現(xiàn)代設(shè)計方法論文齒圓柱齒輪傳動的可靠性優(yōu)化設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-12 23:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )(m i n?? dxZmuf ????? （ 13） 建立約束條件 直齒圓柱齒輪傳動的模糊可靠性優(yōu)化約束條件包括：大、小齒輪彎曲強度和接觸強度的模糊可靠度約束，一般性能約束 和幾何邊界約束。故建立約束條件如下： (1)齒輪強度的模糊可靠度約束： 接觸強度可靠性約束 [R]— RH≤ 0 (14) 彎曲強度可靠性約束 [R]— RF≤ 0 (15) 式中 RF—— 齒輪齒根彎曲強度的模糊可靠度， RH—— 齒輪齒面接觸強度的模糊可靠度 [R]—— 設(shè)計要 求的齒輪齒面的可靠度 (2)齒寬的上下限約束 bmin≤ Zd 1m?≤ bman (16) 式中 bmin—— 齒寬的下限， bman—— 齒寬的上限 (3)各設(shè)計變量的上下限約束 mmin ≤ m ≤ mmax ， zmin ≤ z1 ≤ zmax ， ?mind ≤ ?d ≤ ?maxd (17) 式中 mmax—— 齒輪模數(shù)的上限， mmin—— 齒輪模數(shù)的下限 ， zmax—— 小齒輪齒數(shù)的上限， zmin —— 小齒輪齒數(shù)的下限， ?maxd—— 齒寬系數(shù)的上限， ?mind—— 齒寬系數(shù)的下限 齒輪強度的模糊可靠性設(shè)計就是將應(yīng)力作為服從某種分布規(guī)律的隨機變量來處理，將強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，齒輪強度的模糊 可靠性設(shè)計克服了常規(guī)設(shè)計中將設(shè)計變量、應(yīng)力、強度看成常量。 齒輪強度的模糊可靠性設(shè)計克服了常規(guī)設(shè)計中將設(shè)計變量，應(yīng)力，強度看成常量，僅憑經(jīng)驗選取安全系數(shù)而對它們的不確定性缺乏考慮等缺點，應(yīng)用齒輪的模糊可靠性設(shè)計方法我們可以搞清楚零件的應(yīng)力及其強度的分布規(guī)律嚴格控制發(fā)生故障的概率，以更好的滿足設(shè)計要求。 對于這個直齒圓柱齒輪傳動，我把輪齒彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力作為服從某種分布的隨機變量來處理，將彎曲強度和接觸強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，我 們對直齒圓柱齒輪傳動進行模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計和常規(guī)設(shè)計方法的設(shè)計計算，結(jié)果齒輪的傳動體積比傳統(tǒng)設(shè)計的體積減小了，且能夠達到設(shè)計要求，從而達到了優(yōu)化設(shè)計。 設(shè)計一對直齒齒輪傳動 (目標函數(shù)為體積或質(zhì)量最小 )。取小齒輪齒數(shù)、齒寬系數(shù)、模數(shù)為設(shè)計變量。已知條件：傳遞功率 N=20KW,轉(zhuǎn)速 n=750rpm,傳動比 i=4,制造精度 7 級，大小齒輪材料為 40Cr,調(diào)質(zhì)處理；硬度 HB240～ 260， 40Cr 材料的許用彎曲應(yīng)力約為 290 MPa，接觸許用應(yīng)力約為 1150MPa。每年工作 300 天 ,每天 8小時 ,工作 10年 ,可靠度大于 。 模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計 由文獻 [1]《機械設(shè)計》可查的小齒輪的模數(shù)范圍 ??m 小齒輪的齒寬系數(shù)的取值范圍 ?? d? 小齒輪的齒數(shù)范圍 4017 ??m 參數(shù)的確定 當取 m=， ?d? ， z1=21 時，計算其可靠度。 式（ 3）、（ 5）中的有關(guān)系數(shù)由文獻 [1]分別查表 102， 105，圖 108，表103,104得 KA=、 YFa=、 YSa=、 KV=、 KHa=、 KHB=、 KFa=、KFb=、 Y? 1? 、 Y? 1? 、 Mpa? 、 Z? 1? 、 Z? 1? 齒輪分度圓直徑及寬度： mmmzd ???? , ?????? ddB ? mm 齒輪所傳遞的扭矩為： mmNn NT ????????? 5551 圓周力 NdTF 5 ????? 【自定義參數(shù)】傳遞功率 N=20 3? KW， B=67? mmKW bN , ???? ?? ， 由 dn NFt ?? 可得 MP aNF NtF t 5 ??? ?????? ?? 彎曲模糊可靠度 ?????? ?FFaVA KKKKK 由式（ 4） MP amb YYYYFK SaFatF ????????? ??? 由式（ 5） 22222 21 tFt b F Fa SabFb K Y Y Y Ybm b?????
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