圓柱齒輪傳動的可靠性優(yōu)化設(shè)計_學士學位論文(存儲版)
【正文】 （ ） 計算 齒輪接觸疲勞強度的可靠度指數(shù)。這些溢出的點在實際工程 運用 中會造成危險。約束優(yōu)化問題又分為等式約束、不等式約束和混合約束三種情況。建立數(shù)學模型是優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)，數(shù)學模型能否嚴密而準確地反映優(yōu)化問題的實質(zhì)，是優(yōu)化設(shè)計成敗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的工程設(shè)計過程一般是：首先進行綜合設(shè)計，然后對方案進行分析評價，如果不夠滿意，則進行再設(shè)計，提出改進的設(shè)計方案。當 zo? 時， zpzuu??? ?? ；當 z ?? ∞時， u?? ∞ ，代入式（ ） 可得 2211 ()22xpzuuufpP e d u e d u u???? ???? ? ? ?? ? ? ??? （ ）式（ ）中的積分上限 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 22xyzpz xyu ???? ???? ? ? ? ? （ ） 反映了強度隨機變量 X、應(yīng)力隨機變量 Y 和概率之間的關(guān)系，稱為聯(lián)結(jié)方程，它是可靠性設(shè)計的基本公式。 可靠度 設(shè)計基本算法 在機械設(shè)計傳動中，零部件的結(jié)構(gòu)尺寸、載荷、強度、應(yīng)力和壽命等都是隨機變量，有一定的離散型。相應(yīng)的累積失效概率為 fP =1－ R=P(Z＜ 0) （ ） 若知道隨機變量 X 及 Y 的分布規(guī)律，利用下述的應(yīng)力 — 強度干涉模型，便可以求出可靠度 R 或失效率 Pf fP 。 強度干涉理論 應(yīng)力 強度干涉模型可以清楚的揭示可靠性設(shè)計的本質(zhì)，是可靠性設(shè)計的基本模型。具體方案如 圖 所示。而國際性的可靠性組織于六十年代成立， 1965年國際電工委員會可靠性專業(yè)委員會的成立是其標志，這使可靠性工程成為一門國際化的技術(shù)。因此，為了使齒輪傳動設(shè)計既貼近實際工況，又有最優(yōu)方案，提出 了 將優(yōu)化設(shè)計和可靠性設(shè)計理論有機結(jié)合起來的 全新 設(shè)計方法，該方法無論 是 縮小尺 寸，減輕質(zhì)量，提高承載能力 ，還是 保證設(shè)計可靠性均有現(xiàn)實意義。 Minimum center distance 目錄 摘要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 研究背景和意義 1 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 1 研究內(nèi)容 2 第二章 可靠性設(shè)計理論和優(yōu)化設(shè)計理論 3 3 可靠性設(shè)計概述 3 應(yīng)力 強度干涉理 論 3 可靠度設(shè)計基本算法 5 6 優(yōu)化設(shè)計概述 6 7 8 9 第三章 可靠性優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型的建立 10 10 10 確定約束條件 10 齒面接觸疲勞強度的可靠度約束 10 齒根彎曲疲勞強度的可靠性約束 13 模數(shù)約束 15 齒數(shù)約束 15 齒寬系數(shù)約束 15 螺旋角約束 16 16 第四章 實例分析 17 17 17 17 17 齒面接觸疲勞強度的可靠性約束 17 齒根彎曲疲勞強度的可靠性約束 20 模數(shù)約束 23 齒數(shù)約束 23 齒寬系數(shù)約束 23 螺旋角約束 24 24 24 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 24 按齒根彎曲強度設(shè)計 26 幾何尺寸計算 27 27 28 第五章 總結(jié) 29 致謝 30 參考文獻 33 畢業(yè)設(shè)計（論文） 知識產(chǎn)權(quán) 聲明 34 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 31 附錄 程序語言 35 第一章 緒論 1 第一章 緒論 研究背景和意義 齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中，它是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機 械傳動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點。因此產(chǎn)品的可靠性設(shè)計是保證產(chǎn)品可靠性的最重要的工作。 齒輪傳動是機械傳動系統(tǒng)中 的 重要 組成部份，它對機械的動力性與經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有直接的影響，隨著現(xiàn)代設(shè)計方法的開發(fā)和應(yīng)用，人們對齒輪的設(shè)計的要求越來越高。 圓柱齒輪是機械傳動 系統(tǒng)中 常用 的 零件， 同時也 是機械 系統(tǒng)的重要 傳動部件，它的質(zhì)量，體積和成本在整個設(shè)備中占有很大比重。 國內(nèi)外相關(guān)研究 現(xiàn)狀 可靠性問題引起人們的廣泛重視還 是在第二次世界大戰(zhàn)期間。趙彥茹 ??1 根據(jù)現(xiàn)有可靠性設(shè)計理論建立了圓柱齒輪減速器的可靠性優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型；張佩文 ??2 對非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力等復(fù) 雜工況下齒輪接觸強度進行可靠性優(yōu)化設(shè)計；李成剛 ??3 等將可靠性優(yōu)化設(shè)計用于滾動軸承的計算中。機械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)機械設(shè)計方法的主要不同點在于：傳統(tǒng)機械設(shè)計是以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，運用長期設(shè)計時間和理論計算而形成的經(jīng)驗 、公式和圖表等作為設(shè)計依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設(shè)計。欲使 產(chǎn)品或零件在規(guī)定的時間內(nèi)可靠地工作，必須滿足 Z=X－ Y≥ 0 （ ） `機械設(shè)計中，應(yīng)力 Y 與 強度 X 本身是某些變量的函數(shù)， 即 X= ( , , , )Xnf X X X??? Y= 12( , , , )Yng Y Y Y???西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 式中 ， Xi為影響強度的隨機變量，如零件材料性能、表面質(zhì)量、尺寸效應(yīng)，材料對缺口的敏感性等； Yj 為影響應(yīng)力的 隨機變量，如載荷情況、應(yīng)力集中、工作溫度、潤滑狀況等。這個區(qū)域就是產(chǎn)品或零件可能出現(xiàn)失效的區(qū)域，稱之為干涉區(qū)。同時，較之于其他分布，應(yīng)力、強度均服從正態(tài)分布的齒輪更加安全，因此，在缺乏試驗數(shù)據(jù)時，可以將齒輪應(yīng)力和強度假定為正態(tài)分布。 相應(yīng)的可靠度 R=1－ fP = 2212zzue du?? ?? ??? () 根據(jù) 正態(tài)分布的對稱性，上式可以變換成 221 ()2zzuRR e d u u??? ???? ? ?? () 22xuRxyu ?????? ? （ ） Ru 稱 為可靠度 指數(shù) 。優(yōu) 化設(shè)計具有常規(guī)設(shè)計所不具備的一些優(yōu)點： (1)優(yōu)化設(shè)計能使各種設(shè)計參數(shù)自動向更優(yōu)的方向進行調(diào)整，直到找到一個西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 盡可能完善的或更合適的設(shè)計方案。 機械優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學形式通常表示如下： 求設(shè)計變量向量 X= 12, , , Tnx x x???????， 在滿足約束條件 ( ) 0ihX? （ 1,2, ,il? ??? ） ( ) 0igX? ( 1,2, ,jm? ??? ) 下，使目標函數(shù) ()fX→最優(yōu)值。 可靠性設(shè)計優(yōu)化的數(shù)學模型一般定義為： 尋找 ? ?T12, , , nx x x x? 使得
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