高重合度人字齿轮轮齿最佳修形优化设计

基于斜齿轮轮齿接触分析技术,建立了考虑人字齿轮典型安装误差的抛物线人字齿轮轮齿接触分析方法。综合考虑人字齿轮的传动误差与啮合特性,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法对高重合度人字齿轮的传动性能进行了多目标优化设计,该算法克服了优化结果的局部收敛,获得了人字齿轮最佳的齿廓、齿向抛物线修形参数。通过实例表明,修形优化后的齿面啮合印痕与传动误差较优化之前得到了明显的改善,有效地改善了高重合度人字齿轮的齿面偏载现象,降低了齿轮传动过程中的啮合冲击。对加工的人字齿轮在减振降噪试验台上进行带载试验,对比优化前后的噪音分贝值,进一步验证了该优化方法对人字齿轮副减振降噪具有一定作用。     

人字齿轮传动的振动理论分析模型

通过研究分析直齿轮和斜齿轮等的扭转振动分析模型、啮合耦合型振动分析模型 ,结合人字齿轮传动的特点 ,建立了人字齿轮传动的振动理论分析模型 .     

多转子-轴承系统虚拟样机建模及仿真

以LMS Virtual.Lab Motion为开发环境建立了某传动箱多转子-轴承系统虚拟样机,导入PRO/E模型文件进行简化,建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况,建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序,实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明:通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的,其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。     

球齿轮传动的齿面接触分析和应力分析

球齿轮是一种新型的二维齿轮传动机构.在建立了球齿轮数学模型的基础上,得到了球齿轮传动的啮合模型,并进行了齿面接触特性分析,通过解非线性方程组,可得到接触点在齿面的位置.分析了球齿轮齿面的结构特征,针对球齿轮传动的接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,总结出了球齿轮在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小.采用有限元的方法对球齿轮轮齿进行了弯曲应力和接触应力分析,分析结果进一步验证了接触椭圆变化规律的正确性.以上结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义.     

时变载荷下履带车辆传动箱振动响应仿真

为了掌握某型履带车辆传动箱箱体在运行过程中振动响应的敏感位置,在RecurDyn中建立了齿轮传动系统虚拟样机仿真模型,并利用试验值进行了验证。利用HyperMesh对传动箱箱体进行了有限元前处理,并导入ANSYS进行模态分析,得到了箱体低阶固有频率以相应振型。将RecurDyn动力学求解得到的各轴承座处的时变载荷,输入到箱体有限元模型中,实现了RecurDyn和ANSYS的有效结合,提高了仿真的效率,得到了时变载荷下箱体振动加速度的分布情况,为该传动箱体振动测试测点的选择提供了依据。     

摆线齿准双曲面齿轮齿面主动设计

为预控双面法加工的摆线齿准双曲面齿轮的啮合性能,用大轮理论齿面展成与之共轭的小轮共轭齿面,将小轮共轭齿面沿啮合线方向和接触迹线方向分别进行修形,得到满足预置传动误差曲线以及接触印痕的目标齿面,计算出目标齿面与小轮理论齿面的法向偏差。建立以小轮加工参数调整量为变量,小轮两侧齿面与目标齿面法向偏差平方和最小为目标的优化模型,并采用序列二次规划算法求解该模型。以某高速车桥齿轮副为例进行验证,结果表明:加工参数调整后小轮两侧齿面与各自目标齿面的最大法向偏差分别为-4.7μm和-4.67μm,两侧啮合转换点传动误差与预置值分别相差6.67%和4%,两侧接触迹线最大偏差分别为0.275mm和0.177mm,基本符合预置条件。     

大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮啮合仿真模型

利用大型有限元分析软件MSC.Marc的直接约束法,建立了某大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮副多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。基于该模型,对齿轮副进行了一个啮合周期内的准静态啮合仿真分析。计算表明,本文得到的结果非常符合实际啮合规律,也验证了模型的正确性。由于模型的特点,有望进一步应用于齿轮的动态啮合分析。     

齿轮啮合温升模型建立及仿真研究

借助动力学仿真软件ADAMS,建立了齿轮啮合传动仿真模型。提出了一种计算高速齿轮传动轮齿瞬现温升的方法,基于齿轮啮合原理和M atlab计算软件平台,建立了轮齿瞬现温升计算模型。实现了完整齿面各啮合点切向速度、摩擦系数、接触带半宽和法向载荷等参数的计算。运用B lock接触温度准则,得出齿轮各啮合点瞬现温升及接触温度变化的仿真分析结果,为齿轮传动结构的合理优化设计提供科学依据。     

齿轮箱辐射声场实验研究

从齿轮箱内部动态激励、箱体动态响应及辐射声场预测等方面,研究了试验齿轮箱的辐射声场;分析了声场预测过程中产生的各种误差影响因素;通过扫描法声强试验对辐射声场全息面进行了测量,结果表明:在齿轮副理论啮合频率处,箱体辐射声场的预测值与测量值表现出更好的符合特性,验证了该齿轮试验机辐射声场预测方法的准确性。     

渐开线环形齿球齿轮传动时变刚度系数

为研究渐开线环形齿球齿轮传动过程中齿轮副间的接触力,基于Hertz弹性接触理论定义了齿面接触点的刚度系数;利用微分几何相关知识,分析了球齿轮的齿面特征,得到了实时啮合点主曲率半径计算公式;研究了重合度系数对啮合刚度的影响,结合球齿轮机构传动特点,推导出任意位置反向啮合点位置计算公式;最后通过一个实例说明球齿轮机构接触点刚度系数具有典型的时变特征.     

多级圆柱齿轮减速器等强度优化方法研究

针对工程机械和通用后勤装备中的标准圆柱齿轮减速器互换性极差,各齿轮存在较大的强度差和寿命差的特点,建立了标准直齿圆柱齿轮和标准斜齿圆柱齿轮的几何和强度优化设计的数学模型,结合优化设计的相关理论,提出了按齿轮应力最小的等强度优化方法;并运用Matlab优化工具箱对某后勤装备中使用的三级式标准圆柱齿轮减速器进行了等强度优化设计。结果表明,使用该优化设计方法既可保证齿轮强度有较大的安全裕量,又使所有齿轮寿命尽可能相等,从而具有良好的经济性并充分发挥所有齿轮的性能。     

基于遗传算法的无人机航迹规划代价函数

针对当前使用的无人机航迹规划代价函数的不足之处,提出一种利用遗传算法对无人机航迹规划代价函数进行优化的方法。对基本遗传算法进行了局部改进,设计了航迹极坐标编码方式及航迹适应度函数,在采用基本遗传操作算子的基础上采取精英保存策略,提高了算法的效率;采用代价归一化并进行优化的思想,得到优化之后的代价函数权重值。优化结果表明,该方法可以获得代价更低的航迹。     

动圈式永磁直线直流电机的精英保留多种群遗传优化算法

为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以磁通密度和电流密度为约束条件,利用其搜索能力强、收敛速度快的特点优化电机的结构参数,并与磁路法初始设计结果和传统遗传算法优化结果进行比较。结果表明:与磁路法初始设计相比,MPGAER能使电机质量减少6.25%,功率密度提高10%,电机动态性能得到提高;MPGAER优化设计的电机功率密度高于遗传算法设计结果,所提方法有效地解决了在优化过程中出现易收敛于局部最优点和寻优效果差的问题。     

具有适应值预测机制的遗传算法

针对适应值计算费时的优化问题,提出一种具有适应值预测机制的遗传算法:为了有效控制预测适应值的准确度和预测频率,建立了一个基于可信度概念的适应值预测模型,引入可信度流失机制以减少预测误差的传播和累积,引入冗余个体剔除机制以减少计算消耗。利用3个基准函数对算法进行收敛性和有效性的测试,测试结果表明算法对于3个测试函数均能获得满意的最优解,并且都能减少60%以上的真实适应值计算次数。     

改进遗传算法在传声器阵列优化中的应用

规则平面阵列因其结构周期性,在进行波束综合时存在主瓣宽、旁瓣电平高等问题。对此,提出一种基于改进遗传算法的阵列优化方法。设计平面栅格传声器阵列,以满足阵元间距的要求,并构造以主瓣宽度为约束条件、以全局旁瓣电平为适应度的目标函数,对常规遗传算法进行改进,采取个体间自由交叉、随机的阵元数量强制变异的策略来增大种群的搜索范围。通过仿真,得到多个优化阵列,与几种规则平面阵列相比,在不同的信噪比输入下,经过改进遗传算法优化得到的随机阵列均有更好的表现。而相比于几种常规的优化算法,改进的遗传算法具有更强的搜索能力,得到数量更多、性能更优的随机阵列,由此证明了所提方法的可行性。     

航空时敏制导炸弹增程弹道组合优化设计

为增强航空时敏制导炸弹在中制导段的滑翔能力,将极小值原理与自适应进化粒子群算法相结合,提出了一种适用于航空时敏制导炸弹增程弹道的组合优化设计方法。基于纵向平面内质心运动模型,推导了性能指标泛函及各不等式约束函数。引入Lagrange乘子矢量并建立相应的Hamilton函数实现无约束泛函极值问题的转换,推导出兼顾各优化目标函数的满意优化模型。利用自适应进化粒子群算法对该段增程弹道进行了攻角与弹翼张合档位双设计变量的组合优化。数值仿真算例表明,在满足状态方程约束的条件下,双变量的增程效果比常规单变量控制时显著提高,其优化结果可为制导炸弹弹道规划设计的研究提供一定的理论参考。     

遗传算法在动力学优化中的应用

根据动力学优化设计问题的特点,并利用复合形法对一般遗传算法进行了改进,在此基础上提出了一种新的动力学优化设计方法。数值分析结果表明,该方法结果正确,算法简洁。     

基于自适应EKF的高动态载波跟踪算法

针对载波跟踪算法在大频偏或动态剧烈变化时易失锁的问题,提出一种无数据辅助情况下基于自适应R/Q扩展卡尔曼滤波(AEKF)的高动态载波跟踪算法。该算法在AEKF代替鉴相器和滤波器的环路结构基础上,引入两倍相位转换来消除数据位跳变的影响,并利用载噪比估计方法和基于加加速度的信号动态监测方法来修正观测噪声协方差(R)和系统状态噪声方差(Q),进而兼顾环路的跟踪精度和动态稳定性。实验结果表明:利用该算法的GPS软件接收机能够在加速度200 g,瞬间加加速度10 000 g/s的动态指标下正常工作。