退役机床齿轮零件剩余疲劳寿命预测研究及其可再制造性评估

摘要

目前我国机床行业中,每年面临退役的机床数量巨大。退役机床为机床再制造提供了大量可利用的零部件资源,如何评价这些零部件的疲劳损伤以及如何确定其是否适合于再制造俨然已经成为机床再制造行业面临的首要问题。因此,研究退役机床零部件的剩余疲劳寿命以及其可再制造性具有非常重要的意义。
　　本文主要针对退役机床典型零部件—齿轮零件的剩余疲劳寿命及其可再制造性评价展开研究,如原有机床齿轮零件的服役情况、剩余疲劳寿命预测模型以及可再制造性评价模型等。本文在国家科技支撑计划项目课题的资助下,开展的主要研究工作如下:
　　首先,建立了退役机床典型零部件—齿轮的三维模型及MSC.ADAMS动力学仿真模型,获得了齿轮零部件的载荷历程;通过ANSYS有限元分析获得了齿轮的静力学分析结果,通过将载荷时间历程与有限元静力学结果结合输入到ANSYS/FE-SAFE中获得了指定工况载荷下的疲劳寿命分布情况;通过剩余疲劳寿命计算公式获得了齿轮的剩余疲劳寿命。
　　其次,以数值仿真及计算结果中的材料参数、工况参数、几何参数以及已服役寿命值作为BP(Back Propagation,BP)神经网络的输入,剩余疲劳寿命结果值作为BP神经网络的输出,建立了齿轮剩余疲劳寿命的预测模型。
　　再次,将齿轮的剩余疲劳寿命作为可再制造性评价的先决条件,建立了分层、分级的齿轮零部件可再制造性评价指标体系,以物元理论为基础,结合 AHP(Analytic Hierarchy Process,AHP)指标权重确定方法,建立了完整的齿轮零部件可再制造性评价模型。
　　最后,以SKODA W250H传动系统齿轮零部件为研究对象,获得了部分齿轮零部件的剩余疲劳寿命值及其可再制造性评价值,验证了BP神经网络在齿轮剩余疲劳寿命预测中的有效性,同时可再制造性评价值为齿轮零件再制造开展提供了理论支撑。