面向全寿命周期的齿轮泵公差多目标优化设计

发布时间：2017-04-20 13:23

  本文关键词：面向全寿命周期的齿轮泵公差多目标优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：公差是产品零件尺寸参数的允许变动量,是机械精度的具体体现,是机械产品设计和制造的重要指标。公差通过影响产品质量与加工成本进而来影响其竞争力。本文以齿轮泵为例,在其全寿命周期内,综合考虑制造和服役阶段的公差、性能、成本等相关数据,结合动力学、摩擦学,研究齿轮泵质量在服役阶段衰变机理与不确定性,讨论其零部件失效分布规律,对其零部件关键特征开展公差设计研究,建立以加工成本、质量损失、输出流量为目标函数的公差多目标优化模型。具体研究工作如下:(1)介绍齿轮泵的发展历程,对国内外在公差优化设计领域现阶段的研究内容进行了简要的概括;给出本文主要研究内容与章节安排。(2)衡量齿轮泵工作性能的重要指标就是效率,其工作效率又分为机械效率与容积效率两类,分别对两类效率进行描述;建立齿轮泵输出流量的数学模型,分析齿轮机构关键尺寸公差变化对输出流量的影响。(3)齿轮泵的轴向间隙对其输出流量有较大的影响,引入最优间隙的概念,定义新函数为装配间隙与最优间隙之差,同时考虑齿轮泵工作时输出流量和变化的间隙这两个因素,建立公差优化模型;搭建了齿轮泵输出流量数据采集实验系统,由实验装置与数据采集装置组成,为了验证模型的正确性进行了实验,将试验结果与模拟结果对比分析;用修正法部件法估算齿轮泵服役寿命。(4)引入一个新质量损失观:产品投入服役后因产品质量特征超出规定范围而导致报废所造成的损失现值,在此质量观基础上,应用资金折现原理建立基于服役寿命分布的产品质量损失模型,并提出基于质量特征公差要求的产品服役寿命分布密度函数计算方法,将基于服役寿命分布的产品质量损失模型与传统田口质量损失模型作了对比分析;利用产品服役寿命分布密度函数求平均寿命,将求出的寿命与修正部件法求出的寿命作对比分析;以齿轮泵装配尺寸链各组成环公差为变量,综合考虑其服役时间、性能、加工成本、质量损失建立多目标公差优化模型,采用遗传算法对其进行求解,将所得结果与考虑最优间隙和产品工作性能两个因素所建模型所得结果进行对比分析。
【关键词】：齿轮泵 服役寿命分布 最优间隙 质量特征 公差优化设计
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG801;TH325
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景与意义10-11
• 1.1.1 选题背景10
• 1.1.2 课题的目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 齿轮泵发展概述11-12
• 1.2.2 公差设计研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 章节安排15-16
• 第二章 齿轮泵性能分析16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 齿轮泵的工作原理与性能16-24
• 2.2.1 齿轮泵的工作原理及结构16-18
• 2.2.2 泄漏产生的原理及其控制的重要性18-19
• 2.2.3 齿轮泵的容积损失19-22
• 2.2.4 齿轮泵的机械损失22-24
• 2.3 齿轮泵零部件齿轮机构关键尺寸公差对输出流量的影响24-28
• 2.3.1 齿轮泵输出流量24-25
• 2.3.2 仿真模拟25-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 考虑最优间隙的齿轮泵公差优化设计30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 确定最优间隙30-33
• 3.2.1 最优间隙确定必要性30-31
• 3.2.2 齿轮泵端面最佳间隙31-32
• 3.2.3 齿轮泵径向最佳间隙32-33
• 3.3 考虑最优间隙建立优化模型33-38
• 3.3.1 装配间隙33-34
• 3.3.2 建立公差优化数学模型34-35
• 3.3.3 实例分析35-38
• 3.4 实验验证38-41
• 3.4.1 实验原理和设计方案38-39
• 3.4.2 搭建实验平台39-40
• 3.4.3 实验结果与分析40-41
• 3.5 齿轮泵服役寿命41-44
• 3.5.1 修正部件法计算寿命41-43
• 3.5.2 修正因子及修正系数的确定43-44
• 3.5.3 齿轮泵的寿命计算公式44
• 3.6 本章小结44-46
• 第四章 公差设计多目标优化模型及求解46-64
• 4.1 引言46
• 4.2 公差成本模型46-47
• 4.3 传统质量损失模型47-49
• 4.3.1 田口质量损失密度函数47-48
• 4.3.2 田口质量损失成本48-49
• 4.4 建立新的质量损失成本模型49-52
• 4.4.1 考虑服役寿命的产品质量损失模型49-50
• 4.4.2 考虑服役寿命的产品质量损失分布密度函数50-52
• 4.5 建立公差多目标优化模型52-55
• 4.5.1 目标函数52
• 4.5.2 约束条件52-55
• 4.6 计算结果分析55-62
• 4.6.1 遗传算法55-56
• 4.6.2 实例结果分析56-62
• 4.7 本章小结62-64
• 第五章 全文总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64-65
• 5.2 下一步研究工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 附录A：攻读硕士学位期间的研究成果72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 祝海林,邹e

本文编号：318787