[發明專利]一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法

在審

• 申請號: 201910315729.0
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN111859720A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 佟操;張健;劉金國;田遠征
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)利用Pro/E建立多級減速器各零部件的參數化模型；

2)依據所建立的參數化模型，導入LS-DYNA進行虛擬樣機仿真試驗，模擬多級減速器在多種失效模式下的工作狀態，提取出最大工作應力；

3)依據最大工作應力和材料機械性能統計數據，得到各零部件在實際工況下應力和強度數據的分布類型和分布參數值；

4)依據應力和強度數據的分布類型和分布參數值，利用應力-強度干涉模型,獲得多級減速器的可靠度。

2.根據權利要求1所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述多級減速器包括高速齒輪軸、高速軸系小齒輪、1級齒輪軸、1軸系大齒輪、1軸系小齒輪、2級齒輪軸、2軸系大齒輪、2軸系小齒輪、3級齒輪軸、3軸系大齒輪、高速軸系圓錐滾子軸承、高速軸系雙列圓柱滾子軸承、1軸系圓錐滾子軸承、1軸系雙列圓柱滾子軸承、2軸系圓錐滾子軸承、2軸系雙列圓柱滾子軸承、3軸系圓錐滾子軸承、3軸系滾針軸承。

3.根據權利要求1所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，建立多級減速器各零部件的參數化模型包括：

零件參數化建模：對同類零部件，創建單個零部件的函數曲線、拉伸輪廓、陣列化完成輪廓創建；修改零部件參數完成該類所有零部件參數化建模；

組建參數化建模：新建組件模板區域用于放置裝配體，導入一個零件作為基準零件，添加其余零件至裝配體中，添加位置關系約束，從而完成裝配體的參數化建模。

4.根據權利要求1或2所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述多種失效模式為考慮安裝誤差、制造誤差、軸系變形、外載荷影響下的齒輪及軸系參數化建模。

5.根據權利要求4所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，將減速器各零部件的參數化模型導入LS-DYNA顯示動力學仿真軟件，通過對減速器進行虛擬仿真，得到減速器各零部件的應力云圖與動態曲線結果，提取當前失效模式下各零部件的失效區域的最大工作應力。

6.根據權利要求4所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述各零部件在實際工況下應力數據的分布類型和分布參數值為：

(1)記錄各大、小齒輪的試驗最大接觸應力，對其分布類型進行檢驗，確定分布類型，從而確定分布參數及分布參數估計值；

(2)對于各大、小齒輪上的最大彎曲應力，記錄其值，對其分布類型進行檢驗，確定分布類型，從而確定分布參數及分布參數估計值；

(3)對于軸承，其類型均為向心軸承，記錄所計算的軸承最大徑向動負荷，對其分布類型進行檢驗，確定分布類型，從而確定分布參數及分布參數估計值。

7.根據權利要求6所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述對其分布類型進行檢驗均為采用K-S檢驗法或皮爾遜χ²對其分布類型進行檢驗為正態分布，采用響應面法與Monte Carlo方法確定分布參數。

8.根據權利要求4所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述各零部件在實際工況下強度數據的分布類型和分布參數值為：對材料的使用數據進行統計，得到金屬材料的分布類型及分布參數值。

9.根據權利要求7或8所述的一種多級齒輪減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述分布參數為均值和標準差。

10.根據權利要求1所述的一種多級減速器可靠性虛擬試驗方法，其特征在于，所述的應力-強度干涉模型求可靠度的公式為：

即零部件的強度H均大于應力S的可靠度；

式中，H代表各零部件的強度數據的參數值；S代表各零部件的應力數據的參數估計值；P代表時間發生的概率。