一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110362858A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910485859.9(22)申请日2019.06.05(71)申请人徐州圣邦机械有限公司地址221001江苏省徐州市经济技术开发区荆马河支路8号申请人中国矿业大学圣邦集团有限公司(72)发明人焦生炉卢昊周涛彭玉兴王年朱真才权江涛姜伟(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人王美章(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图2页(54)发明名称一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法(57)摘要本发明公开了一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法。首先，定义高压内啮合齿轮泵齿轮副的多种失效形式，建立各失效形式的可靠性功能函数；其次，采用基于高阶矩的鞍点逼近方法计算各失效形式的失效概率；然后，构建高压内啮合齿轮泵齿轮副各失效形式的重要性测度模型；最后，建立高压内啮合齿轮泵齿轮副多性能指标的多目标多约束可靠性优化模型。本发明不仅考虑了高压内啮合齿轮泵齿轮副多种失效形式对系统可靠性的影响，还考虑了高压内啮合齿轮泵所需同时满足的多个性能指标，使得通过所述方法得到的齿轮副在满足可靠性要求的同时，提升高压内啮合齿轮泵的工作性能。CN110362858ACN110362858A权利要求书1/3页1.一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：定义高压内啮合齿轮泵齿轮副的多种失效形式，并建立不同失效形式的可靠性功能函数；步骤2：采用基于高阶矩的鞍点逼近方法逼近各可靠性功能函数的概率分布函数，并计算相应的失效概率；步骤3：建立高压内啮合齿轮泵齿轮副不同失效形式的重要性测度模型，分析不同失效形式对齿轮泵可靠性的影响程度；步骤4：建立高压内啮合齿轮泵多目标多约束的可靠性优化模型，采用优化方法对高压内啮合齿轮泵齿轮副的随机参数进行优化。2.根据权利要求1所述的一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法，其特征在于，步骤1具体为：高压内啮合齿轮泵齿轮副的失效形式是指内齿圈齿面接触强度失效、内齿轮齿根弯曲强度失效和内齿圈齿根弯曲强度失效三种失效形式；分别针对上述三种失效形式建立可靠性功能函数，其中，所述内齿圈齿面接触强度失效的可靠性功能函数g1(X1)为：g1(X1)＝σ′Hlim-σH，所述内齿轮齿根弯曲强度失效的可靠性功能函数g2(X2)为：g2(X2)＝σ′Flim-σF所述内齿圈齿根弯曲强度失效的可靠性功能函数g3(X3)为：g3(X3)＝σ′Flim-σF式中，σH表示高压内啮合齿轮泵齿轮副的接触应力；σ′Hlim是高压内啮合齿轮泵齿轮副的接触疲劳强度；σF是高压内啮合齿轮泵齿轮副的弯曲应力；σ′Flim是高压内啮合齿轮泵齿轮副的弯曲疲劳强度；X1，X2和X3分别为不同失效形式下可靠性功能函数的随机参数向量。3.根据权利要求1所述的一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法，其特征在于，步骤2具体为：采用基于高阶矩的鞍点逼近方法进行失效概率的计算，其形式为，其中，Pf表示失效概率，Φ表示标准正态分布变量的累积概率分布函数，和为鞍点逼近函数的参数，y为可靠性功能函数状态变量的标准化变量,KYs表示标准化变量y的累积量母函数,形式为：2CN110362858A权利要求书2/3页(2)KYs表示标准化变量y的累积量母函数的二阶导数，形式为：其中，θYs和ηYs分别表示可靠性功能函数状态变量的偏度和峰度；t表示鞍点值，可通过建立鞍点方程计算得到，形式如下：其中，β为功能函数的二阶可靠性指标，鞍点方程的参数a1，a2，a3和b计算如下：4.根据权利要求1所述的一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法，其特征在于，步骤3具体为：建立的高压内啮合齿轮泵齿轮副失效形式的重要性测度模型为其中，m表示齿轮副失效形式的个数，表示第i个失效形式对系统失效概率的影响，由下式计算：其中，Pfs表示高压内啮合齿轮泵齿轮副的系统失效概率，Pfj为舍去第i个失效形式后计算得到的系统失效概率。5.根据权利要求1所述的一种高压内啮合齿轮泵齿轮副的可靠性评估方法，其特征在于，步骤4具体为：所建立的高压内啮合齿轮泵多目标多约束可靠性优化模型为maxf(d)＝ω1S+ω2κ+ω3η+ω4/α+ω5/ζ+ω6/νdL≤d≤dU其中，S表示高压内啮合齿轮泵的压力；κ表示容积效率；3CN110362858A权利要求书3/3页η表示总效率；α表示压力脉动值；ζ表示噪声，上述性能指标函数均通过响应面方法构建；ν表示高压内啮合齿轮泵齿轮副失效形式重要性测度的二范数；ωi(i＝1,...,6)表示各优化目标的加权系数；为各个可靠性功能函数