动车组传动齿轮模糊稳健修形设计
Fuzzy Robust Modification Design of EMU Transmission Gear
- 机械传动 2021年45卷第3期 页码：57-63
- 作者机构：
1.大连交通大学 机械工程学院， 辽宁 大连 116028
2.大连交通大学 机车车辆工程学院， 辽宁 大连 116028
- 作者简介：
盛自强（1992— ），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向为轨道交通装备稳健设计、质量与RAMS工程。
王悦东（1977— ），男，黑龙江佳木斯人，博士，教授，硕士研究生导师，研究方向为车辆结构分析与现代设计方法、数字化仿真分析与优化、结构疲劳虚拟仿真（CAE）。
- 基金信息：国家自然科学基金(51875073┫国家重点研发计划项目┣2016YFB1200504)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.03.010
中图分类号：
扫 描 看 全 文
盛自强,王悦东,白肖宁等.动车组传动齿轮模糊稳健修形设计[J].机械传动,2021,45(03):57-63.
Sheng Ziqiang,Wang Yuedong,Bai Xiaoning,et al.Fuzzy Robust Modification Design of EMU Transmission Gear[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(03):57-63.
盛自强,王悦东,白肖宁等.动车组传动齿轮模糊稳健修形设计[J].机械传动,2021,45(03):57-63. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.03.010.
Sheng Ziqiang,Wang Yuedong,Bai Xiaoning,et al.Fuzzy Robust Modification Design of EMU Transmission Gear[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(03):57-63. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.03.010.
摘要
考虑到齿轮的修形参数和性能参数受制造和使用过程中各影响因素的扰动影响，提出了一种基于改进容差模型和模糊理论的动车组传动齿轮稳健修形设计方法。确定了齿轮稳健修形设计中的可控因素与不可控因素，结合正交试验设计与Romax运动仿真获取试验样本点；利用多项式函数拟合传动误差峰峰值的响应面近似模型。在此基础上，引入模糊理论，基于改进容差模型建立齿轮稳健修形优化数学模型，采用NSGA-III算法寻优求解，并将其与其他修形方案进行比较，最后对各修形方案进行仿真验证。结果表明，基于改进容差模型的齿轮稳健修形结果要优于传统容差模型；在基于改进容差模型的齿轮稳健修形设计中考虑模糊因素的影响，不仅改善了齿面偏载情况，还提高了修形结果的稳健性和合理性。
Abstract
Considering that the modification parameters and performance parameters of gear are affected by various influencing factors during manufacturing and operation process， a robust modification design method for EMU transmission gears based on improved tolerance model and fuzzy theory is proposed. The controllable and uncontrollable factors in gear robust modification are firstly determined， and then the sample points are obtained by combining orthogonal experimental design and Romax motion simulation. The polynomial response surface model is used to fit the response surface function of peak-to-peak value of transmission error. On this basis， the fuzzy theory is introduced， the mathematical model of gear modification robust optimization is established based on improved tolerance model， the NSGA-III algorithm is used to find the optimal solution， and the comparison with other modification schemes is completed. Finally， the simulation verification of each modification scheme is carried out. The results show that the robust modification result based on the improved tolerance model is better than the traditional tolerance model. Considering the influence of fuzzy factors in the design of gear robust modification based on the improved tolerance model， it is not only improves the offset load condition of the tooth surface， but also improves the robustness and rationality of the modification results.
关键词
传动齿轮稳健修形容差模型传动误差峰峰值模糊理论
Keywords
Transmission gearRobust modificationTolerance modelPeak-to-peak value of transmission errorFuzzy theory
references
贾超，方宗德.高速齿轮传递误差和啮入冲击的激励模拟及齿面优化修形［J］.振动与冲击，2019，38（23）：103-109.
JIA Chao，FANG Zongde.Simulation for transmission error and mesh-in impact excitation of high speed gears and their tooth［J］.Journal of Vibration and Shock，2019，38（23）：103-109.
SHEHATA A，ADNAN M A，MOHAMMED O D.Modeling the effect of misalignment and tooth microgeometry on helical gear pair in mesh［J］.Engineering Failure Analysis，2019，106：1-20.
BAGLIONI S，CIANETTI F，LANDI L.Influence of the addendum modification on spur gear efficiency［J］.Mechanism and Machine Theory，2012，49：216-233.
王慧敏，吴训成，张延杰.斜齿轮接触分析与修形优化［J］.机械传动，2016，40（12）：73-77.
WANG Huimin，WU Xuncheng，ZHANG Yanjie.Modification optimization and contact analysis of helical gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（12）：73-77.
杨丽，佟操，陈闯，等.基于Kriging模型和遗传算法的齿轮修形减振优化［J］.航空动力学报，2017，32（6）：1412-1418.
YANG Li，TONG Cao，CHEN Chuang，et al.Vibration reduction optimization of gear modification based on Kriging model and genetic algorithm［J］.Journal of Aerospace Power，2017，32（6）：1412-1418.
KORTA J A，MUNDO D.Multi-objective micro-geometry optimization of gear tooth supported by response surface methodology［J］.Mechanism and Machine Theory，2017，109：278-295.
DING H，TANG J Y，ZHOU Y S，et al.A multi-objective correction of machine settings considering loaded tooth contact performance in spiral bevel gears by nonlinear interval number optimization［J］.Mechanism and Machine Theory，2017，113：85-108.
ARTONI A，GUIGGIANI M，KAHRAMAN A，et al.Robust optimization of cylindrical gear tooth surface modifications within ranges of torque and misalignments［J］.Journal of Mechanical Design，2013，135（12）：121005.
GHRIBI D，BRUYÈRE J，VELEX P，et al.A contribution to the design of robust profile modifications in spur and helical gears by combining analytical results and numerical simulations［J］.Journal of Mechanical Design，2012，134（6）：061011.
ZHI P，LI Y，CHEN B Z，et al.Fuzzy optimization design-based multi-level response surface of bogie frame［J］.International Journal of Structural Integrity，2019，10（2）：134-148.
张俊，陈涛，汪建.基于最小动态传动误差波动量的斜齿行星轮系齿轮修形研究［J］.振动与冲击，2019，38（19）：77-88.
ZHANG Jun，CHEN Tao，WANG Jian.Tooth modification of helical planetary gear train based on minimum dynamic transmission error fluctuation［J］.Journal of Vibration and Shock，2019，38（19）：77-88.
李润方.齿轮传动的刚度分析和修形方法［M］.重庆：重庆大学出版社，1998：221-222.
LI Runfang.Stiffness analysis and modification method of gear transmission［M］.Chongqing：Chongqing University Press，1998：221-222.
王梦琪，白冰，赵松涛，等.基于MASTA的单斜齿轮微观修形优化研究［J］.热能动力工程，2019，34（1）：113-119.
WANG Mengqi，BAI Bing，ZHAO Songtao，et al.Study of the micro-modification optimization of single helical gear based on masta software［J］.Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2019，34（1）：113-119.
周金松，贺福强，杜希亮，等.基于Romax的工程车变速器齿轮修形研究［J］.机械传动，2018，42（5）：37-41.
ZHOU Jinsong，HE Fuqiang，DU Xiliang，et al.Research of gear modification of engineering vehicle transmission based on Romax［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（5）：37-41.
杨本洋，褚超美，汤海川，等.齿轮修形参数对变速箱传动特性影响的研究［J］.机械传动，2012，36（9）：8-11.
YANG Benyang，CHU Chaomei，TANG Haichuan，et al.Research on effects of gear modification parameters with gear -box Transmission Performance［J］.Journal of Mechanical Transmission，2012，36（9）：8-11.
KWANDA L T.Multi-objective optimization of a rectangular micro-channel heat sink using the augmented ε-constraint method［J］.Engineering Optimization，2020，52（1）：22-36.
LUCIO G，FRANCESCA G，DEMETRIO L，et al.An approximate ε-constraint method for the multi-objective undirected capacitated arc routing problem［C］.Proceedings of the 9th International Symposlum on Experimental Algorithms（SEA 2010），Ischia Island，Naples，Italy.Berlin：Springer，2010：214-225.
陈立周.稳健设计［M］.北京：机械工业出版社，2000：88-203.
CHEN Lizhou.Robust design［M］.Beijing：China Machine Press，2000：88-203.
李志西.试验优化设计与统计分析［M］.北京：科学出版社，2010：130-135.
LI Zhixi.Experimental optimization design and statistical analysis［M］.Beijing：Science Press，2010：130-135.
ZHI P，LI Y，CHEN B，et al.Fuzzy design optimization-based fatigue reliability analysis of welding robots［J］.IEEE Access，2020，8：4906-4917.
0
浏览量
6
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies