魏巍 董學(xué)城

摘要：相對(duì)復(fù)雜的機(jī)械元件的強(qiáng)度受到諸多的因素影響制約，這些影響因素對(duì)于零部件的強(qiáng)度也有較為復(fù)雜的關(guān)系。本文研究的是球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器，因此在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型分析下，常常會(huì)對(duì)球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)了較為困難的辨識(shí)。判斷該款萬(wàn)向聯(lián)軸器的強(qiáng)度依據(jù)的是它內(nèi)外溝道的接觸力，找出影響聯(lián)軸器的接觸力的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，將它設(shè)置為回歸方程中的因變量，并且建立各種的影響制約因素與聯(lián)軸器的接觸面積做回歸方程。利用回歸方程計(jì)算出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行分析，可以算出聯(lián)軸器內(nèi)外溝道受外界的各個(gè)影響因素對(duì)的影響程度大小，并且能夠大致得出聯(lián)軸器受到各個(gè)影響因素的誤差值，將新得出的設(shè)計(jì)方案中的每一項(xiàng)參數(shù)數(shù)值再次帶入到回歸方程中，然后計(jì)算出回歸方程得到的數(shù)值與歷史參數(shù)設(shè)計(jì)二者之間的差值，通過(guò)分析對(duì)比最大誤差值與得出的差值，就能夠分析出球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器強(qiáng)在設(shè)計(jì)產(chǎn)生的強(qiáng)度缺陷，非常有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量并且提高工作效率。

關(guān)鍵詞：球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器? ? 強(qiáng)度? ?設(shè)計(jì)缺陷

Abstract： the strength of the relatively complex mechanical components is restricted by many factors， which also have a more complex relationship with the strength of the parts. This paper studies the ball cage constant speed universal coupling， so under the analysis of mathematical model， it is difficult to identify the strength design defect of the ball cage constant speed universal coupling. The strength of the universal coupling is judged based on the contact force of its internal and external channels， and the relevant design parameters affecting the contact force of the coupling are found， and it is set as a dependent variable in the regression equation. A regression equation is established for the contact area of the coupling. Using the results calculated by the regression equation， we can calculate the degree of influence of the external factors on the inner and outer channels of the coupling， and we can roughly get the error value of the coupling affected by each factor. Each parameter value in the newly obtained design scheme is once again brought into the regression equation， and then the difference between the value obtained by the regression equation and the historical parameter design is calculated. By analyzing the maximum error value and the resulting difference， It is possible to analyze the strength defects of the ball cage constant speed universal coupling in the design， which is very conducive to improving product quality and working efficiency.

Key words： strength design defect of ball cage isokinetic universal coupling

強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷的因素嚴(yán)重影響球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器的質(zhì)量和安全性能等，如果能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段辨識(shí)出強(qiáng)度設(shè)計(jì)上的缺陷，這對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、安全、生產(chǎn)效率等是十分有利的。機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度對(duì)質(zhì)量、使用性能等方面占據(jù)了關(guān)鍵的地位，能夠衡量聯(lián)軸器強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)就是零件之間所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型可以對(duì)一些對(duì)聯(lián)軸器的影響因素進(jìn)行分析和體現(xiàn)，但是也有一部分因素?zé)o法通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)充分表達(dá)。在聯(lián)軸器的初步設(shè)計(jì)階段的時(shí)候，要進(jìn)行接觸應(yīng)力與相關(guān)的影響因素之間進(jìn)行定量分析，進(jìn)行分析比對(duì)能夠總結(jié)出零件關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)上的規(guī)律，運(yùn)用總結(jié)出來(lái)的結(jié)果作為判斷聯(lián)軸器設(shè)計(jì)缺陷的依據(jù)，有利于提高零件的可靠性與精準(zhǔn)性。

一、強(qiáng)度對(duì)回歸模型的影響

在對(duì)球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行分析驗(yàn)證時(shí)，我們可以利用建立聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)回歸方程來(lái)進(jìn)行分析，并且還可以使用回歸方程來(lái)驗(yàn)證新的設(shè)計(jì)方案存在的有關(guān)缺陷。這種方法可以有效的計(jì)算出各個(gè)影響因素對(duì)零件的影響程度。而且還能分析出如果零部件沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所產(chǎn)生的制約因素，為產(chǎn)品的改進(jìn)提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。將聯(lián)軸器強(qiáng)度作為回歸方程的因變量，再把對(duì)影響零件強(qiáng)度的制約因素作為自變量，將兩者相結(jié)合建立回歸模型。聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)缺陷回歸模型，在研發(fā)過(guò)程中根據(jù)前一代的零件基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)研發(fā)的。

在聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)零件的設(shè)計(jì)改良都是在其歷史方案與參數(shù)上，對(duì)后期的零件進(jìn)行預(yù)測(cè)推斷，并且通過(guò)比較改良其中的設(shè)計(jì)缺陷。

二、設(shè)計(jì)缺陷回歸辨識(shí)的有關(guān)實(shí)例

圖中是球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器相關(guān)的裝配圖，它的有著非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求，主動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高等等。所以零件中的鋼球與內(nèi)外溝道相互作用下產(chǎn)生非常大的接觸應(yīng)力，影響制約內(nèi)外溝道的因素有很多。例如：鋼球的直徑、鋼球的回轉(zhuǎn)直徑、鋼球與外溝道的接觸角等等。由于加工精度工藝等方面的影響偏差，實(shí)際各個(gè)影響因素的取值與手冊(cè)上的相關(guān)說(shuō)明存在著一定的差值。因此運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的方法來(lái)對(duì)萬(wàn)向聯(lián)軸器進(jìn)行分析是非常難的，可以運(yùn)用各個(gè)影響制約因素與內(nèi)外溝道的接觸力來(lái)建立的回歸模型，從中分析判斷球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器所存在的設(shè)計(jì)缺陷。

球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器的回歸模型建立可以根據(jù)相關(guān)公式可以通過(guò)零件中的鋼球直徑來(lái)計(jì)算出球籠厚度、前半軸直徑等設(shè)計(jì)參數(shù)。再?gòu)臍v史方案中可以得到合金鋼的彈性模量、外溝道接觸角以及鋼球回轉(zhuǎn)直徑的設(shè)計(jì)參數(shù)。再由外溝道曲率系數(shù)和球窩深度的系數(shù)可以求得外溝道曲率的曲線。再通過(guò)利用內(nèi)溝曲率的偏心距，來(lái)得出內(nèi)溝道輪廓的曲線。

因此可以用受鋼球的接觸點(diǎn)與內(nèi)外溝道相對(duì)恒定時(shí)所達(dá)到的最大初應(yīng)力最為方程的因變量，以鋼球與外溝道接觸角、外溝道曲率系數(shù)、鋼球回轉(zhuǎn)直徑等相關(guān)影響接觸力的因素作為自變量建立回歸方程。因此可以通過(guò)回歸方程分析出各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，并且根據(jù)歷史設(shè)計(jì)出的方案來(lái)判斷新的設(shè)計(jì)方案是否遵循設(shè)計(jì)規(guī)律，從中可以得到產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計(jì)存在的缺陷。

三、小結(jié)

建立了聯(lián)軸器的影響因素與零件性能指標(biāo)的多元化模型，以影響因素和零件性能指標(biāo)為基礎(chǔ)下，建立了二者相關(guān)的解析回歸方程，有利于對(duì)球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器強(qiáng)度設(shè)計(jì)辨識(shí)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)缺陷的依據(jù)性與準(zhǔn)確性。提出了根據(jù)歷史設(shè)計(jì)方案所給出的數(shù)據(jù)，來(lái)找出改正新的設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)缺陷。當(dāng)研究零部件的指標(biāo)受到哪些方面因素制約是，這種方法是十分有利的，而且還可以大致的計(jì)算出各個(gè)影響因素對(duì)聯(lián)軸器影響的程度?？梢詫?duì)方相關(guān)的案進(jìn)行改進(jìn)，因此球籠式等速萬(wàn)向聯(lián)軸器強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺陷的回歸辨識(shí)對(duì)零部件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)有著非常好的指導(dǎo)和借鑒意義。

相關(guān)文獻(xiàn)：[1]劉勝吉，李曉東.單缸柴油機(jī)油量校正器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2011，47（14）：129-133.

[2]劉桂華，趙培峰.大變形量鍥橫扎成形過(guò)程中內(nèi)部缺陷的預(yù)防[J].中國(guó)機(jī)械工程，2006，17（SI）：150-153

[3]黃華貴，杜鳳山.大型支承昆段件內(nèi)部夾雜性缺陷形成機(jī)理的FEM分析[J].中國(guó)機(jī)械工程，2009，20（4）：477-481