传动装置典型元件可靠性建模与分析

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yp445163091
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作为把发动机产生的动力传递给任务执行机构的中间设备,传动装置的应用遍布于航空航天、船舶汽车等行业。传动装置恶劣的工作环境及复杂的工况,导致传动元件容易产生故障,严重影响系统的正常运行。随着对于产品功能、品质要求的不断提高,越来越多非标准件以及新型材料的引进,广泛存在于结构设计中的不确定性因素已经逐渐不容忽视,传统的确定性分析方法已不能满足日益增长的可靠性需求,传动装置的可靠性已经成为工程界关注的重点问题。传动系统的振动和磨损是造成装置故障的主要原因之一,深入研究传动元件的振动与磨损可靠性评估模型与方法,对整个传动装置进行系统地可靠性研究具有重要意义。本文针对传动装置中典型的斜齿轮磨损、振动以及花键的微动磨损进行了可靠性建模与分析,为传动装置的可靠性研究提供了一定的依据。主要研究内容包括:(1)基于赫兹接触理论和Archard计算公式,建立斜齿轮副的齿面粘着磨损计算模型,得到轮齿的磨损量分布情况,在此基础上将模型中的一些不确定因素考虑为随机变量进行可靠性建模,运用蒙特卡洛法求解齿面磨损可靠度,并在基于齿廓更新的基础上进行动态磨损可靠性分析。(2)考虑齿轮系统中的时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮误差,运用集中质量法建立斜齿轮副扭转非线性动力学模型,以综合传递误差超过许用值为失效准则建立功能函数,进行斜齿轮副的振动可靠性分析,将AK-MCS方法用于求解可靠度,并将其求解效率与直接MCS进行对比分析。(3)建立了花键副的有限元模型,通过Abaqus对其齿面接触特性进行分析,对工作齿面上的接触应力和滑移距离的分布情况进行分析,进而可以得到花键齿面的磨损分布规律。在考虑花键副的不确定性因素后建立可靠性模型,再运用Kriging模型拟合花键的磨损极限状态方程进行磨损可靠性分析。
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