国家自然科学基金(51375384)
- 作品数：30 被引量：115H指数：7
- 相关作者：方宗德付学中张西金李建华杨小辉更多>>
- 相关机构：西北工业大学西安工业大学福州大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省教育厅科研计划项目中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术航空宇航科学技术理学更多>>
- 采用NSGA-Ⅱ算法的面齿轮副小轮拓扑修形多目标优化被引量：9
- 2017年
- 为合理确定面齿轮副小轮的修形参数,设计了均由2段抛物线与1段直线组成的直齿小轮齿廓和齿向修形曲线,将由三次B样条拟合得到的修形曲面与理论齿面相叠加来构造拓扑修形齿面。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),结合面齿轮副的几何接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)技术,提出了以修形曲线参数为优化变量,使抛物线几何传动误差曲线两端对称、接触印痕限制在齿宽中部、承载传动误差波动幅值最小的小轮拓扑修形多目标优化设计方法,并编制了相应的Matlab程序。算例表明:优化修形参数后得到了对称的抛物线几何传动误差和位于大轮齿宽中部的接触印痕,并大幅度减小了承载传动误差波动,从而可有效降低安装误差敏感性和齿轮副的振动、噪声。
- 付学中方宗德关亚彬李建华
- 关键词：面齿轮多目标优化传动误差接触印痕
- 承载传动误差最小的高重合度弧齿锥齿轮波动齿面设计被引量：3
- 2021年
- 为改善航空弧齿锥齿轮的承载啮合性能,结合ease-off技术提出一种波动齿面设计方法以降低高重合度弧齿锥齿轮的承载传动误差。鉴于中凹型修形曲线(修形齿面的几何传动误差曲线)可极大地减小高重合度弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值,创建一种与高重合度相适应的波动齿面修形模型;结合easeoff技术建立以降低承载传动误差波动幅值为目标的优化模型;通过优化得到具有良好啮合性能的高重合度弧齿锥齿轮。分析发现:优化后2阶传动误差设计弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值降低了34.152%,而由波动齿面设计方法所得改进修形弧齿锥齿轮的承载传动误差进一步降低了61.492%,有效地改善了高重合度弧齿锥齿轮传动性能,为高性能弧齿锥齿轮齿面设计奠定理论基础。
- 牟彦铭何雪明方宗德
- 关键词：动力学分析
- 变位面齿轮副承载特性分析及变位系数优化被引量：7
- 2017年
- 为改善面齿轮副啮合性能,采用变位插齿刀对面齿轮进行变位,建立了包含齿根过渡曲面在内的变位面齿轮全齿面理论三维几何模型,进行了承载接触分析(LTCA)和应力场分析,并以齿根弯曲应力、齿面接触应力为两个优化目标,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化了变位系数.结果表明:面齿轮副变位对承载传动误差、齿间载荷分配、齿面载荷分布有一定影响,但承载传动误差波动幅值对变位系数并不敏感;负变位可增加重合度,并减小大轮齿根弯曲应力峰值,但齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值增大;正变位可减小齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值,但大轮齿根弯曲应力峰值增大;优化后的变位系数既提高了齿面接触强度,又使大、小轮弯曲强度趋于接近,有利于提高面齿轮副的承载能力.
- 付学中方宗德侯祥颖李建华
- 关键词：面齿轮变位承载接触分析遗传算法多目标优化
- 面齿轮副小轮拓扑修形设计及啮合性能分析被引量：8
- 2016年
- 为改善面齿轮啮合性能,设计了小轮齿廓、齿向修形曲线,将3次B样条拟合的修形曲面与小轮理论齿面叠加构造精确的拓扑修形齿面,建立了小轮拓扑修形面齿轮副TCA、LTCA计算模型,并试验验证了理论分析的正确性。算例分析表明:小轮拓扑修形能获得开口向下2阶抛物线几何传动误差,接触路径与齿根倾斜,较传统面齿轮副,有效重合度提高了约10%,容差能力提高了400%;各载荷下承载传动误差波动幅值均减小,齿面载荷分布变化均匀,轮齿进入和退出啮合时承受载荷变小。
- 付学中方宗德李建华蒋进科
- 关键词：面齿轮齿面接触分析承载接触分析啮合性能
- 变位面齿轮副小轮双向修形轮齿接触分析被引量：5
- 2015年
- 建立了变位面齿轮的加工和啮合坐标系,推导了变位小轮和变位面齿轮的齿面方程,将变位小轮理论齿面与修形曲面叠加构造了精确的修形齿面,对齿面进行了仿真并可视化,并对变位面齿轮副中小轮双向修形后进行了齿面接触分析,计算了不同安装误差下的啮合轨迹和几何传动误差,算例表明,修形后获得了开口向下2阶抛物线几何传动误差,降低了接触印痕对安装误差的敏感性,变位面齿轮副传动啮合性能得到改善。
- 李玮王丹付学中
- 关键词：面齿轮变位轮齿接触分析
- 星轮偏心误差对浮动式星型齿轮传动动态特性的影响被引量：2
- 2018年
- 以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动响应,利用时间历程、相平面、Poincare截面图及Fourier频谱分析了系统的动态特性。着重研究各星轮偏心误差及间隙浮动机构对星型轮系动态特性的影响规律。结果表明:星轮偏心误差增强了系统振动;不同位置、不同数量的星轮偏心误差作用,对应的系统动态响应不同;间隙浮动结构影响了系统的稳定性,不利于振动噪声的控制。
- 郭芳方宗德张永振
- 关键词：偏心误差
- 图形处理器上免组装有限元屈曲分析
- 2017年
- 为了提高大型三维有限元屈曲分析的速度,克服大规模屈曲拓扑优化的计算速度制约,提出了一种基于免组装有限元的线性屈曲分析算法。针对屈曲分析涉及应力刚度矩阵的特殊性,使用了逆迭代法求解特征值问题;利用体素网格的单元一致性,免组装有限元避免了总体刚度矩阵的组装和存储,减少了计算过程中的内存占用,且有利于并行运算;在图形处理器(GPU)上进行稀疏矩阵与向量乘积的运算,利用并行运算进一步加速了有限元的求解速度。算例结果表明,该算法能有效提高大型三维结构屈曲分析的计算速度,与商用软件Ansys、HyperWorks相比,计算时间可减少60%以上,且随着模型自由度的增加,计算速度提高的程度更加显著。
- 卞翔方宗德
- 关键词：屈曲分析体素化图形处理器
- 复杂机械装配体的响应面优化设计方法
- 2018年
- 针对复杂机械装配体优化过程中的隐性目标函数问题,提出了基于统计学理论的响应面优化设计方法,并以齿轮驱动涡扇发动机(GTF)减速器结构系统的优化设计为案例,详细阐述了该方法的主要思想与基本过程。使用Python语言在Abaqus平台上开发了该系统参数化的有限元分析(FEA)程序,以自动实现前、后处理及求解等全过程;采用两水平全因子正交试验设计方法对主要的结构参数进行析因设计,确定了参与优化的设计变量;采用优化的拉丁超立方抽样方法并调用参数化的FEA程序,求得了对应结构系统上的最大von Mises等效应力,并以该应力为目标函数建立了响应面优化模型。优化后的系统满足强度条件,且整体刚度较优化前提高了7.13%,最大von Mises等效应力和最大接触应力分别降低了12.15%和18.99%,有效提高了该结构系统的工作性能。将数值最优解反代入有限元模型中再次建模求解,所得结果验证了该响应面模型的正确性。案例分析及验证结果表明,本文方法在工程应用方面具有一定的普适性及优越性,能为更多的隐性优化问题提供设计参考及解决方案。
- 刘超方宗德
- 关键词：涡扇发动机响应面设计
- 弧齿锥齿轮啮入冲击理论分析被引量：10
- 2018年
- 为了改善弧齿锥齿轮的振动与噪音,基于弧齿锥齿轮啮合传动特点,应用机械动力学理论,建立考虑轮齿受载变形的弧齿锥齿轮啮入冲击数学模型,结合齿面接触分析（TCA）和承载接触分析（LTCA）分析计算初始啮合点的位置,并根据齿轮受载变形和载荷分配系数拟合出啮入点的啮合刚度;进而推导出啮入冲击,并分析了齿轮副的负载和输入转速对啮入冲击的影响.研究结果表明：齿轮副的负载和输入转速都会对啮入冲击产生较大的影响;在不发生边缘接触的情况下,随着负载的增大,初始啮入点逐渐向主动轮齿根移动,冲击速度逐渐增大,啮入冲击也逐渐增大;输入转速的增大会直接增大冲击速度,进而使得啮入冲击增大;与负载相比,转速对啮入冲击的影响更大.
- 牟彦铭方宗德张西金
- 关键词：弧齿锥齿轮线外啮合时变啮合刚度啮入冲击
- 考虑实测基节误差的修形齿轮啮入冲击计算被引量：5
- 2018年
- 为研究制造误差对齿轮系统啮入冲击的影响,给出一种考虑实测基节误差的齿轮啮入冲击算法。该算法基于考虑实测基节误差的轮齿接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)及轮齿承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA),准确算出齿轮连续啮合过程中每对啮合轮齿的实际啮入点位置;并根据LTCA得到的轮齿承载变形及载荷分配系数,计算出当前啮入齿对啮入点处的刚度;最后计算出以n个啮合周期为一个大周期的啮入冲击力(n为主、被动轮齿数的最小公倍数)。研究表明,在不同齿对的相对基节误差具有随机性的情况下,该算法可以准确算出每对轮齿的线外啮入点的位置,并相应算出不同位置的啮入点的刚度;该算法适用于具有修形齿面或误差齿面的齿轮系统,真实反映了实测基节误差对齿轮啮入冲击的影响。
- 郭芳方宗德张西金
- 关键词：修形齿轮啮入冲击
