汽车前轴的可靠性灵敏度设计新方法.pdf

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分析,接触分析结果如下
2.98,计算接触强度安全系数1.28。
3.1修形前啮合接触应力(见图3),
通过对修形前和修形后齿轮啮合的接
修形前啮合法向力(见图4),修形后啮
触应力与啮合法向力对比,我们发现齿轮
合接触应力(见图5),修形后啮合法向
齿形修形,可以使接触应力、法向力过渡
力(见图6)。
平滑,有利于减小噪音,对于直齿轮效果
尤为明显。修形后的齿轮载荷分布均匀,
没有明显的突变,减少了由齿轮受载变形
图5
和制造误差引起的啮合冲击,改善了齿面
Normal forge c
的润滑状态并获得较为均匀的载荷分布,
有效提高了齿轮的啮合性能和承载能力。
4.总结
15o-60"660
以对工业齿轮箱一对齿轮副参数优
Angle of rotation [l
化设计主要过程为例,成功使用齿轮分
图3
析软件对齿轮进行齿轮修行优化设计,
优化设计的结果表明:通过齿轮分析软
Normal force (line load)[N/mmj
图6
件的使用,从设计的角度能较大的改善
3.2修行前强度结果
齿轮的强度与其他性能指标,不需要大
小齿轮:计算弯曲强度安全系数为量的接触斑点实验来验证修形的好坏
2.55,计算接触强度安全系数1.12
缩短设计周期
大齿轮:计算弯曲强度安全系数为
2.85,计算接触强度安全系数1.15。
参考文献
3.3修行后强度结果
[1]朱孝录.齿轮传动设计手册(第
6る。』る。6
小齿轮:计算弯曲强度安全系数为二版).北京:化学工业出版社,2010.
Angle of rotation D
2.67,计算接触强度安全系数1.25
2]成大先.机械设计手册(第五
图4
大齿轮:计算弯曲强度安全系数为版).北京:化学工业出版社,2008
汽车前轴的可靠性灵敏度设计新方法
孙建
(121000辽宁石化职业技术学院辽宁锦州)
摘要:可靠性灵敏度就是结构系统基本随机变量的变化引起结构失效概率变化的敏感性,用以确定设计参数的改变对产品结构
可靠性的影响的评价,可以充分反映各设计参数对产品结构失效影响的不同程度。本文将数理统计中的鞍点逼近理论应用到汽车
前轴的可靠性灵敏度设计中,系统的推导了基于鞍点逼近的可靠性灵敏度设计新方法,并通过与 Monte-Caro方法对比验证了
提出方法的准确性
关
键词汽车前轴;鞍点逼近;可靠性灵敏度设计
前言
与可靠性灵敏度分析的直接求导法,系正态分布函数的累积分布函数的CDF和
在对机械结构进行优化设计时,往统地推导了一种可靠性灵敏度分析新方概率密度函数PDF
往是凭借经验进行的,所以不可避免的法
将式(1)对随机变量向量X求偏导
会存在一定的盲目性。所以当机械零部
1.机械零件可靠性灵敏度设计的鞍数
件结构复杂、材料参数和几何参数较多点逼近法
)(4)
时,很有必要了解哪些参数对结构系统
Y=g(X)概率密度函数(PDF)可以由
ax"ax"\lark,(,)
的影响大,哪些参数对结构系统的影响下式表示
那么结构相对于基本随机变量均值
小,即各个参数对结构系统可靠性的敏
的可靠性灵敏度可以表示为
感程度。机械结构的可靠性灵敏度设计
(y)
e,)リ(1
CR
就是在可靠性基础上进行机械结构的灵
式中y表示的是随机变量Y的取值,
敏度设计。事实上,若某种因素对结构K是Y=g(X)的累积母函数的二阶导数,
2.汽车前轴力学模型
失效概率有较大的影响,则在设计制造t。是鞍点,可以通过下式求得
为合理利用材料,并保持各处近似
过程中就要严格加以控制,使其变化较
K,(0)
等强度,汽车前轴中部采用所谓的工字
小以保证结构有足够的安全可靠性;反
式中K表示的是Y=g(X)累积母函数梁,在两车轮和两个弹簧间传递力和力
之,如果某因素的变异性对结构可靠性的一阶导数。根据 Lugannani和Rice逼矩,导致前轴是受弯扭联合作用的零部
的影响不明显,则在结构可靠性设计时,近样本均值尾概率的分布的鞍点逼近公件
把它当作确定量处理以减少随机变量的式计算结构响应的分布函数为:
前轴截面系数
数目。目前,可靠性灵敏度分析方法基
本上可以分为直接求导法、差分法和摄
(の-P1い+い)
=(-2)、バF-h-2
动法。在本文中,结合了鞍点逼近原理
式中,中()和()分别表示标准
前轴极截面系数
中国机械 Machine China75
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F.=08r2+0.4(h-2)こ(7)析结果,利用基于鞍点通近的可靠性灵效(不可靠),而材料的材料强度与几何
敏度分析方法对汽车前轴进行可靠性灵尺寸的增加则使车辆前轴趋于更加的可
可靠性分析的目的是计算
敏度设计,结果如下:
靠。OP/Oon表示的是失效概率相对于随
R
元
机变量标准差的灵敏度,各个随机变量
g(X)>0
标准差的增加均导致结构趋于更加失效;
g(X)≤0失效状态
Eah)
1.451×10
Pr /fax dan表示的是失效概率相对于基
g(X)>0安全状态
1.670x10°
本随机变量方差和协方差的灵敏度,方
式中r为前轴材料的强度值;基本
差和协方差的增加导致了结构趋于更加
随机向量X=(r,M,T,a,t,h,b)
7.744x104
失效。上述结果与定性分析的结果基本
这里X的均值E(X)和方差Var(X)是
(T)
上是一-致的
已知的,并且可以认为这些随机变量是
服从正态分布的相互独立的随机变量。
o()(1.186x10-3
(013.782x103
参考文献:
g(X)为状态函数,g(X)>0时为安全状
[1]张义民,机械可靠性设计的内
态,g(X)≤0时为失效状态。国产某
5.008×10
涵与递进[J].机械工程学报,2010
种汽车前轴的危险截面的几何尺寸的均
8.300x10
46(14):167-189.
值和标准差分别为(a)=(12,0.06)mm,
[2]金雅娟.基于鞍点逼近的机械结
(t)=(14,0.07)mm,(h)=(80,0.4)mm
1.070×10
构可靠性稳健优化设计[J].工程设计学
(b)=(60,0.3)mm;危险截面承受的弯矩
.800×10
报2012,19(2):81-85.
和扭矩为服从正态分布的随机变量,均
作者简介:
值和标准差为()=(3517220,319715)
3.结论
孙建(1981~),男,辽宁盘锦人,
Nm,(T)=(3026710,245160)Nmm,材
矩阵?P/px表示的是失效概率相对硕士研究生,辽宁石化职业技术学院,
料强度的均值和标准差为(