現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法論文齒圓柱齒輪傳動(dòng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-22 23:29 本頁面
【正文】 齒圓柱齒輪傳動(dòng)的可 靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 課程名稱： 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 指導(dǎo)老師： 齒圓柱齒輪傳動(dòng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘要 :通過可靠性設(shè)計(jì)方法，建立模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，通過對 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的實(shí)際計(jì)算，來達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。對于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)我們把輪齒彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力作為服從某種分布的隨機(jī)變量來處理，將彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度作為具有某種連續(xù)型隸屬函數(shù)的模糊變量來處理，然后根據(jù)給定的模糊可靠度確定齒輪的主要參數(shù)。根據(jù)已知條件對直齒圓柱齒輪傳動(dòng)進(jìn)行模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)和常規(guī)設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且對直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的模糊可靠性優(yōu)化能較好地考慮直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的實(shí)際工況，設(shè)計(jì)出的方案經(jīng)濟(jì)、合理、適用。 關(guān)鍵詞： 直齒圓柱齒輪、模糊可靠性、優(yōu)化設(shè)計(jì)、隸屬函數(shù)、優(yōu) 化設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)中存在著許多不確定的因素，這些因素的不確定性主要表現(xiàn)在模糊性和不確定性兩個(gè)方面。所謂模糊性，則是邊界不清楚，是事物發(fā)展過程中存在著中間過渡狀態(tài)的結(jié)果。例如，在齒輪的強(qiáng)度判據(jù) ? ?H HP??? 中，它的許用的接觸疲勞應(yīng)力就是一個(gè)模糊概念。但是如果我們規(guī)定材料為 40Gr 的齒輪齒面淬火后其 ? ?HP? =1400MPa，按此規(guī)定，當(dāng)在應(yīng)用時(shí)的應(yīng)力為 1400..5MPa 時(shí)，在理論上為強(qiáng)度不足而不可以應(yīng)用的，但是在 實(shí)際上卻沒有很大的差別，事實(shí)上從完全許用到完全不許用之間，有一個(gè)中間過渡過程，當(dāng)考慮這一中間過程時(shí) ? ?HP? 就成了一個(gè)模糊概念，其邊界就是一個(gè)模糊邊界，它很難用一個(gè)確定的值給出，我們把這種變量稱為模糊變量，它可用模糊集合與隸屬函數(shù)來表示。 具有良好的可靠性指標(biāo)是我國機(jī)械產(chǎn)品在國際市場上具有競爭力的重要保證?？煽啃灾府a(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 常規(guī)的齒輪設(shè)計(jì)是把齒輪的應(yīng)力、強(qiáng)度都視為確定量， 按一定的強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)或驗(yàn)算。實(shí)際上由于各種因素 的影響，應(yīng)力中各變量及應(yīng)力、強(qiáng)度都不是確定量，而是隨機(jī)變量或者是模糊變量，前者是一種概率意義上的非確定性設(shè)計(jì)變量，其不確定性表現(xiàn)在它取值的隨機(jī)性， 我們用統(tǒng)計(jì)的方法來把握這種不確定性，并把這種設(shè)計(jì)變量簡稱為隨機(jī)變量，后者是因?yàn)檫吔绮磺宄茨：运斐傻囊环N非確定性設(shè)計(jì)變量，它是事物發(fā)展過程中存在著中介過渡壯態(tài)的結(jié)果。齒輪強(qiáng)度的模糊可靠性設(shè)計(jì)就是將應(yīng)力作為服從某種分布規(guī)律的隨機(jī)變量來處理，將強(qiáng)度作為具有某種連續(xù)型隸屬函數(shù)的模糊變量來處理，然后根據(jù)模糊可靠度的定義求齒輪不失效的概率或在給定模糊可靠度的條件下確定 齒輪的主要幾何參數(shù)。由上可知，齒輪強(qiáng)度的模糊可靠性設(shè)計(jì)克服了常規(guī)設(shè)計(jì)中將設(shè)計(jì)變量、應(yīng)力、強(qiáng)度看成常量。 如上所述，齒輪強(qiáng)度的模糊可靠性設(shè)計(jì)克服了常規(guī)設(shè)計(jì)中將設(shè)計(jì)變量，應(yīng)力，強(qiáng)度看成常量，僅憑經(jīng)驗(yàn)選取安全系數(shù)而對它們的不確定性缺乏考慮等缺點(diǎn)，應(yīng)用齒輪的模糊可靠性設(shè)計(jì)方法我們可以搞清楚零件的應(yīng)力及其強(qiáng)度的分布規(guī)律嚴(yán)格控制發(fā)生故障的概率，以更好的滿足設(shè)計(jì)要求。 隸屬函數(shù)的選取 在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，考慮到失效事件的性質(zhì)，用分段函數(shù)描述模糊集的隸屬函數(shù)較為恰當(dāng)。所以表述彎曲和 接觸兩個(gè)許用應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮齒輪的應(yīng)力從許用到不許用之間，中間是有一個(gè)過渡階段。所以許用應(yīng)力取值應(yīng)靈活些，給予一個(gè)小范圍的過度，以保證所設(shè)計(jì)的齒輪較易滿足強(qiáng)度要求。 模糊集和模糊可靠度 模糊子集 A 是指：在論域 U中，對任意的 ?U? ，指定了一個(gè)數(shù) ? ?? 1,0)(??A ，這時(shí)我們稱 )(??A 為 ? 對 A的隸屬度，它說明了 ? 屬于這個(gè)子集 A 的程度，稱 ? ?0,1U ?：A? )(A ??? ? 為 A 的隸屬函數(shù)。 在論域 U上，如果模糊子集 A 是一個(gè)隨機(jī)變量，則稱 A 為一模糊事件。模糊事件的概率定義為 ??? ? dxxfxAAp )()()( 偏小型降半梯形分布 ????????????0AAA1122A )(~xx? AAAA2211????xxx (1) 偏小型降半正態(tài)分布
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