[發明專利]一種考慮強度退化和失效模式的齒輪可靠性分析方法在審
| 申請號： | 202010196490.2 | 申請日： | 2020-03-19 |
| 公開（公告）號： | CN111291456A | 公開（公告）日： | 2020-06-16 |
| 發明（設計）人： | 劉懷舉;毛天雨;劉根伸;朱才朝;魏沛堂 | 申請（專利權）人： | 重慶大學 |
| 主分類號： | G06F30/17 | 分類號： | G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/08;G06F119/02 |
| 代理公司： | 重慶大學專利中心 50201 | 代理人： | 唐開平 |
| 地址： | 400044 *** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 考慮 強度 退化 失效 模式 齒輪 可靠性分析 方法 | ||
1.一種考慮強度退化和失效模式的齒輪可靠性分析方法，其特征是，包括以下步驟：
步驟1、根據齒輪幾何參數和載荷-時間歷程，基于ISO6336標準計算齒輪的接觸應力和彎曲應力，同時結合概率分布擬合分析，確定接觸應力和彎曲應力最合適的概率分布類型及其分布參數；
步驟2、根據齒輪材料參數和載荷-時間歷程以及非線性強度退化理論，構建齒輪強度退化模型，確定非線性強度概率分布類型及其分布參數；
步驟3、基于應力-強度干涉理論，構造接觸疲勞失效和彎曲疲勞失效的極限狀態方程；
步驟4、根據攝動法，求取齒輪在接觸疲勞失效和彎曲疲勞失效模式下對應的可靠性指標和可靠度；
步驟5、分析接觸疲勞失效和彎曲疲勞失效模式之間的相關性，確定備選Copula函數并從中選擇最優的Copula函數；
步驟6、根據極大似然法確定所選Copula函數參數值，利用步驟3中的接觸疲勞失效和彎曲疲勞失效的極限狀態方程，計算考慮強度退化與接觸疲勞及彎曲疲勞失效相關條件下的齒輪可靠度。
2.根據權利要求1考慮強度退化和失效模式的齒輪可靠性分析方法，其特征是：在步驟1中，所述接觸應力σH計算公式為：
所述彎曲應力σF計算公式：
式中，ZH為節點區域系數，Zε為重合度系數，ZE為彈性系數，Zβ為螺旋角系數，T(t)為轉矩，t為使用時間，b為齒寬，mn為法面模數，z為齒數，u為傳動比，KA為使用系數，KV為動載系數，KHβ為接觸應力計算時的齒向載荷分布系數，KHα為接觸應力計算時的齒間載荷分布系數，KFβ為彎曲應力計算時的齒向載荷分布系數，KFα為彎曲應力計算時的齒間載荷分布系數，YFa為齒形系數，YSa為齒根應力修正系數，Yε為重合度系數，Yβ為螺旋角系數，“+”為外嚙合，“-”為內嚙合；
采用Minitab軟件對接觸應力和彎曲應力進行數值統計，確定齒輪接觸應力σH和彎曲應力σF服從一種概率分布類型及其分布參數。
3.根據權利要求2考慮強度退化和失效模式的齒輪可靠性分析方法，其特征是，在步驟2中，構建齒輪非線性強度退化模型如下：
接觸疲勞強度變化rH(t)：
式中，rH(0)為初始接觸疲勞強度，σHmax為接觸應力最大值，Lf為設計壽命，t為使用時間，為常數，與載荷和材料相關；
彎曲疲勞強度變化rF(t)：
式中，rF(0)為初始彎曲疲勞強度，σFmax為彎曲應力最大值，Lf為設計壽命，t為使用時間，為常數，與載荷和材料相關；
在強度退化過程中，剩余接觸疲勞強度和剩余彎曲疲勞強度分布類型不發生變化，只有均值改變且均值為rH(t)、rF(t)，標準差不變，剩余接觸疲勞強度和剩余彎曲疲勞強度仍滿足步驟1的概率分布類型。
4.根據權利要求3考慮強度退化和失效模式的齒輪可靠性分析方法，其特征是，在步驟3中，構造的接觸疲勞極限狀態方程：ZH＝rH(t)-σH
構造的接觸疲勞極限狀態方程：ZF＝rF(t)-σF
式中，ZH為接觸疲勞極限狀態函數，ZF為接觸疲勞極限狀態函數，rH(t)為接觸疲勞強度，rF(t)彎曲疲勞強度，σH為接觸應力，σF為彎曲應力。
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