考虑失效模式相关性的正态分布随机载荷作用下的齿轮可靠性建模

摘要

弯曲和接触疲劳失效是齿轮的两种主要失效模式.两种失效模式之间存在一定的相关性.本文假设齿轮受到正态分布随机载荷的作用,提出了一种计算齿轮可靠度的新方法.首先,任意选择一个标准斜齿轮,在该齿轮上施加服从正态分布的切向载荷.采用Monte Carlo仿真的方法得到齿轮在两种失效模式下极限状态函数的散点图.通过观察散点的分布规律,提出采用二元正态分布模型建立两种失效模式的联合分布.考虑到二元正态分布的边缘分布是两个一维正态分布,利用边缘分布得到极限状态函数值的均值的估计值.另外,通过Matlab中协方差函数先求得协方差矩阵,再通过计算得到两组数据的相关系数值.最后,将该模型应用于风电齿轮箱中齿轮的可靠度求解中,结果表明该模型具有高效性.