[发明专利]一种齿轮的可靠性分析方法

权利要求书

1.一种齿轮的可靠性分析方法，其特征在于，包括：

根据齿轮的参数，构建与齿轮的失效模式对应的功能函数，其中，所述功能函数用于表示所述失效模式下齿轮的极限状态函数与齿轮参数之间的关系；

得到所述功能函数的极限状态方程，并求取所述极限状态方程的均值和标准差；

利用改进的一次二阶矩法以及所述均值和所述标准差，求取所述齿轮在所述失效模式下的可靠性指标；

利用四阶矩方法以及所述可靠性指标求取单个失效模式下的失效概率。

2.根据权利要求1所述的可靠性分析方法，其特征在于，所述失效模式包括齿面失效模式以及齿根失效模式，并且，所述功能函数包括以下至少之一：齿面接触疲劳强度功能函数和齿根弯曲疲劳强度功能函数。

3.根据权利要求2所述的可靠性分析方法，其特征在于，

所述齿面接触疲劳强度功能函数为：

其中，σ_HlimC为齿面计算接触疲劳强度极限；σ_Hlim为试验齿轮齿面接触疲劳极限；σ_H为齿面接触应力；Z_N为接触强度计算寿命系数；Z_R为齿面粗糙度系数；Z_v为速度系数；Z_W为工作硬化系数；Z_L为润滑剂系数；Z_X为尺寸系数；Z_H为节点区域系数；Z_E为弹性系数；Z_ε为重合度系数；Z_β为螺旋角系数；d₁为小齿轮分度圆直径；u为传动比；F_t为端面切向力；b为齿宽；K_A为工况系数；Kv为动载系数；K_Fα为齿间载荷分配系数；K_Fβ为齿向载荷分布系数；

所述齿根弯曲疲劳强度功能函数为：

其中，σ_FlimC为齿根计算弯曲疲劳强度极限；σ_Flim为试验齿轮齿根弯曲疲劳极限；Y_ST为应力修正系数；Y_NT为寿命系数；Y_δrelT为齿根圆角敏感系数；Y_RrelT为齿根表面状况系数；Y_X为尺寸系数；σ_F为齿根弯曲应力；F_t为端面切向力；b为齿宽；m_n为法向模数；Y_Fa为齿形系数；Y_sa为应力修正系数；Y_ε为重合度系数；Y_β为螺旋角系数；K_A为工况系数；K_v为动载系数；K_Fα为齿间载荷分配系数；K_Fβ为齿向载荷分布系数。

4.根据权利要求1所述的可靠性分析方法，其特征在于，在得到所述功能函数的极限状态方程时，在最大可能失效点对所述功能函数展开成Taylor级数，取线性项，得到所述极限状态方程。

5.根据权利要求3所述的可靠性分析方法，其特征在于，在得到所述极限状态方程时，将包含n个服从正态分布的随机变量X的齿轮传动结构功能函数Z＝g(X)＝g(X₁,X₂,…,X_n)在验算点展开成Taylor级数，取线性项，则功能函数Z的极限状态方程为：

6.根据权利要求5所述的可靠性分析方法，其特征在于，所述功能函数的均值μ_Z和标准差σ_Z为：

并且，所述齿轮的可靠性指标β为：