齿轮优化

硕士学位论文

大功率船用齿轮箱模糊可靠性分析与优化设计在对大功率船用齿轮箱的工作原理、功能、结构、故障状态、故障因素及其影响等作深入分析的基础上，采用故障树分析法，建立了船用齿轮箱的故障树，对故障树进行了定性分析，获得了船用齿轮箱的故障谱。通过查阅相关资料、专家与技术人员提供的信息，取得了船用齿轮箱故障树基本事件的模糊概率，利用模糊神经网络对船用齿轮箱故障树的可靠性进行了分析，得到了船用齿轮箱故障发生的模糊概率，从而获得了船用齿轮箱的模糊可靠度。本文研究的主要内容

①对大功率船用齿轮箱进行分析研究，在对齿轮箱的功能、结构、工作原理、故障状态和故障因素进行深入分析的基础上，利用故障树分析法，建立大功率船用齿轮箱的故障树，并对船用齿轮箱故障树进行定性分析，获取船用齿轮箱故障树的全部最小割集，从而获取大功率船用齿轮箱的故障谱。

②传统故障树的定量分析是以布尔代数和概率论为基础的，将各个基本事件的发生概率认为是确定值。但是，基本事件有很大的不确定性，针对传统故障树分析的不足，利用模糊数学，可靠性理论和神经网络，对大功率船用齿轮箱故障树的可靠性进行模糊神经网络分析，获取大功率船用齿轮箱故障的模糊概率，并通过计算获取大功率船用齿轮箱故障模糊概率的隶属函数曲线图，获取大功率船用齿轮箱在不同置信水平下，齿轮箱故障模糊概率的置信区间，为齿轮箱的模糊可靠性分配和模糊可靠性优化设计提供依据。

③通过对大功率船用齿轮箱系统类型的分析，确定船用齿轮箱的系统类型，并建立船用齿轮箱系统的可靠性分析逻辑框图。利用模糊分配法，对大功率船用齿轮箱进行可靠性分配，即考虑大功率船用齿轮箱中各个单元的原可靠性水平、复杂程度、成本、重要程度和维护费用对可靠性分配的影响，利用模糊综合评判，得到齿轮、轴、轴承等单元的相对失效系数，对齿轮、轴、轴承等单元进行可靠性分配，使各个单元分配到较为合理的可靠度。将单元的可靠度，利用等分配法分配给齿轮、轴、轴承等零件，确定每个零件的可靠度，为大功率船用齿轮箱的模糊可靠性优化设计提供依据。

④利用模糊数学，可靠性设计和优化设计的理论和方法，根据大功率船用齿轮箱的工作状况，结构特点和设计要求，充分考虑了设计水平、制造水平、材质好坏、使用条件、重要

程度和维修费用等因素，建立大功率船用齿轮箱的模糊可靠性优化设计模型，利用水平截集法，通过模糊综合评判获取最优截集水平值λ*，将船用齿轮箱的模糊可靠性优化设计模型转化为常规可靠性优化设计模型。利用遗传算法，对大功率船用齿轮箱的模糊可靠性优化设计模型进行求解，对得到的优化设计最优解进行圆整，并分析圆整后的最优解能否满足齿轮箱可靠性的设计要求。

建立因素的等级权重集

通过查阅相关文献资料和专家及工程人员提供的模糊信息，通过专家打分法，确定各个单元的因素等级隶属情况

结果分析

利用模糊分配法、按预计失效率分配法和等分配法得到可靠性分配结果，如表4.2所示。将模糊分配法、等分配法和按预计失效率分配法得到的可靠性分配结果进行对比，如图4.4 所示。