基于灰自助模型下的双渐开线齿轮振动疲劳寿命预测

摘要

乏信息即贫信息，指研究对象呈现的特征信息不完备或不充分，缺乏先验知识。在低碳经济背景下，齿轮传动逐渐向轻量化、高功率密度方向发展，其面临的强度和可靠性问题更加突出。长期以来，齿轮疲劳性能评价主要依靠经典力学、疲劳寿命试验，并以威布尔、指数分布或对数正态分布为假设，进行可靠性分析；传统的疲劳试验分析方法以大样本经典统计理论为基础，不仅需要大量的试验工作投入，而且人力、物力耗费巨大，发展相对滞后；随着新能源、新材料与重载交通运输机械的快速发展，动力传输机械的极端工况对相关齿轮的疲劳寿命与可靠性提出了更高的要求，传统的齿轮疲劳性能评估理论已无法满足社会的需求，迫使人们不得不面对大量乏信息系统的处理与评价。作者以双渐开线齿轮为研究对象，基于乏信息理论对该齿轮在随机振动情况下对接触疲劳寿命的影响进行研究，具体内容如下：
　　（1）将乏信息系统理论引入到双渐开线齿轮疲劳强度性能试验评估中，突破以经典几何、力学理论和大样本试验统计为基础的P-N-S模型。基于乏信息理论，分别建立灰色系统理论、自助法及蒙特卡洛法的数学模型，通过对双渐开线齿轮参数进行评估，分析三种模型的特性。
　　（2）结合灰色GM(1,1)模型和Bootstrap抽样原理的优点，提出一种基于乏信息理论的动态估计预测的新方法，并建立灰自助预测模型。利用MATLAB软件对灰自助模型进行可靠度仿真，对比均匀分布、Weibull分布等统计法，分析灰自助模型的可靠性。
　　（3）利用灰自助模型对双渐开线齿轮的随机振动误差进行预测，并分别与灰色GM(1,1)模型、蒙特卡洛法的预测值进行对比，确定灰自助模型的可行性与准确性。
　　（4）基于乏信息理论，在灰自助模型中引入峰值概率密度函数和应力功率谱密度法，研究双渐开线齿轮在随机振动情况下对接触疲劳寿命的预测。
　　（5）利用灰自助模型预测双渐开线齿轮轴向、周向及径向振动过程中疲劳寿命，通过对比试验数据模拟出该模型的误差分布范围，分析该模型预测结果的准确性，验证该模型能否解决双渐开线齿轮乏信息疲劳寿命问题。

目录

符号说明

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 乏信息理论及其评估模型

2.1 概述

2.2 灰色GM(1,1)评估模型

2.3 自助法

2.4蒙特卡洛模拟法

2.5 可靠性理论

2.6 本章小结

3灰自助模型的仿真评估

3.1 概述

3.2 灰自助评估模型

3.3 计算机仿真与试验研究

3.4 双渐开线齿轮振动误差的灰自助评估

3.5 本章小结

4 双渐开线齿轮随机振动对疲劳寿命影响预测

4.1 概述

4.2 双渐开线齿轮疲劳寿命预测模型

4.3 双渐开线齿轮试验测试系统

4.4 双渐开线齿轮接触疲劳寿命预测

4.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

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