关于对齿轮的传动系统进行优化改善

　　为了模型建齿轮传动系统有限元模型立的方便，将齿轮轮齿部分简化为分度圆柱，将齿轮与轴的紧配合联接看成刚性联接，忽略键槽、倒角和退刀槽的影响，利用回转网格划分法对齿轮及齿轮轴进行网格划分。箱体采用提取中性面，划分为壳单元。轴承用刚性弹簧模拟，弹簧刚度采用文献的实验模态分析方法得到。

　　齿轮传动系统动力分析载荷和约束处理刚度和误差激励的激励力TTsuta将齿轮激励力描述为齿轮啮合刚度和齿轮误差的乘积。而姚文席、Mweek等研究了齿轮啮合冲击力的计算方法。本文将综合考虑齿轮的齿轮啮合冲击激励力刚度激励和误差激励引起的激励力以及齿轮冲击引起的激励力，即齿轮系统非线性动力学方程为：m为系统质量矩阵;c为系统阻尼矩阵;k(t)为系统刚度矩阵，包括齿轮传动系统(轴齿轮)刚度及结构系统刚度和结合部刚度，也包括齿轮啮合综合刚度，这一部分是时变的;xs为静态相对位移向量;x为动态位移向量;e(t)为齿轮综合误差;Ps为静态载荷。

　　齿轮箱体通过螺栓与台架紧密连接，为简化设计分析模型，箱体底部考虑为固定约束。高速重载齿轮传动系统动态响应优化设计齿轮传动系统结构分析和结构优化是结构设计中不同阶段、不同层次的两个过程，两者之间既存在着密切的联系又存在着本质的区别。结构分析是在给定条件和参数下，根据力学规律，确定 终状态，它是结构优化设计的基础，为结构优化设计提供必要的数据。结构优化设计不仅要依据结构分析得到的响应量数据，而且要在形成优化模型的基础上进行设计点的寻优，得到 的结构设计，它是结构分析的进一步延伸和升华，其本质是结构综合。齿轮传动系统动力响应优化设计数学模型设计变量的选取设计变量是在搜索 设计过程中可以改变的量，本传动系统的优化设计变量主要是箱体各板壳单元的单元属性(即板壳单元的厚度)。

　　MASTRAN优化采用默认的修正的可行方向法进行优化。优化时须定义一系列优化参数，包括定义设计变量、描述设计变量与单元属性之间的关系、定义目标函数以及约束条件等。在MASTRAN的输入文件(bdf)中用RAN表示应用模态瞬态响应分析方法)定义优化设计分析类型;用DESVAR卡片定义设计变量的初始值以及边界值(即设计变量取值的上、下限);用DVPREL1描述单元属性和设计变量的线性关系;用DRESP1卡片或DRESP2卡片定义设计响应;用命令DESOBJ(MIN)调用对应的DRESP2定义的设计响应定义目标函数，通过DESSUB命令调用DSONSTR卡片定义约束条件;用DOPTPRM卡片确定优化控制参数，主要确定优化迭代次数、收敛条件( 收敛条件和相对收敛条件)以及迭代步长等优化控制参数。目标函数值变化历程3齿轮传动系统动力响应优化设计结果分析将卡片(bdf文件)提交运算，经过四次迭代，优化计算收敛，目标函数下降趋势，目标函数值由18792m/ss下降到9993m/ss，数值改变幅度达468，达到降低振动的目的。

　　所示为利用上述方法求解以后绘制的传动误差图。所示为齿面网格与相应的接触轨迹线。传动误差大轮凸面网格与啮合轨迹线4结语在螺旋锥齿轮的设计和分析中，将MATLAB在数值计算、优化分析的优势与VC 结合，大大提高了程序开发的速度和效率。大量数学工具包的直接调用避免了程序设计中的重复性劳动，缩短了研发的周期和成本，减少了开发人员实现算法的困难，有效提高了应用系统的稳定性、可移植性和可视化效果，四个设计变量的数值显著减小，并且变化幅度大部分在20以上，反映出小轴承端盖厚度、轴承侧边厚度、下箱体左右侧面筋板的厚度以及上箱体顶部厚度对齿轮系统振动影响较小，在满足强度和变形条件下其厚度都有所降低。其余设计变量的数值全部增加，变化幅度在10 左右，反映出齿轮箱体各组成面的厚度对齿轮传动系统的稳定性和安全性有较大影响，表明在进行齿轮传动设计时必须考虑齿轮箱体的优化设计，以达到系统的整体动态特性的 化设计。