动力伺服刀架齿轮传动系统ADAMS动力学仿真及可靠性灵敏度分析

论文摘要

高速加工能显著地提高生产率和降低生产成本,是一项非常有前景的先进制造技术。随着国家经济的快速发展,航空、航天、军工、电力、化工等重要工业部门对车削加工中心及车铣复合加工中心的需求正在飞速增长。数控刀架是夹持一种或多种刀具进行数控加工的重要功能部件。数控刀架的动态性能直接影响数控机床的切削性能和切削效率,体现了数控机床设计和制造技术的核心水平。而数控刀架的动态性能则很大程度上取决于刀架动力传动系统的动态特性。本课题是以某机床集团研制生产的某新型双动力伺服数控刀架的动力传动系统为研究对象,以提高动力传动系统的动态特性为研究目标,在综述了国内外有关齿轮动力学及灵敏度分析方面研究的发展和现状基础上,使用动力学分析软件ADAMS建立了单对齿轮动力学分析模型和整个齿轮传动系统动力学分析模型,对齿轮传动系统的动态特性进行了研究,仿真了齿轮传动的运动过程,并分析了非线性齿轮系统的响应,利用虚拟样机技术对多自由度非线性齿轮传动系统的振动特性进行求解；并将神经网络技术应用于可靠性灵敏度分析领域,充分利用神经网络的非线性映射功能、任意函数逼近功能等特性,较好的解决了可靠性研究中的一些难题。最后,由于本文中基本随机变量为混合变量,即基本随机变量的单位互不相同,可靠性灵敏度无可比性,因此在可靠性灵敏度理论的基础上对基本随机变量进行了无量纲化,得到可靠性对各个基本随机变量的影响程度的排序,为产品在设计阶段提供了理论参考,有着积极地现实意义和理论价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景、目的和意义
• 1.2 齿轮系统动力学研究现状与进展
• 1.3 可靠性理论的现状与进展
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 可靠性的基本理论与神经网络基础
• 2.1 数学基础
• 2.1.1 Kronecker代数理论简介
• 2.1.2 Edgeworth 级数
• 2.2 可靠性的基本理论
• 2.2.1 可靠性的基本概念
• 2.2.2 可靠度及可靠性指标
• 2.2.3 可靠性的设计方法
• 2.3 可靠性灵敏度分析
• 2.3.1 正态分布参数的可靠性灵敏度
• 2.3.2 任意分布参数的可靠性灵敏度
• 2.4 人工神经网络基础
• 2.4.1 人工神经元模型及传递函数
• 2.4.2 BP神经网络算法及公式推导
• 2.4.3 BP神经网络实现函数逼近
• 2.5 本章小结
• 第3章 齿轮系统动力学
• 3.1 概述
• 3.2 齿轮传动系统动态激励的研究概况
• 3.2.1 齿轮传动系统的外部激励
• 3.2.2 齿轮传动系统的内部激励
• 3.3 齿轮传动系统的间隙非线性模型
• 3.3.1 齿轮副扭转振动间隙非线性振动模型
• 3.3.2 齿轮副啮合耦合型间隙非线性振动分析模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 刚性接触齿轮传动系统的动力学分析
• 4.1 概述
• 4.2 直齿圆柱齿轮精确模型的建立
• 4.2.1 渐开线齿廓曲线方程和齿根过渡曲线方程的建立
• 4.2.2 标准参数化齿轮实体模型的建立
• 4.2.3 Pro/E模型的导入
• 4.3 单对齿轮啮合传动动力学仿真分析
• 4.3.1 单对齿轮啮合传动虚拟样机的建立
• 4.3.2 齿轮碰撞参数的选取
• 4.3.3 仿真分析
• 4.3.4 动力学分析结果及后处理
• 4.4 齿轮传动系统动力学仿真分析
• 4.4.1 齿轮传动系统虚拟样机的建立
• 4.4.2 仿真分析
• 4.4.3 动力学分析结果及后处理
• 4.5 编写命令语言
• 4.6 本章小结
• 第5章 齿轮传动系统可靠性灵敏度分析
• 5.1 引言
• 5.2 可靠性求解软件过程集成及试验设计
• 5.2.1 过程集成软件介绍
• 5.2.2 随机参数的确定
• 5.2.3 试验设计与试验任务的建立
• 5.3 基于人工神经网络算法的可靠度求解
• 5.3.1 建立并检验神经网络
• 5.3.2 一次二阶矩法求解可靠度
• 5.3.3 蒙特卡洛法求解可靠度
• 5.4 齿轮的可靠性灵敏度分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢