动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化.pdf

《动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：TH161密级：公开UDC：621学号：150198动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化研究生姓名：耿垭洲导师姓名：孙蓓蓓教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称机械工程论文答辩日期2018年6月5日二级学科名称机械制造及其自动化学位授予日期20年月日答辩委员会主席幸研教授评阅人2018年6月8日硕士学位论文动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化专业名称：机械制造及其自动化研究生姓名：导师姓名：RELIABILITYANALYSISANDOPTIMIZATIONONGEARTRANSMISSIONSYSTEMOFPOWER-

2、DRIVENTURRETAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYGengYazhouSupervisedbySunBeibeiSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityApr2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学

3、或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括

4、以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要动力刀架齿轮传动系统可靠性分析与优化摘要数控机床技术的日臻完善，带动了数控动力刀架技术朝着高速、高精、高复合化的方向发展。动力刀架的结构复杂、技术含量高、制造难度大，核心技术一直被国外企业垄断。齿轮传动系统是动力刀架高速、稳定、可靠运行的关键机构，其动态性能和可靠性水平直接影响刀架的运行稳定性和工作效率。在产品研发过程中，可靠性水平是衡量齿轮系统及刀架整体性能至关重要的技术指标。因此，基于可靠性理论体系来研究动力刀架齿轮传动系统，以提高动力刀架整体性能，具有重要的理论意义和工程应用价值。本

5、文以某新型数控动力刀架齿轮传动系统为研究对象，该齿轮传动系统由多级惰轮构成，这种传动方式在学术研究和实际工程应用中并不常见。本文基于齿轮动力学理论和可靠性理论，对该惰轮传动系统进行了传动误差计算、多体动力学分析、固有特性分析、齿轮系统可靠性分析与优化。论文主要内容如下：（1）分析齿轮系统振动产生机理，综合考虑齿轮各项误差的随机性，计算了轮齿啮合综合误差；建立各级齿轮副有限元模型，根据扭转啮合刚度理论，计算了轮齿受载变形误差，从而得到动力刀架齿轮传动系统的最大传动误差。（2）建立齿轮系统多体动力学模型，分析了齿轮系统激励等因素对齿轮系统振动响应的影响；提取动力输出轮振

6、动响应，集成ADAMS和MATLAB，建立ISIGHT可靠性分析平台；以动力输出轮质心振动位移为评估指标，分析和计算齿轮系统的可靠度。（3）针对高速齿轮的齿面接触疲劳失效问题，结合齿轮啮合应力分布规律，根据机械可靠性设计方法，定量地给出齿面接触疲劳的可靠性指标，以此来确保齿轮啮合的可靠性，并提出优化方案。（4）基于均值啮合刚度，分析了齿轮系统的固有特性及常用工作转速下可能存在的共振情况。建立齿轮系统随机参数与频率响应之间的代理模型，通过灵敏度分析识别各系统参数对固有频率的影响关系；利用MonteCarlo法计算不同激励频率下齿轮系统的共振可靠度，为齿轮系统的优化提供

7、理论依据和参考。（5）针对动力刀架齿轮系统在常用工作转速下可能存在的共振问题，采用多目标粒子群优化方法，对齿轮系统各阶次固有频率进行优化，使系统在激励频率下避免共振。关键词：动力刀架；齿轮传动系统；可靠性分析；动力学特性；结构优化IAbstractReliabilityAnalysisandOptimizationonGearTransmissionSystemofPower-DrivenTurretABSTRACTWiththedevelopmentofCNCmachinetools,theCNCpower-driventurrettechnologyisin