基于响应面的柔轮应力和刚度分析

摘要

针对柔轮的小体积、高刚度、高寿命的设计要求,在理论上建立弹性齿圈受力模型,探究设计时结构间的尺寸搭配与补偿方法.基于响应面法和中心复合设计(CCD)采样方法,在ANSYS Workbench中进行参数化建模和有限元分析,得出应力和刚度对结构参数的响应曲面(线),分析各结构参数对应力和刚度的影响规律.分析结果表明,在柔轮的小体积设计中,可以减小径向变形量以抵消半径减小时增加的应力,减小壁厚以抵消筒长减小时内壁产生的应力.柔轮的小体积设计会使承载能力减弱,加剧齿圈后端的应力集中和疲劳破坏.应在保证啮合状态和承载能力的情况下,增大厚径比,减小径向变形量,以减轻齿圈后端的应力集中现象.通过响应面法得出关于柔轮应力和刚度的回归曲线,可以用于设计时获取最优值.