矿用自卸车轮边行星传动机构模糊可靠性优化

针对矿用自卸车电动轮边行星轮系寿命低以及灵活性不够的问题,提出一种基于模糊可靠性的系统级优化方法,以齿轮齿宽和行星轮系体积最小为目标进行优化。考虑到优化过程中不确定性和模糊性对电动轮边行星轮系可靠性的影响,建立了目标耦合变量、系统设计变量、全局共享变量的系统级优化模型。根据矿用自卸车电动轮边行星轮系的载荷程度、环境程度、技术水平、运行周期建立模糊集理论的权重集。对影响行星轮系可靠性的因素进行综合评价,并对其构建模糊评价矩阵,最后得出模糊权重向量。运用模糊可靠性的系统级优化,对齿轮齿宽和行星轮系体积最小进行求解。结果表明,考虑模糊可靠性的系统级优化方法求得的最优解提高了系统的可靠性,也降低了矿用自卸车行星轮系的体积,使行星轮系更加紧凑。以某矿用车电动轮行星轮系为例,证明该方法的可用性。     

三级行星减速器优化设计

按加工精度要求和制作经济性对某种小模数三级2K-H行星传动轮系的传动比进行分配,由一个多级行星轮系的优化设计转化为一个单级行星轮系的优化设计,亦即将整个多级行星轮系体积最小的优化问题转化为单级行星轮系体积最小的优化问题[1]13-17.以单级行星轮系的太阳轮,行星轮,以及内齿圈体积最小为优化目标建立优化数学模型.采用惩罚函数法求解数学模型,择取最优参数方案.     

多级行星轮系多目标模糊可靠性优化设计

将模糊数学方法与机械优化技术结合起来的模糊可靠性优化设计能有效地处理机械设计中的随机性和模糊性问题。以多级行星轮系为研究对象,利用常规优化设计方法进行传动比优化分配,在此基础上,以模糊可靠度约束为主要约束条件,以体积、传动效率和重合度为目标,建立了多目标模糊可靠性优化数学模型,通过多级模糊综合评判将模糊可靠性优化转化为常规可靠性优化设计,利用Matlab优化工具箱进行优化设计。     

基于MATLAB的行星轮系优化设计

针对行星轮系的常规设计流程常规设计的不足,以行星轮系体积最小为设计目标,确定目标函数与约束函数,建立最优设计的数学模型。根据所建立的数学模型,采用MATLAB优化工具箱中的fmincon优化函数编制相应的M文件并运行得到优化的设计参数,减小了行星轮系的体积,提升了设计的质量。     

MathCAD在HMCVT行星轮系参数优化设计中的应用

目前传统液压机械无级变速器中行星轮系参数优化步骤繁琐,精确建模难度比较大。设计了一种新型的等差式液压机械无级变速器,基于MathCAD对其行星齿轮系空间尺寸和体积进行优化。根据液压机械无级变速器无级传动条件确定行轮系参数,以行星轮系齿轮模数、齿数和齿轮宽度作为设计变量,以减小行星轮系结构体积作为目标函数建立数学模型,利用MathCAD对行星轮系参数进行优化设计。结果表明:行星齿轮系的体积比原体积降低24%,使行星轮系结构更紧凑,减轻质量和降低成本。     

一种冗余驱动用切换传动机构的轮系参数优化

航天用的空间展开机构要求其关节驱动系统具有较高的可靠性,采用冗余驱动是提高可靠性的有效措施.提出了二套驱动系统并联的单备份冗余驱动方案,设计了适于该冗余驱动方案的差动轮系式传动机构;为了减少切换传动机构的体积和质量,提高其运动平稳性,以体积最小和转动惯量最小为目标函数,建立了轮系参数的多目标优化模型,并利用线性加权和法对优化模型进行了简化处理,借助Matlab优化工具箱进行了实例优化计算,计算结果验证了优化模型和计算方法的有效性.     

盾构机主减速器三级行星传动系统扭转动力学

针对盾构机主减速器中三级行星齿轮传动结构的特点,基于各级行星传动之间的耦合关系,建立了三级行星轮系的耦合扭转动力学模型。根据盾构机主减速器行星齿轮系统的设计参数,计算了三级行星齿轮传动系统的自然频率,分析了其扭转振动模式。考虑系统的变载荷外部激励,运用模态叠加法求解了系统在谐波负载激励下的动态响应,计算了各级齿轮的动态啮合力,分析了加速度响应的频谱特性,研究结果以为盾构机主减速器传动系统的动力学优化和动态可靠性设计提供参考。     

基于AMESIM的EPB盾构刀盘液压驱动系统的仿真研究

结合某型盾构机,研究了6.4m土压平衡盾构机刀盘驱动液压系统的结构组成和工作原理,采用变量泵变量马达闭环控制方式,设计了6.4 m EPB盾构刀盘液压驱动系统.在AMEsim环境中建立刀盘驱动系统的仿真模型,按实际情况设置子模型参数,对刀盘速度负载特性和负载波动情况进行仿真,并对结果分析,为盾构机国产化研究提供参考依据.     

砂卵石地层盾构机刀盘受力计算及有限元分析

盾构机在砂卵石地层掘进过程中,盾构机刀盘驱动主要为主驱动扭矩及盾体推力,因此,需对盾构刀盘进行推力及扭矩分析。在分析盾构机刀盘扭矩及所受轴向推力的基础上,结合相关的土体力学知识,建立盾构机刀盘驱动扭矩及所受推力的计算模型。以此为依据对某工程所用刀盘进行有限元分析,分析结果显示刀盘满足设计要求。     

精密变位斜齿轮行星轮系混合型变量多目标优化设计

斜齿轮行星轮系具有单位体积传动比高、重合度大和谐振小的特点,广泛应用于精密小模数变速传动领域。如何提高单位体积传动比并降低振动,对于实现精密传动具有重要意义。为此,提出了精密变位斜齿轮行星轮系混合型变量多目标优化设计方法。建立二级行星斜齿轮传动方案模型,通过齿顶圆上的压力角与齿数、分度圆压力角、齿顶高系数和变位系数的关联关系,构建太阳轮、行星轮和内齿圈的体积模型和重合度模型,建立轮系的配齿、强度、模数、变位和根切的约束条件集,以体积最小、重合度最大作为优化目标,建立连续与离散混合的多变量多目标优化数学模型。引入模拟退火蚁群算法,实现连续多维空间的混合型变量优化,基于模糊集从Pareto解集中遴选最优解,优化后轮系体积减小9.97%,重合度增大13.35%,提出的方法对于类似斜齿轮行星轮系的性能优化设计具有重要意义。     

行星轮机构及其轴系的扭转振动实验研究

在计算带行星轮机构轴系扭转振动时,传统的单惯量方法将机构内实际的动力过程处理成简单的静力传递,结果带来较大的非安全误差;且只解决了轴系问题。本文尝试利用实验手段证明所提出的平面力学模型的可靠和正确,进而做到在研究行星轮机构对整个轴系影响情况的同时,考虑行星轮机构内部各组件在扭转激扰下的回转振动状态。     

土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统动力学特性研究

采用集中质量参数法建立了土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度、啮合阻尼及传动误差等因素.根据盾构减速器的设计参数,求得了系统的固有频率和振型;使用变步长的Runge - Kutta法求得了传动系统各齿轮的振动位移;计算了各齿轮副的动态啮合力.进行了盾构减速器的振动测试实验,结果表明,理论分析结果与实验数据具有较好的一致性.     

基于行星减速器的多目标可靠性优化设计方法研究

将优化技术与可靠性设计理论相结合,以齿轮疲劳强度可靠度和行星轮系配齿条件等为约束,以行星齿轮减速器传动效率高、重量轻、体积小为优化目标,根据工程实践和统一目标函数法建立其优化数学模型,应用混合惩罚函数法、Powell法等多种优化算法对其进行优化设计[1].通过实例说明,应用这种理论方法可在保证减速器使用寿命的前提下,得到满意的优化结果.     

基于Monte Carlo行星齿轮减速器可靠性优化设计

以2K_H行星减速器为物理模型,运用可靠性设计和优化设计理论相结合的方法,建立了以体积最小为目标的可靠性优化设计模型.针对设计信息和参数的不确定性,采用蒙特卡洛模拟法确定设计变量的概率分布和数字特征,计算齿轮传动可靠度.利用MATLAB优化工具箱具有编程工作量少、语法符合工程设计要求等特点,在约束函数中充分考虑可靠性的...     

面向寿命终结阶段的机械产品设计绿色多准则优化

针对机械产品设计过程中通常考虑产品寿命终结阶段(End-of-life,EOL)报废处理过程的可拆卸性、再制造性、环保性等单个绿色质量因素影响,导致机械产品的回收拆解中可重用、回收零部件由于拆解过程费事、费力、经济性差无法回收重用或因回收重用价值不大导致零部件被直接废弃,造成严重的环境污染.从回收拆解作业效率、回收拆解...     

基于虚拟样机技术的行星轮系的动力学仿真研究

将行星轮系扭转振动模型与虚拟样机技术结合在一起,建立力学分析模型对行星传动进行动力学仿真,考虑了行星轮系传动过程中的时变啮合刚度和齿侧间隙等因素,可较方便、准确地获得行星轮系在传动过程中的一些动态特性,为行星轮系的优化设计、寿命预测等提供了理论依据.     

两级行星轮系分岔与混沌特性研究

建立了某设备两级行星齿轮传动系统非线性纯扭转动力学模型,模型在综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差等强非线性因素的基础上,推导出系统在广义坐标下的量纲一动力学方程,并采用数值积分方法对方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果,综合运用分岔图、相空间轨线和Poincáre截面研究了激励频率、啮合阻尼比对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明：多级行星轮系在高速轻载工况下,由于齿侧间隙与时变啮合刚度等非线性因素的耦合作用使其具有丰富的非线性动力学特性;系统随激励频率的变化出现简谐运动、非简谐周期运动、拟周期运动和混沌运动等多种运动状态;系统通过Hopf分岔等多种途径由周期运动进入混沌运动;增大系统啮合阻尼比可使系统复杂运动状态区间缩小,稳定周期运动状态区间扩大。     

2K-H型行星轮系优化设计系统的研究

以太阳轮和全部行星轮的体积之和最小为优化设计目标函数,以太阳轮的齿数、齿宽、模数、行星轮的个数为设计变量,以行星轮系的传动比条件、同心条件、装配条件、邻接条件、模数条件、最少齿数条件、强度条件为约束条件,建立了行星齿轮传动优化设计的数学模型。以穷举法为优化设计方法,以VisualBasic为编程工具,研制出了行星轮系的优化设计系统,该系统能自动完成2K-H型行星轮系的优化设计。     

基于Matlab的行星轮减速器优化设计

行星轮减速器具有传动效率高、结构紧凑等优点,在冶金、矿山中得到了广泛的应用。行星轮系优化设计是在保证承载能力的条件下,能达到行星轮减速器的体积最小。采用Matlab优化工具箱来进行优化,可以得到较小的体积以及较好的传动性能,并通过与传统优化方法比较,验证了本算法的可行性和正确性。     

多级行星齿轮系统耦合动力学分析与试验研究

基于齿轮啮合理论和Lagrange方程,考虑各级齿圈扭转支撑刚度,提出运用集中参数法建立多级行星齿轮—箱体耦合扭转动力学模型。在分析多级行星齿轮啮合相位关系的基础上,确定各齿轮对时变啮合刚度,并运用有限元法获取各齿圈扭转支撑刚度。行星齿轮传动误差表示为轴频和齿频叠加的谐波函数,分析多级行星齿轮传动的主要激励特征。针对盾构机三级行星减速器某施工地段的运行条件,求解行星齿轮系统的动态响应,并分析其时频特性。采用背靠背能量回馈试验台架测试方案,测量盾构机行星减速器的振动加速度,采用数值积分计算振动速度和位移,并分析其振动特性。研究表明盾构机行星减速器振动试验数据与计算结果具有良好的一致性,验证多级行星齿轮系统耦合动力学模型的准确性。