8.4 可靠性PPT.ppt

Company Logo LOGO Company Logo 齿轮减速器的可靠性优化设计 机械产品的常规优化设计和可靠性优化设计的区别： 对设计变量处理方法是不同的 目标函数和所考虑的约束条件也有区别 Company Logo 齿轮减速器的可靠性优化设计 减速器可靠度计算模型及可靠度的最优分配 减速器参数的可靠性优化设计 设计步骤 Company Logo 减速器可靠度计算模型及可靠度最优分配 对于一般的减速器，可以近似将零件的失效看作为互不相关的，其中任一零件失效将引起减速器系统失效，并排除不磨损零件及非正常失效密封圈也不予考虑。 减速器可看作由齿轮传动、轴、轴承、键等主要零件组成的串联系统。 可靠度为：  式中 为齿轮传动、轴、轴承、键中任意单元可靠度。 Company Logo 减速器可靠度计算模型及可靠度最优分配 若考虑失效零件相关性： 式中 为除密封圈外所有零件可靠度之积 Company Logo 减速器可靠度计算模型及可靠度最优分配 若规定要求减速器系统的可靠度指标为 则可靠度分配的最优模型为： 目标函数： 约束条件： 或 其中 表示减速器中第i个零件的可靠度为 时所需的投资费用 通过极小值数值计算求最优解 Company Logo 减速器可靠度计算模型及可靠度最优分配 则可靠度分配的最优模型亦可表示为： 目标函数： 约束条件： 或 其中 表示投资费用函数，即任一零件可靠度由 提高到 所需要的费用。 通过动态规划法求最优解 Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 以单级直齿圆柱齿轮减速器为例： 1.设计变量 齿轮的模数 ，小齿轮齿数 ，齿宽系数 ，轴直径 和 ，轴承间跨距 这里6个设计变量可表示为： Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 2.目标函数 根据不同的工作环境和不同的需求选定不同的目标函数。 航空用齿轮减速器 以可靠性最大或重量最轻为优化目标 通用减速器 在满足使用要求的前提下，主要考虑强度、寿命或尺寸和重量。 根据减速器厂提供的资料，材料费约占成本的35%-50%。 因此在一定情况下减速器的材料费，可以作为减速器成本的标志。 Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 减速器重量主要由两部分组成：轴、齿轮的重量，箱体的重量（由轴、齿轮的体积决定). 即取轴、齿轮体积最小为目标函数。 图8-5 Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 如图8-5所示，其体积为： 则目标函数为： Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 3.约束函数 轮齿接触疲劳强度的可靠度约束 式中 为设计要求的轮齿接触疲劳强度的可靠度，由对减速器各单元的可靠度进行最优分配获得； 为轮齿接触疲劳轻度的可靠度。 设齿面接触疲劳应力和接触疲劳强度均为正态分布，可靠度 和可靠性指数 的对应关系，可用连接方程表示： Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 上面的约束可写成： 同理，轮齿弯曲疲劳强度的可靠度约束为： 轴和键的强度可靠度以此类推，轴承的可按上一章介绍的内容写出。 Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 边界约束 由模数 得： 由小齿轮齿根不发生根切， 得： 当齿面硬度，由手册查得 得： 由轴传递的扭矩确定主、从动轴的最小尺寸，得： 几何约束 轴承跨距应满足条件： 得： Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 4.优化方法与计算框图 采用混合离散变量组合型MDCP的优化设计方法与优化程序，并编制出目标函数的约束方程的子程序，输入原始数据，即可得优化结果。 例8-3 略 解题思路同上 Company Logo 减速器参数的可靠性优化设计 Company Logo 齿轮减速器的可靠性优化设计 谢 谢 Company Logo LOGO