利索能及
我要发布
收藏
专利号: 201910334141X
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种降低准双曲面齿轮安装误差敏感度的加工参数优化方法,其特征是应用于优化调整小轮机床加工参数,所述优化调整小轮机床加工参数是按如下步骤进行:步骤1、根据准双曲面齿轮副设计要求,给定齿轮副偏置距、大轮齿坯几何参数、大轮切齿刀具尺寸参数、小轮齿坯几何参数和小轮切齿刀具尺寸参数;根据切齿机床相应的齿制加工原理,分别计算大轮机床加工参数和小轮机床加工参数;

步骤2、根据切齿机床相应的大轮加工原理,利用所述大轮齿坯几何参数、大轮切齿刀具尺寸参数和大轮机床加工参数建立大轮齿坯坐标系下的大轮齿面方程;根据切齿机床相应的小轮加工原理,利用所述小轮齿坯几何参数、小轮切齿刀具尺寸参数和小轮机床加工参数建立小轮齿坯坐标系下的小轮齿面方程;按照给定的齿轮副偏置距,对所述大轮齿面方程和小轮齿面方程进行虚拟装配,获得啮合坐标系下的啮合齿面方程;

步骤3、定义齿轮副的四种安装误差包括:大轮轴向误差HG、小轮轴向误差HP、轴交角误差Σ和偏置距误差V;将所述四种安装误差中的任意一种安装误差记为安装误差R,R∈{HP,HG,V,Σ};根据安装精度的实际要求,设置所述齿轮副的任意一种安装误差R的取值范围;

步骤4、令所述安装误差R在其取值范围内等间隔取K个值,记为{R1,R2,…,Rk,…,RK},同时将其他3种误差均设为“0”,分别完成在安装误差R下的K次齿轮副虚拟装配,获得安装误差R下的啮合坐标系中的K个啮合齿面方程;其中,Rk表示安装误差R在其取值范围内第k个值;k=1,2,…,K;

步骤5、针对所述四种安装误差,分别对每种安装误差下的K个啮合齿面方程进行计算机轮齿啮合分析,得到每种安装误差下的K组齿面啮合印痕和K组齿轮副传动误差曲线;

步骤6、针对四种安装误差下的齿面啮合印痕,确定评判啮合印痕质量的四种评价指标,包括:轮齿截面坐标系中的啮合印痕面积Scp、啮合印痕齿面形心位置横坐标 啮合印痕齿面形心位置纵坐标 以及啮合印痕方向角γcp,并分别由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)表征;并将所述四种评价指标中的任意一种安装误差记为评价指标T,T的取值记为评价指标值fT;

式(1)-式(4)中,n表示在计算机轮齿啮合分析时齿面啮合印痕的左侧边线、右侧边线和印痕中线均被离散成的点的个数;A、B、C为中间变量,且分别表示啮合印痕左侧边线上第p个点的横坐标值、纵坐标值,p

=1,2,…,n-1; 分别表示啮合印痕左侧边线上第p+1个点的横坐标值、纵坐标值;

分别表示啮合印痕右侧边线上第p个点的横坐标值、纵坐标值; 分别表示

啮合印痕右侧边线上第p+1个点的横坐标值、纵坐标值; 分别表示印痕中线上第p个点的横坐标值、纵坐标值; 分别表示印痕中线上第p+1个点的横坐标值、纵坐标值;

步骤7、计算在安装误差R的第k个值Rk下的评价指标T的取值fT(Rk)与无任何安装误差下的评价指标T的取值fT(0)之间差值 从而得到K组差值利用式(5)计算评价指标T对安装误差R的敏感度

步骤8、将评价指标T对四种安装误差的敏感度之和记为ST,将评价指标T对四种安装误差的敏感度之和ST进行加权求和,得到综合敏感度CS;

利用式(6)建立以小轮加工参数为优化变量,以最小CS值为目标的综合敏感度优化模型:式(6)中,Min(CS)为综合敏感度优化模型的目标函数值,是指求取函数最小值;uT为评价指标T对安装误差R的敏感度的加权系数;

步骤9、在给定四种安装误差的取值范围内选定一组安装误差值,完成含选定的一组安装误差下的齿轮副虚拟装配,获得啮合坐标系中含选定安装误差下的啮合齿面方程;

针对所述含选定安装误差下的啮合齿面方程进行计算机轮齿啮合分析,获得含选定安装误差下的齿面啮合印痕和齿轮副传动误差曲线;

对所述含选定安装误差下的齿面啮合印痕进行敏感度和综合敏感度计算,得到四种啮合性能评价指标的敏感度及加权后的综合敏感度;

步骤10、采用遗传算法对所述综合敏感度模型的目标函数Min(CS)进行寻优计算,得到最优个体;

步骤10.1、初始化:

以所述小轮机床加工参数作为小轮机床初始加工参数用于初始化数遗传算法种群,将种群中个体数设定为N,算法迭代次数设定为M,更新代数限制设定为Q,Q

对所述种群中每个个体代表的机床加工参数根据相应的齿制加工原理建立当前迭代的N个小轮迭代齿面方程;

步骤10.2、对大轮齿面和小轮齿面均设定齿面有效接触区域;

所述齿面有效接触区域是指:从齿轮的实际齿面边缘按照设定的缩放比例系数iD向内移动所形成的约束区域;

所述实际齿面边缘包括:齿顶线、有效齿根线、大端边线和小端边线;

所述缩放比例系数iD是指:所述约束区域的齿顶线和齿根线在节点处之间的齿高与齿轮的实际齿高之比,以及约束区域的大端边线和小端边线在节点处之间的齿长与齿轮的实际齿长之比;

步骤10.3、以齿面有效接触区域为约束,将所述大轮齿面方程分别与当前迭代的N个小轮迭代齿面方程进行含选定安装误差下的计算机轮齿啮合分析,计算得到N组综合敏感度CS值;

步骤10.4、按照步骤10.3不断进行迭代计算,最终达到设定迭代次数M或持续Q代种群中综合敏感度最低值未改变为止,迭代计算停止,优化过程结束,从而获得终代种群中综合敏感度值最低的个体作为最优个体;以与所述最优个体对应的小轮切齿机床加工参数作为小轮切齿机床最优加工参数,从而实现大轮与采用所述小轮切齿机床最优加工参数加工得到的小轮按照设定的齿轮副相对位置的最优装配。

2.根据权利要求1所述的加工参数优化方法,其特征是:所述小轮机床加工参数包括:机床安装根锥角γm、床位ΔXB、水平轮位ΔXD、垂直轮位ΔEm、径向刀位Sr、角向刀位q、刀倾角i、刀转角j和切削滚比mcp。

3.根据权利要求1所述的加工参数优化方法,其特征是:所述以齿面有效接触区域为约束,是指在每代种群中所有个体代表的机床加工参数得到的所有小轮齿面方程与大轮齿面方程进行计算机轮齿啮合分析后,如果有个体得到的齿面啮合印痕超出齿面有效接触区域,则该个体判断为不合格,并将不合格个体从当代种群中删除。