[发明专利]考虑负载扭矩变化和啮合错位容差的齿面修形稳健设计法

摘要

本发明提供了一种考虑负载扭矩变化和啮合错位容差的齿面修形稳健设计法，属于齿轮传动领域，包括：获取系统质量矩阵、系统阻尼矩阵和系统刚度矩阵，利用Fourier近似求解法推导得到含系统振动激振力的齿轮‑轴‑轴承系统运动微分方程；确定齿轮基本参数和啮合错位容差范围；定义设计变量；建立齿面组合修形稳健优化数学模型；通过采用带精英策略的非支配排序的遗传算法，得到考虑负载扭矩变化和啮合错位容差的齿面组合修形稳健优化数学模型的稳健解。该方法通过稳健优化设计得到设计变量的稳健解，改善系统性能，使其具有较强的抵抗不确定性因素影响的能力，以解决负载工况多变、齿面实际啮合状况对制造/装配误差较敏感的齿轮的齿面修形设计问题。

主权项

1.一种考虑负载扭矩变化和啮合错位容差的齿面修形稳健设计法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取系统质量矩阵、系统阻尼矩阵和系统刚度矩阵，利用Fourier近似求解法推导得到含系统振动激振力的齿轮‑轴‑轴承系统运动微分方程；所述齿轮‑轴‑轴承系统运动微分方程的矩阵形式为：式中，M为系统质量矩阵；C为系统阻尼矩阵；x为系统节点的广义坐标向量；F为系统外载荷向量；K(t)为系统刚度矩阵，e(t)为综合啮合误差向量；其中，系统刚度矩阵K(t)和综合啮合误差向量e(t)均为随时间变化的周期函数；步骤2、确定齿轮基本参数和啮合错位容差范围；步骤3、将齿廓修形量、齿廓修形长度、齿向修形量、齿向修形长度、对角修形量、对角修形长度定义为齿面组合修形稳健优化数学模型的设计变量；步骤4、利用齿轮‑轴‑轴承系统运动微分方程、考虑齿轮基本参数及设计变量，建立齿面组合修形稳健优化数学模型；步骤5、通过采用带精英策略的非支配排序的遗传算法、即NSGA‑II多目标优化算法求解，得到考虑负载扭矩变化和啮合错位容差的齿面组合修形稳健优化数学模型的稳健解。