高速重载齿轮传动系统热弹耦合使役损伤机理及可靠性试验方法研究

航空发动机、高速铁路、大型精密机床等重大装备对齿轮传动系统的设计、制造、使用提出了更高的要求。齿轮传动系统长期处于高速、重载、高温及严酷状态变化的条件下工作，同时还必须满足高可靠性、长寿命的工作要求。因此，将可靠性理论引入高速重载齿轮传动系统的动态优化设计中，从高速、重载的工作特点出发对整个齿轮传动系统开展热弹耦合使役损伤机理及可靠性试验方法研究，揭示高速重载齿轮传动系统内各结合部热弹耦合动态接触行为对其界面演化过程的影响及各结合部之间相互耦合作用的科学本质，对提高系统的工作性能、可靠性及可靠寿命具有重大意义。将理论分析、虚拟试验技术、实验测试相结合，基于小子样、多阶段、异总体Bayes可靠性评估方法，对高速重载齿轮传动系统进行极端条件下可靠性增长试验分析，定量分析系统各类随机误差对其动态特性以及使役寿命的影响规律，为实现系统的动态优化设计提供可靠的理论依据。

本项目将可靠性理论引入齿轮传动系统的动态优化设计中，从高速、重载的工作特点出发，将理论分析、实验测试和虚拟试验技术相结合，基于小子样、多阶段、异总体Bayes可靠性评估方法，对高速重载齿轮传动系统热弹耦合使役损伤机理及可靠性试验方法进行了深入研究，定量分析了系统随机误差对其动态特性以及使役寿命的影响规律，为实现系统的动态优化设计提供理论依据。项目研究中基于可靠性理论，综合考虑随机因素影响，建立了齿轮传动系统全工况非线性耦合动力学可靠性模型，用数值解法对模型进行了时域、频域求解，定量化预估了系统各种随机误差对其多谐振动响应的影响规律。建立了齿轮传动系统参数化三维有限元模型，计算了系统内部的热弹耦合变形、热应力分布情况。提出了一种综合考虑各种因素影响的齿轮传动系统虚拟可靠性试验方法。将VC++6.0编程技术与CAE编程相结合，编写伪随机数生成程序，模拟系统各类随机误差的可靠性分布，建立齿轮传动系统虚拟可靠性试验模型。通过虚拟可靠性试验获取了随机系统使役数据，定量评估了各种随机误差对系统热弹耦合使役损伤的影响程度。成功建立了齿轮传动系统使役损伤行为长期演化测试实验台。针对系统主要功能部件的典型工况提出可靠性测试技术、试验方法，并提取了系统使役过程动态响应数据，为提出有针对性的精度保持措施和齿轮控形控性制造奠定基础。在国内外核心期刊及国际会议发表论文19篇，EI收录17篇。申请专利共8项，已授权5项，公开发明专利3项。培养硕士研究生4名，已毕业2名，在读2名。