驗樣機APDL程序 147
附錄2 齒輪嚙合傳遞誤差仿真APDL程序 155