含偏心误差齿轮的传递精度可靠性灵敏度与可靠性稳健设计研究

发布时间：2017-04-08 08:12

  本文关键词：含偏心误差齿轮的传递精度可靠性灵敏度与可靠性稳健设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：动力伺服刀架是数控机床上用来夹持刀具的关键部件,它的性能优劣严重的影响了整机水平,表现在切削性能和切削效率。因此提高动力伺服刀架的性能,对于提高整机的可靠性有至关重要的意义。本文以转位系统的传动齿轮为研究对象,进行了当齿轮含有几何偏心误差时的转角误差分析,并对其传递精度的可靠性作出研究,进行可靠性优化与稳健性设计。具体工作内容如下：(1)基于UG进行含几何偏心误差的齿轮参数化三维模型的建立。以ADAMS仿真分析软件为平台,对含偏心误差齿轮传动系统进行仿真分析,验证啮合线增量理论,得到主从动轮各自几何偏心与其引起的最大转角误差的关系。(2)利用啮合线增量理论进行含几何偏心误差齿轮传递精度分析,得到考虑相啮合齿轮偏心大小及角度耦合关系的转角误差模型。将遗传算法和传统的优化方法相结合,获得使转位系统的转角误差最小的安装方式。(3)考虑齿轮旋转中心的不确定性,利用Isight软件进行最优拉丁超立方抽样,得到样本带入MATLAB程序中得到各组样本的最大转角误差。通过BP神经网络技术建立了含偏心误差齿轮考虑旋转中心坐标的转角误差模型,基于该模型建立状态函数。(4)基于得到的状态函数,结合可靠性理论的知识,本文利用均值一次二阶矩和改进的一次二阶矩方法和可靠性的随机摄动方法对转位系统的传递精度进行可靠性及灵敏度分析,得到各装配参数对其影响。在Linux系统下利用MPICH并行技术,用并行Monte-Carlo方法计算可靠度及灵敏度对其进行对比验证。(5)将可靠性理论与最优化问题相结合,把可靠性作为优化问题的约束条件,进行使转角误差最小优化设计。将可靠性灵敏度分析和稳健性设计方法相结合,进行了含偏心误差齿轮传动系统的可靠性稳健设计,将可靠性灵敏度加入优化设计模型,得到使传动系统最稳健的设计参数。本文以含几何偏心误差的齿轮传动系统为研究对象,并对其安装参数进行优化设计,提高了它的可靠性及稳健性。
【关键词】：偏心误差 传动精度 可靠性灵敏度 可靠性稳健设计 MPICH
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG659;TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景与意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 齿轮传动精度概述11-12
• 1.2.2 可靠性研究的发展及现状12
• 1.2.3 可靠性优化设计的研究现状12-13
• 1.2.4 稳健设计的研究现状13
• 1.2.5 神经网络技术的研究现状13
• 1.2.6 并行计算的发展及研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-17
• 第2章 啮合线增量法及ADAMS仿真分析17-31
• 2.1 啮合线增量理论17-19
• 2.1.1 渐开线齿轮加工误差17
• 2.1.2 啮合线增量法17-19
• 2.3 ADAMS数值仿真分析19-30
• 2.3.1 含几何偏心误差的齿轮三维模型建立19-22
• 2.3.2 ADAMS仿真分析模型建立22-24
• 2.3.3 仿真结果处理与分析24-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 含偏心误差齿轮的传递精度分析31-55
• 3.1 含偏心误差齿轮传动误差分析31-33
• 3.2 初始安装角度的求解计算33-39
• 3.2.1 啮合线AB的直线方程34
• 3.2.2 齿廓曲线方程推导34-35
• 3.2.3 压力角非线性方程求解35-38
• 3.2.4 初始安装角度计算38-39
• 3.3 基于遗传算法的最大转角误差求解39-44
• 3.3.1 零号齿初始啮合时的转角误差表达式39-40
• 3.3.2 基于遗传算法的最大转角误差求解40-42
• 3.3.3 初始安装轮齿的选择42-44
• 3.4 多级含偏心误差齿轮传递精度分析44-46
• 3.5 BP神经网络建立旋转中心坐标与转角误差确定性函数关系46-54
• 3.5.1 齿轮旋转中心对转角误差的影响46-47
• 3.5.2 Isight生成样本点47-49
• 3.5.3 BP神经网络建立转角误差与齿轮中心点坐标的确定性数学模型49-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 含偏心误差齿轮传递精度可靠性及灵敏度分析55-79
• 4.1 可靠性分析的基本理论55-60
• 4.1.1 可靠度和可靠度指标55-56
• 4.1.2 可靠度数值计算方法56-59
• 4.1.3 可靠性灵敏度分析方法59-60
• 4.1.4 可靠性灵敏度的无量钢化60
• 4.2 单级含偏心误差齿轮传递精度可靠性灵敏度设计60-76
• 4.2.1 基本随机参数的确定60-61
• 4.2.2 均值一次二阶矩法可靠性和可靠性灵敏度计算61-65
• 4.2.3 改进的一次二阶矩法可靠性和可靠性灵敏度计算65-67
• 4.2.4 可靠性摄动法67-71
• 4.2.5 Monte-Carlo法可靠性灵敏度分析71-76
• 4.3 三级含偏心误差齿轮传递精度可靠性灵敏度设计76-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第5章 含偏心误差齿轮传递精度可靠性优化及可靠性稳健设计79-93
• 5.1 传动系统可靠性优化设计79-85
• 5.1.1 可靠性优化设计基础理论79-81
• 5.1.2 可靠性优化设计步骤81-82
• 5.1.3 单级含偏心误差齿轮传递精度可靠性优化设计82-83
• 5.1.4 三级含偏心误差齿轮传递精度可靠性优化设计83-85
• 5.2 传动系统可靠性稳健设计85-92
• 5.2.1 基于灵敏度的稳健设计方法的概念86
• 5.2.2 在约束条件中加入灵敏度分析86-87
• 5.2.3 在目标函数中加入灵敏度分析87-88
• 5.2.4 可靠性稳健设计模型88
• 5.2.5 单级含偏心误差齿轮传递精度可靠性稳健设计88-90
• 5.2.6 三级含偏心误差齿轮传递精度可靠性稳健设计90-92
• 5.3 本章小结92-93
• 第6章 MPICH在并行蒙特卡洛可靠性计算中的应用93-107
• 6.1 并行程序实现硬件基础93-95
• 6.1.1 并行机简介93-94
• 6.1.2 COW的特点94-95
• 6.2 MPICH并行函数库及其应用95-99
• 6.2.1 MPI的特点95
• 6.2.2 MPICH程序的实现95-99
• 6.3 Monte-Carlo方法并行化99-101
• 6.3.1 Monte-Carlo方法并行原理99
• 6.3.2 Monte-Carlo方法并行程序设计模式99-101
• 6.4 MPICH在并行Monte-Carlo方法计算可靠性中的实现101-103
• 6.4.1 实验环境101
• 6.4.2 Monte-Carlo方法计算可靠性并行化101-103
• 6.5 并行算法性能评估103-106
• 6.5.1 并行加速比104-105
• 6.5.2 并行效率105-106
• 6.6 本章小结106-107
• 第7章 结论107-109
• 参考文献109-115
• 致谢115

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 袁国忠;;多绳摩擦式提升机主导轮强度的可靠性灵敏度计算分析[J];矿山机械;2010年15期

2 史朝阳;王爱红;高有山;吕少华;;基于MCMC的桥式起重机疲劳寿命可靠性灵敏度分析[J];中国安全科学学报;2014年03期

3 吕春梅;张义民;刘宇;周娜;;连续梁弯曲振动系统可靠性频率灵敏度研究[J];振动与冲击;2013年18期

4 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 张义民;;非线性动态系统的可靠性灵敏度设计[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年

2 张义民;;机械可靠性灵敏度设计[A];2007年全国机械可靠性学术交流会论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 杨周;非正态分布参数的机械构件的可靠性灵敏度与可靠性稳健设计[D];东北大学;2010年

2 袁涛;机械结构参数相关性与串并联体系可靠性灵敏度设计与应用[D];吉林大学;2007年

3 郑绵彬;多场耦合作用下双层复合壳的损伤模型与可靠性研究[D];华南理工大学;2011年

4 朱丽莎;多失效模式大型压缩机转子系统的振动分析与可靠性稳健设计[D];东北大学;2012年

5 王新刚;机械零部件时变可靠性稳健优化设计若干问题的研究[D];东北大学　;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李海波;含偏心误差齿轮的传递精度可靠性灵敏度与可靠性稳健设计研究[D];东北大学;2014年

2 袁修开;结构可靠性与可靠性灵敏度分析的数字模拟方法研究[D];西北工业大学;2007年

3 李晶影;考虑局部应力集中的机械零部件可靠性灵敏度分析[D];吉林大学;2007年

4 宋军;基于矩方法的可靠性及可靠性灵敏度研究[D];西北工业大学;2007年

5 安燕霞;变截面构件的可靠性灵敏度分析[D];吉林大学;2008年

6 郭楠;旋转式立体车库结构机构可靠性灵敏度分析研究[D];山东建筑大学;2012年

7 秦代成;高速动车组牵引装置可靠性灵敏度分析及稳健设计[D];东北大学;2012年

8 孙鹏飞;含未穿透裂纹结构的断裂可靠性研究[D];国防科学技术大学;2011年

9 杜尊令;任意分布参数航空发动机涡轮盘可靠性灵敏度与稳健设计[D];东北大学;2010年

10 张德龙;基于点估计的电主轴可靠性灵敏度分析和可靠性稳健设计[D];东北大学;2010年

  本文关键词：含偏心误差齿轮的传递精度可靠性灵敏度与可靠性稳健设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：292433