用邊界元法優(yōu)化齒輪輪齒形狀來(lái)降低齒根應(yīng)力并用光彈性實(shí)驗(yàn)證明[外文翻譯].doc
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用邊界元法優(yōu)化齒輪輪齒形狀來(lái)降低齒根應(yīng)力并用光彈性實(shí)驗(yàn)證明[外文翻譯],附件c：譯文 用邊界元法優(yōu)化齒輪輪齒形狀來(lái)降低齒根應(yīng)力并用光彈性實(shí)驗(yàn)證明vasilios a. spitas,theodore n. costopoulos1,christos a. spitas摘要：這篇文章介紹了無(wú)量綱齒輪的概念來(lái)使齒輪應(yīng)力最小化。與其它已存在的方法相比這種建模方法減少了設(shè)計(jì)變量總數(shù)來(lái)顯著減少計(jì)算時(shí)...
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用邊界元法優(yōu)化齒輪輪齒形狀來(lái)降低齒根應(yīng)力并用光彈性實(shí)驗(yàn)證明
Vasilios A. Spitas, Theodore N. Costopoulos1, Christos A. Spitas
摘要：這篇文章介紹了無(wú)量綱齒輪的概念來(lái)使齒輪應(yīng)力最小化。與其它已存在的方法相比這種建模方法減少了設(shè)計(jì)變量總數(shù)來(lái)顯著減少計(jì)算時(shí)間。應(yīng)力計(jì)算不是用建立受載齒輪模型及用用邊界元分析在優(yōu)化過(guò)程中的每一步迭代重復(fù)計(jì)算齒根應(yīng)力的方法來(lái)計(jì)算的，而是通過(guò)先對(duì)無(wú)量綱模型用邊界元法計(jì)算出數(shù)值，(這種無(wú)量綱模型對(duì)應(yīng)于不同設(shè)計(jì)參數(shù)的組合),再對(duì)計(jì)算出的數(shù)值用插值法進(jìn)行計(jì)算。優(yōu)化時(shí)運(yùn)用復(fù)合形法，并對(duì)最優(yōu)齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪在相同傳遞扭矩是對(duì)齒根應(yīng)力進(jìn)行比較。通過(guò)這種方法齒根應(yīng)力可減少36.5%。齒根應(yīng)力的減少通過(guò)二維光彈性實(shí)驗(yàn)已得到了證實(shí)。
關(guān)鍵詞：直齒，齒根應(yīng)力，邊界元法，優(yōu)化，復(fù)合形法，光彈性效應(yīng)
1 引言
計(jì)算力學(xué)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，這種數(shù)字建模技術(shù)已被用于齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中以生成特定齒輪副的優(yōu)化設(shè)計(jì)(Lintvin[1])。但是，我們不得不承認(rèn)(Ciavarella[2])每個(gè)單獨(dú)的齒輪都有許多設(shè)計(jì)參數(shù)，在每一步都重復(fù)進(jìn)行大量引力分析的實(shí)時(shí)優(yōu)化在實(shí)際設(shè)計(jì)中是不可行的。為克服這種差異，研究人員在研究非標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)要么用經(jīng)驗(yàn)公式(Pedrero[3])，要么通過(guò)假設(shè)力是作用在齒頂來(lái)進(jìn)一步簡(jiǎn)化問(wèn)題(Rogers[4])，從而導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果不可靠。
本文介紹了一種新的齒輪建模的概念，這種建模方法是通過(guò)用一對(duì)齒輪副的重合度來(lái)確定載荷的作用點(diǎn)。通過(guò)使用無(wú)量綱齒輪并結(jié)合在齒輪副重合度(ε)中嚙合齒輪的所有參數(shù)來(lái)使問(wèn)題簡(jiǎn)化，這種方法沒(méi)有使用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)并將總參數(shù)個(gè)數(shù)從7個(gè)減少至3個(gè)。每個(gè)齒輪都進(jìn)行這樣的幾何建模并隨著重合度的不同，載荷作用點(diǎn)也不同，接著用邊界元分析計(jì)算齒根應(yīng)力的最大值。并將結(jié)果填在一張應(yīng)力表中用來(lái)描述給定齒的特征，這張表能被包括在優(yōu)化算法中，在算法中所有需要的中間值可以通過(guò)插值法很快計(jì)算出來(lái)。
這種新的建模技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的建模技術(shù)相比使得計(jì)算結(jié)果更精確，而計(jì)算時(shí)間更少。另外，因?yàn)橐肓藨?yīng)力表的概念，這種技術(shù)能用模塊化方法很快的解決任
用邊界元法優(yōu)化齒輪輪齒形狀來(lái)降低齒根應(yīng)力并用光彈性實(shí)驗(yàn)證明
Vasilios A. Spitas, Theodore N. Costopoulos1, Christos A. Spitas
摘要：這篇文章介紹了無(wú)量綱齒輪的概念來(lái)使齒輪應(yīng)力最小化。與其它已存在的方法相比這種建模方法減少了設(shè)計(jì)變量總數(shù)來(lái)顯著減少計(jì)算時(shí)間。應(yīng)力計(jì)算不是用建立受載齒輪模型及用用邊界元分析在優(yōu)化過(guò)程中的每一步迭代重復(fù)計(jì)算齒根應(yīng)力的方法來(lái)計(jì)算的，而是通過(guò)先對(duì)無(wú)量綱模型用邊界元法計(jì)算出數(shù)值，(這種無(wú)量綱模型對(duì)應(yīng)于不同設(shè)計(jì)參數(shù)的組合),再對(duì)計(jì)算出的數(shù)值用插值法進(jìn)行計(jì)算。優(yōu)化時(shí)運(yùn)用復(fù)合形法，并對(duì)最優(yōu)齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪在相同傳遞扭矩是對(duì)齒根應(yīng)力進(jìn)行比較。通過(guò)這種方法齒根應(yīng)力可減少36.5%。齒根應(yīng)力的減少通過(guò)二維光彈性實(shí)驗(yàn)已得到了證實(shí)。
關(guān)鍵詞：直齒，齒根應(yīng)力，邊界元法，優(yōu)化，復(fù)合形法，光彈性效應(yīng)
1 引言
計(jì)算力學(xué)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，這種數(shù)字建模技術(shù)已被用于齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中以生成特定齒輪副的優(yōu)化設(shè)計(jì)(Lintvin[1])。但是，我們不得不承認(rèn)(Ciavarella[2])每個(gè)單獨(dú)的齒輪都有許多設(shè)計(jì)參數(shù)，在每一步都重復(fù)進(jìn)行大量引力分析的實(shí)時(shí)優(yōu)化在實(shí)際設(shè)計(jì)中是不可行的。為克服這種差異，研究人員在研究非標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)要么用經(jīng)驗(yàn)公式(Pedrero[3])，要么通過(guò)假設(shè)力是作用在齒頂來(lái)進(jìn)一步簡(jiǎn)化問(wèn)題(Rogers[4])，從而導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果不可靠。
本文介紹了一種新的齒輪建模的概念，這種建模方法是通過(guò)用一對(duì)齒輪副的重合度來(lái)確定載荷的作用點(diǎn)。通過(guò)使用無(wú)量綱齒輪并結(jié)合在齒輪副重合度(ε)中嚙合齒輪的所有參數(shù)來(lái)使問(wèn)題簡(jiǎn)化，這種方法沒(méi)有使用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)并將總參數(shù)個(gè)數(shù)從7個(gè)減少至3個(gè)。每個(gè)齒輪都進(jìn)行這樣的幾何建模并隨著重合度的不同，載荷作用點(diǎn)也不同，接著用邊界元分析計(jì)算齒根應(yīng)力的最大值。并將結(jié)果填在一張應(yīng)力表中用來(lái)描述給定齒的特征，這張表能被包括在優(yōu)化算法中，在算法中所有需要的中間值可以通過(guò)插值法很快計(jì)算出來(lái)。
這種新的建模技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的建模技術(shù)相比使得計(jì)算結(jié)果更精確，而計(jì)算時(shí)間更少。另外，因?yàn)橐肓藨?yīng)力表的概念，這種技術(shù)能用模塊化方法很快的解決任
