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基于QFD的齿轮传动多目标优化设计方法研究

作　者: 郗富强
导　师: 江擒虎
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: QFD 质量屋优化设计目标函数加权系数二级圆柱齿轮传动 NGW型行星齿轮传动
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在机械产品开发过程中,设计是重要的起始环节,使设计满足用户的需求及产品设计目标是根本,将用户需求有效地反映到设计层面是关键。面向用户需求的产品开发已成为趋势。用户希望能按照他们的需求和侧重来开发设计产品,如何在产品的设计阶段就准确把握用户需求并将其实现到产品设计中去,是工程设计中所面临的关键问题。本文针对性运用了QFD的基本思想和方法,研究了面向常见齿轮传动设计的质量屋结构及其建立方法、QFD的展开模式;针对在结构设计中多目标优化设计的目标函数加权系数的选取问题,以二级圆柱齿轮传动和NGW型行星减速器传动机构的优化设计为对象,提出了一种基于QFD的多目标优化设计目标函数的建立方法;对在相应机械产品开发设计中应用QFD方法进行了探索;根据QFD的ASI展开模式分别建立了设计对象的产品规划质量屋、齿轮零部件设计质量屋和多目标优化设计质量屋。通过面向需求的质量功能配置方法,可以根据需求来合理确定分目标函数及其加权系数,实现将用户需求尽可能准确地反映到产品方案设计中,保证并提高产品的设计质量,使设计结果真正地满足用户需求。在此基础上,以NGW型行星减速器传动部分的优化设计为例,研究开发了集成设计平台,并应用ADAMS仿真分析方法及软件,就优化设计的结果进行仿真分析,并验证设计结果。本文构建了面向用户需求、基于QFD方法的一些典型机械传动综合设计模式,具有一定的理论意义和运用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-18
  1.1 引言  13
  1.2 质量功能配置(QFD)方法应用概述  13-16
    1.2.1 QFD 方法的基本思想  13-14
    1.2.2 QFD 的研究应用现状  14-15
    1.2.3 QFD 的发展趋势  15-16
  1.3 齿轮传动研究现状  16
  1.4 本文主要研究内容及意义  16-18
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.4.2 研究意义  17-18
第二章 QFD 基本理论及其在多目标优化设计中的运用  18-29
  2.1 QFD 的基本理论  18-23
    2.1.1 QFD 的定义  18
    2.1.2 QFD 需求变换的基本模式  18-20
    2.1.3 质量屋的基本结构  20-21
    2.1.4 规划设计阶段质量屋的建立  21-23
  2.2 基于QFD 的多目标优化设计目标函数的建立方法  23-28
    2.2.1 多目标优化问题  23-24
    2.2.2 多目标优化设计的加权系数  24-25
    2.2.3 多目标优化设计质量屋的建立  25-26
    2.2.4 面向多目标优化的QFD 展开模式  26-27
    2.2.5 基于用户需求重要度的加权系数的实现  27-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章基于QFD 方法的二级圆柱齿轮传动多目标优化设计  29-36
  3.1 二级圆柱齿轮传动质量屋的建立  29-31
    3.1.1 二级圆柱齿轮传动规划质量屋的建立  29-30
    3.1.2 二级圆柱齿轮传动主要零部件设计质量屋的建立  30
    3.1.3 二级圆柱齿轮传动多目标优化质量屋的建立  30-31
  3.2 二级圆柱齿轮传动优化模型的建立  31-34
    3.2.1 面向用户需求的分目标函数  31-32
    3.2.2 以用户需求重要度为权系数统一目标函数  32-33
    3.2.3 优化设计的约束条件  33-34
    3.2.4 运用MATLAB 的优化计算  34
  3.3 本章小结  34-36
第四章基于QFD 的NGW 型行星齿轮传动多目标优化设计  36-58
  4.1 行星齿轮传动特点及应用现状  36-37
  4.2 NGW 型行星减速器质量屋的建立  37-39
    4.2.1 NGW 型行星传动机构规划质量屋的建立  37
    4.2.2 主要零部件设计阶段质量屋的建立  37-38
    4.2.3 多目标优化质量屋的建立  38-39
  4.3 基于设计需求的优化模型建立  39-43
    4.3.1 基于用户需求的分目标函数  39
    4.3.2 以需求重要度为加权系数的目标函数的建立  39-40
    4.3.3 优化设计约束条件的建立  40-43
    4.3.4 基于MATLAB 优化工具箱的分析计算  43
  4.4 优化结果的仿真分析  43-49
    4.4.1 ADAMS 仿真的基本过程  43-44
    4.4.2 NGW 型行星传动机构运动分析  44-45
    4.4.3 UG 三维模型导入ADAMS  45-46
    4.4.4 添加约束  46-47
    4.4.5 传动比分析  47-48
    4.4.6 效率分析  48-49
  4.5 齿轮的可靠性验算  49-53
    4.5.1 齿轮可靠度计算  49-50
    4.5.2 验算齿轮可靠度  50-53
  4.6 NGW 型行星齿轮传动集成设计平台的构建  53-55
  4.7 针对不同需求侧重的设计分析比较  55-56
  4.8 本章小结  56-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 全文工作总结  58
  5.2 研究工作展望  58-60
参考文献  60-63
攻读硕士期间发表的学术论文  63-64

基于QFD的齿轮传动多目标优化设计方法研究

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