高速人字齿轮传动系统动力学稳健性优化

doi:10.3969/j.issn.1000-1565.2025.02.003

河北大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (2): 131-139.DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2025.02.003

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高速人字齿轮传动系统动力学稳健性优化

张耀¹,冯伟^1,2,张国建¹,尚龙¹,樊亚宁¹,苑鑫宇¹

收稿日期:2024-08-11 发布日期:2025-03-26
通讯作者: 冯伟(1981—)
作者简介:张耀(1998—),男,河南工业大学在读硕士研究生,主要从事转子动力学研究.E-mail:zhangyao1zzz@163.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2020YFB2008101);河南省研究生教育改革与质量提升工程项目(YJS2023AL0300855)

Robust dynamic optimization of high-speed herringbone gear transmission system

ZHANG Yao¹,FENG Wei^1,2,ZHANG Guojian¹,SHANG Long¹,FAN Yaning¹,YUAN Xinyu¹

1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China; 2. Henan Key Laboratory of Super Abrasive Grinding Equipment, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China

Received:2024-08-11 Published:2025-03-26

摘要/Abstract

摘要： 为研究齿轮传动系统动力学稳健性优化设计方法,以高速人字齿轮传动系统为研究对象,首先,建立其动力学分析有限元模型,利用模态叠加法计算箱体振动加速度;然后,选取齿轮箱上7个主要结构参数作为动力学优化的设计变量,以箱体表面振动加速度均方根值最小作为优化目标,通过6σ稳健性优化方法得到最优设计变量;最后,在优化后的样机上开展振动特性实验.结果表明:优化前后齿轮箱体均不会发生共振,优化后振动加速度均方根值降低26.1%以上,优化后结构的可靠度可达97.1%以上.

关键词: 高速人字齿轮, 动力学优化, 振动加速度, 稳健性优化

Abstract: To investigate a robust optimization design method for the dynamic performance of gear transmission systems, a high-speed herringbone gear transmission system is selected as the research object. First, a finite element model for dynamic analysis is established, and the vibration acceleration of the gearbox housing is calculated using the modal superposition method. Seven key structural parameters of the gearbox are chosen as design variables for dynamic optimization, with the objective of minimizing the root mean square(RMS)value of the surface vibration acceleration. The optimal design variables are obtained through the 6σ robust optimization method. Finally, vibration characteristic experiments are conducted on the optimized prototype. The results indicate that the gearbox housing does not experience resonance before or after optimization, with the acceleration reduced by more than 26.1% after optimization. Furthermore, the reliability of the optimized structure exceeds 97.1%.

Key words: high-speed herringbone gear, dynamic optimization, vibration acceleration, robust optimization

中图分类号:

TH132.4

张耀,冯伟,张国建,尚龙,樊亚宁,苑鑫宇. 高速人字齿轮传动系统动力学稳健性优化[J]. 河北大学学报(自然科学版), 2025, 45(2): 131-139.

ZHANG Yao,FENG Wei,ZHANG Guojian,SHANG Long,FAN Yaning,YUAN Xinyu. Robust dynamic optimization of high-speed herringbone gear transmission system[J]. Journal of Hebei University(Natural Science Edition), 2025, 45(2): 131-139.

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