基于神经网络的齿根应力计算方法研究

论文摘要

本论文应用Unigraphics NX3.0软件建立了齿条刀具和毛坯三维模型,直接应用UG仿真加工的方法范成出渐开线齿轮的精确齿形,特别是齿根过渡曲线。根据刀具顶部圆弧的不同,可以仿真加工出各种不同齿根过渡曲线的渐开线齿轮三维模型。应用NX3.0软件和VC++6.0软件相结合的办法实现仿真加工过程的参数化,应用VC++6.0编写了仿真加工参数化程序,在UG用户编译器里编写了友好的仿真加工界面。应用正交试验的方法对影响齿根应力的参数进行了正交化设计,根据正交方案仿真加工出对应的精确齿形齿轮模型。根据加载位置的不同建立了两种齿轮加载模型,形成两组计算方案,应用ANSYS软件对这两组方案模型进行齿根应力计算与分析,在计算结果中找出齿根应力最大节点应力值作为两组方案计算结果的比较对象。以两组方案计算结果作为样本,应用Matlab软件进行BP网络训练,获得了能预测各种参数的渐开线直齿圆柱齿轮齿根应力BP网络模型。通过实例印证了预测结果与ANSYS软件计算结果误差小于5%,可以满足工程的需要。文中方法避免了齿轮有限元分析模型建立时,齿根过渡曲线需要求解超越方程的繁杂计算,实现齿轮齿根应力的BP神经网络预测,使得齿轮设计和强度校核快速化、方便化。该研究为齿轮齿根应力（或应变）的准确计算提供了一种途经,供齿轮强度精确计算与研究时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 精确齿轮模型的建立
• 2.1 标准刀具与齿轮毛坯的三维建模
• 2.1.1 齿轮毛坯模型的建立
• 2.1.2 标准齿条刀具模型的建立
• 2.2 基于UG 的齿轮仿真加工
• 2.2.1 齿轮范成加工原理
• 2.2.2 基于UG 齿轮仿真加工
• 2.3 仿真加工齿轮齿形的验证
• 2.3.1 齿轮齿形检测方法
• 2.3.2 齿轮齿形检测结果分析
• 2.4 仿真加工齿轮参数的正交设计
• 2.4.1 仿真加工齿轮齿形参数取值分析
• 2.4.2 齿轮齿形参数配值正交设计
• 第三章 齿轮加载模型的建立
• 3.1 齿轮加载模型的建立
• 3.1.1 直齿圆柱齿轮加载模型分析
• 3.1.2 齿轮加载模型齿轮参数正交表设计
• 第四章 基于ANSYS 的齿轮齿根应力分析
• 4.1 ANSYS 软件与UG 的接口技术
• 4.1.1 接口要求
• 4.1.2 接口操作
• 4.2 基于ANSYS 的齿根应力计算过程
• 4.2.1 模型的导入和初始化
• 4.2 2 齿轮模型的网格划分
• 4.2 3 设定边界条件和载荷
• 4.2.4 ANSYS 求解过程
• 4.3 ANSYS 求解结果及分析
• 4.3.1 第一组计算方案求解结果
• 4.3.2 第一组计算方案结果分析
• 第五章 基于神经网络的齿根应力计算
• 5.1 第一计算方案神经网络设计
• 5.1.1 第一计算方案训练样本的选取
• 5.1.2 网络的选择、训练和测试
• 5.1.3 神经网络代码的编写
• 5.1.4 样本点的训练
• 5.1.5 齿轮齿根应力的预测和结果分析
• 5.2 第二组计算方案神经网络设计
• 5.2.1 训练样本的选取
• 5.2.2 网络的选择、训练和测试
• 5.2.3 神经网络代码的编写
• 5.2.4 样本点的训练
• 5.2.5 齿根应力的预测和结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文件
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 攻读硕士期间取得研究成果
• 致谢