齿轮传动齿面摩擦因数反求分析

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1、●，——一随着齿轮传动向着高速、重载、精密、高效、低噪声方向发展，制造业对齿轮的设计和强度提出了更高的要求。齿面摩擦特性的研究对于减少摩擦损失、增大齿轮承载能力、改善系统传动性能等具有显著的意义。本文首先比较了齿轮传动齿面摩擦的主要计算方法，在此基础上，对齿轮传动的摩擦多性态过程进行建模。基于自研的齿轮传动实验台，测量齿轮传动过程中齿面上采样点的应力和应变。根据齿轮展成加工原理推导出比较精确的齿廓曲线；采用APDL和MATLAB混合建模方法，创建了比较精确的轮齿几何模型。对齿轮强度分析的有限元精确建模中若干技术环节进

2、行了探讨：(1)基于齿轮整体模型的“位移补偿一法和应力与形变等效原理的“有效边界一法，对齿轮有限元边界条件进行了论证，较精确的。有效边界一范围大致为：周向跨齿大于等于3，模厚比大于3；(2)网格密度对齿轮强度的仿真结果有一定的影响，有必要考虑包括舍入误差在内的计算误差；(3)基于五齿平面模型，进行刚度计算，计算出齿根危险截面的载荷历程。基于比较精确的有限元分析模型，对不同工况下轮齿强度模拟计算时所施加的荷载类型及其对计算结果的影响进行较深入的探索：从静态／准静态荷载和动态接触的算法机理入手，以单啮上界点为计算点，对线

3、均布、线性非均布、三次抛物线分布、Hertz面分布、静态接触、动态接触荷载类型下的齿轮强度的数值模拟结果进行比较分析，得出了荷载类型对数值模拟结果的影响关系；在线分布荷载下对齿向应力进行了对比分析，验证了齿端刚度效应和齿根应力、轮齿变形的连续性。结合实验工况和研究目的，选取线均布荷载作为正问题求解的加载方式。通过两个测试函数对小种群遗传算法和隔代映射小种群遗传算法进行比较分析，结果表明：隔代映射小种群遗传算法可避免过早收敛以及能快速趋近优化解区域。对遗传算法中参数控制和选择对反求结果的影响进行了论述；编写反求程序，基

4、于隔代映射小种群遗传算法对齿面摩擦因数进行反求，将反求值与经验公式解进行对比，发现反求结果比较合理。基于隔代映射遗传算法的齿面摩擦因数的反求方法，为复杂服役条件下齿轮传动摩擦因数的求解提供了一种新的思路，可为齿轮的数值模拟提供一定参考，并对改善齿轮传动性能和提高齿轮设计制造水平有一定的意义。关键词：齿轮强度；精确建模；摩擦因数；遗传算法；反求IIAbstractWiththedevelopmenttohigh-speed、overloading、precision、highpotencyandlownoiseinge

5、ardrive，thedepartmentofmanufacturingandprocessingdemandsahighertechnologicalcontentfromthedesignandstrengthofgear．Teethfrictioncharacteristicstudyissignificanttoreducethelossoffriction、enhanceloadcapacityandimprovedriveperformance．Onthebasisofcomparativestudyof

6、teethfrictioncomputationmethods，theprocessmodeloffrictionalbehaviorpolymorphismisbuilt．Basedonthetest．bedofgeardrive，stressesandstrainsofsamplesaretestedingeardrive；Accordingtofundamentalsofengagementoftoothprofiles，exactequationsofmeshingteethprofilesarederive

7、d．GeometricalmodelofgearteethisbuiltusingcompoundmodelingmethodwithAPDLandMATLAB．SomeprincipaltechniquesofaccuratelymodelinginFEMforgearstrengtharedevelopedsystematically：(1)Basedonthemethodsof“displacementcompensation’’byfullteethmodeland“effectiveboundary，，by

8、equivalentprincipleofstressesanddeformations，thegearfiniteelementboundaryconditionsisdeveloped，theexactgearmodel“effectiveboundary”isgreaterthanorequaltothreeteethalongcircu