齿轮之间的摩擦力对齿轮强度影响研究

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2019-06-17

  】随着齿轮传动向高速、重载方向发展的加快及研究的不断深入,人们发现齿间摩擦力对齿轮强度的影响并不能轻易忽视。另外,在齿轮传动的设计过程中,存在着一些不确定的现象,主要表现为各设计参数的随机性和模糊性。而常规设计方法中,往往忽略各设计参数的随机性和模糊性,将所有设计参数均作为确定量来考虑;因此,设计出的方案很难与客观实际相符。即根据生物进化规律,对一个随机产生的群体进行繁殖演变和自然选择,使适者生存;如此代代循环,使群体素质及群体中个体素质不断进化,并通过群体中个体的多样性实现对解空间的多点同时搜索,并最终有效地收敛于全局最优解。

  基于以上因素,本文结合工程实践,以一对外啮合变位斜齿圆柱齿轮传动为研究对象,通过应用模糊可靠设计理论,采用遗传算法对齿间摩擦力作用下变位斜齿圆柱齿轮传动进行模糊可靠优化。实例表明,效果很好遗传算法下模糊可靠优化数学模型的求解模糊约束的隶属函数人们常用模糊设计理论中的隶属函数来表示齿轮应力等参数从完全许用到完全不许用的中介过渡过程。隶属函数的形式随约束的性质不同而不同,工程上,根据设计要求和齿轮传动约束条件的性质,对各约束条件模糊函数均采用线性隶属函数。遗传算法流程图工程实例某单级闭式渐开线斜齿圆柱齿轮减速传动,已知传递功率P1=10kW,主动轮转速n1=970r/min,齿数比u=4,齿间摩擦因数f=0.14,对称布置,单向运转,三班制工作,工作寿命10年,大小两轮均为45钢,两轮均为8级精度;齿轮传动的模糊可靠度为R=0.978,小齿轮调质,大齿轮正火,硬度HBS=162~217.试采用遗传算法对该齿轮传动进行模糊可靠性优化设计。

  根据题目要求,利用本文介绍的方法对其进行优化设计。按式建立优化设计的目标函数。确定齿轮法面变位系数xn1和xn2,法面模数mn,小齿轮的齿数z1,齿宽系数d,螺旋角为设计变量。综合考虑设计水平、制造水平、使用材料、重要程度等模糊因素,采用二级模糊综合评判方法,确定最优水平值然后通过利用最优水平截集法将模糊优化问题转化为最优水平截集上的非模糊优化问题,最后采用遗传算法进行优化求解本文针对传统齿轮强度理论中所存在的不足和缺陷,给出了齿间摩擦力作用下变位斜齿轮强度计算公式。一系列的研究表明,齿间摩擦力对齿轮强度的影响的确不容忽视。本文综合考虑影响斜齿轮传动的各种因素的随机性、模糊性,因而建立的数学模型和求解方案更接近于客观实际。由于遗传算法是从多个点同时开始寻优,因此其求解过程收敛速度快,且可获得整个优化问题的全局最优解。

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