齒輪選材及熱處理工藝智能專家系統(tǒng)分析

　　摘 要：機(jī)械齒輪選材工作是比較重要的，其選材效果如何將直接影響機(jī)械正常運(yùn)行。而現(xiàn)有的選材及熱工藝智能處理技術(shù)已經(jīng)不能更好滿足時(shí)代發(fā)展需求，在這種情況下，就必須對(duì)新技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)研究。齒輪選材和熱處理工藝智能專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上能更好滿足實(shí)際需求。而要想更好滿足實(shí)際需求，還需要對(duì)智能專家系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。本文主要從齒輪選材依據(jù)和方法、齒輪選材及工藝智能專家系統(tǒng)等方面出發(fā)，對(duì)齒輪選材及熱處理工藝智能專家系統(tǒng)進(jìn)行分析，已經(jīng)成為相關(guān)部門值得思索的事情。
　　關(guān)鍵詞：齒輪選材 熱處理工藝 智能專家系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：TG14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0092-01
　　齒輪零件作為機(jī)械基本元件，其不僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)器變速，同時(shí)也能對(duì)機(jī)械力矩進(jìn)行傳遞。目前來看，齒輪材料主要是鋼制材料，這種材料因強(qiáng)度高必須經(jīng)過熱處理才能制作出齒輪。雖然這種鋼制齒輪已經(jīng)被越來越多廠家所采用，但是鋼質(zhì)齒輪在實(shí)際應(yīng)用過程中，特別是熱工藝處理過程中常因相應(yīng)因素的影響，而使斷裂事故頻繁發(fā)生，甚至給經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。在這種情況下，就應(yīng)該采取有效措施對(duì)相應(yīng)故障進(jìn)行預(yù)防或處理。智能專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上為齒輪選材和熱處理工藝帶來了新機(jī)。如何更好的對(duì)齒輪選材、熱處理工藝智能專家系統(tǒng)、齒輪選材和熱處理工藝選擇智能專家系統(tǒng)必要性等方面進(jìn)行相應(yīng)分析，已經(jīng)成為相關(guān)部門值得思索的事情。
　　1 齒輪選材依據(jù)和方法
　　在齒輪選材過程中，有必要先對(duì)齒輪工作條件進(jìn)行分析，結(jié)合常見零件失效原因，來對(duì)機(jī)器零件關(guān)鍵性能進(jìn)行確定，并以此為依據(jù)，進(jìn)行正確選材、區(qū)分零件成分及進(jìn)行熱處理等。正常情況下，機(jī)械零件失效就是指機(jī)械零件喪失其標(biāo)準(zhǔn)功能而無法保證機(jī)械正常運(yùn)行。機(jī)械零件失效形式主要有機(jī)械零件變形、機(jī)械零件斷裂失效和表面損傷等。而出現(xiàn)機(jī)械零件失效可能是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、原材料引起的，也可能是因?yàn)椴煌庸すに嚭拖鄳?yīng)裝配使用等引起的。為了避免齒輪失效并保證齒輪選材質(zhì)量，在實(shí)際應(yīng)用過程中，就應(yīng)該以邏輯推理和試驗(yàn)研究為依據(jù)，對(duì)失效原因進(jìn)行相應(yīng)分析，并及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行預(yù)防和補(bǔ)救，以保證機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　2 齒輪選材、熱處理工藝智能專家系統(tǒng)概況
　　專家系統(tǒng)是目前人工智能領(lǐng)域中較為重要的系統(tǒng)，其現(xiàn)在已經(jīng)不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。專家系統(tǒng)在熱處理工藝中應(yīng)用，在一定程度上提高了熱處理工藝效率和降低了熱處理工藝成本。而專家系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中還有一定劣勢(shì)，其不僅形式單一、獲取知識(shí)少，其在實(shí)際推理過程中也容易出現(xiàn)組合爆炸問題。而要想使智能專家系統(tǒng)更好的應(yīng)用在熱處理工藝中，還需要對(duì)相應(yīng)因素進(jìn)行分析，并采取先進(jìn)的方法來提高智能專家系統(tǒng)利用率，使其更好發(fā)揮其作用。為了使智能專家系統(tǒng)更好發(fā)揮其作用，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元融合到智能專家系統(tǒng)中，使相應(yīng)神經(jīng)元處理單元和網(wǎng)絡(luò)能有效的連接在一起，再對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理。這種處理方式不僅速度快、聚類性強(qiáng)，且其容錯(cuò)性和自學(xué)性也比較強(qiáng)。雖然這種人工神經(jīng)系統(tǒng)指示表能力相對(duì)較差、規(guī)模大時(shí)代網(wǎng)絡(luò)化能力也較差，但是將這種技術(shù)和智能專家網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，在一定程度上能滿足智能技術(shù)不足問題。
　　3 齒輪選材和熱處理工藝選擇智能專家系統(tǒng)必要性
　　齒輪選材及熱處理工藝智能專家系統(tǒng)應(yīng)用之前，在齒輪選材、熱處理工藝中，需要以相應(yīng)齒輪失效形式和原因統(tǒng)計(jì)資料為依據(jù)對(duì)出現(xiàn)故障的齒輪失效原因進(jìn)行分析，掌握真正實(shí)現(xiàn)原因后，在進(jìn)行齒輪選材工作。選好齒輪材料后，還需要選取與齒輪材料相對(duì)應(yīng)的熱處理工藝。在實(shí)際選擇過程中，一般會(huì)選擇調(diào)制鋼，而在沖擊荷載較大情況下，會(huì)采用滲碳鋼進(jìn)行制造并進(jìn)行溫火處理。對(duì)那些沖擊性頻繁、耐磨性、疲勞強(qiáng)度要求較高的機(jī)械來說，還需要提高含碳量，以提高其耐磨性和疲勞抗力。此外，在實(shí)際工作中，齒輪選材及熱處理工藝設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)技術(shù)容易受相應(yīng)因素的限制，使得其經(jīng)不能滿足大批量生產(chǎn)需求，也不能更好保證齒輪質(zhì)量。而齒輪選材及熱處理工藝智能專家系統(tǒng)，在實(shí)際工作中，能將齒輪設(shè)計(jì)要求、約束條件和相應(yīng)材料熱處理工藝硬度、轉(zhuǎn)速、直徑及壁厚等參數(shù)輸入系統(tǒng)中盡享相應(yīng)空間映射。
　　因現(xiàn)在的齒輪選材、熱處理工藝是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立起來的，其輸出和輸入工藝參數(shù)屬于較大的空間映射問題。其在實(shí)際使用過程中常因網(wǎng)絡(luò)泛化和映射精度矛盾而使相應(yīng)精度發(fā)生變化，一旦出現(xiàn)精度問題，就會(huì)受到相應(yīng)約束而使泛化能力呈下降趨勢(shì)。而車齒輪選材及熱處理工藝設(shè)計(jì)是在泛化精度前提下進(jìn)行輸出和輸入控件映射的。在這種情況下，就應(yīng)該從齒輪實(shí)際用途出發(fā)，制定出相應(yīng)熱處理方法并對(duì)相應(yīng)模塊進(jìn)行分級(jí)。可以將第一級(jí)作為選材網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上輸入空間集合映射，可以將第二級(jí)作為熱處理工藝設(shè)計(jì)模塊，輸入已經(jīng)確定的材料和熱處理參數(shù)轉(zhuǎn)化成空間映射問題。這樣不僅使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，同時(shí)也能提高映射精度，更好的進(jìn)行齒輪選材和熱處理工藝。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)事實(shí)上是輸入到輸出非線性映射關(guān)系模型，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為多層強(qiáng)饋網(wǎng)絡(luò)，是由不同輸入層、隱含層和輸出層組成的，且相應(yīng)節(jié)點(diǎn)與鄰層節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系，并能保證同層節(jié)點(diǎn)互不影響。這樣當(dāng)輸出層節(jié)點(diǎn)輸出信息的時(shí)候能對(duì)輸入信息進(jìn)行相應(yīng)處理，最后得出正確結(jié)果，以為齒輪選材和熱處理工藝提供必要依據(jù)。同時(shí)應(yīng)該建立相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)實(shí)際狀況選擇與其相適應(yīng)的齒輪材料，以這種齒輪選材和熱處理工藝參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸出和輸入，以對(duì)模數(shù)、直徑、壁厚、轉(zhuǎn)速、斷面收縮率、屈服強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性及表面硬度進(jìn)行確定。在此基礎(chǔ)上在智能專家系統(tǒng)主界面上進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理選擇，進(jìn)入系統(tǒng)后按照系統(tǒng)要求輸入相應(yīng)參數(shù)數(shù)值。之后再對(duì)具體參數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將得出的數(shù)值作為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行輸入，再對(duì)一擊選材進(jìn)行處理，系統(tǒng)會(huì)快速的選定相應(yīng)材料并確定其高度。在這之后還應(yīng)該對(duì)二級(jí)工藝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推理。推理過程中需要相應(yīng)具體參數(shù)輸入其中并通過系統(tǒng)對(duì)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行分析，以更好保證齒輪選材及熱處理工藝順利進(jìn)行。
　　4 結(jié)語
　　齒輪選材和熱處理工藝對(duì)齒輪質(zhì)量是非常重要的，其選材和工藝如何，對(duì)齒輪質(zhì)量和使用性能有直接影響。為了更好保證齒輪質(zhì)量，就應(yīng)該正確選擇齒輪材料和熱處理工藝，以保證機(jī)械正常工作。然而，之前的齒輪選材和熱工藝處理技術(shù)并不能更好滿足實(shí)際需求，自智能專家系統(tǒng)在齒輪選材和熱工藝處理中應(yīng)用以后，取得了一定成效。隨著時(shí)代的發(fā)展，齒輪選材和處理工藝將會(huì)有所變化。為了更好滿足時(shí)代發(fā)展需求，還需要對(duì)齒輪選材及熱處理工藝智能專家系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步研究。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]趙越超，付瑩.齒輪的材料選擇及熱處理[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2009（5）.
　　[2]程欣.常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝[J].中國(guó)科技信息，2009（13）.
　　[3]宋曉華，汪建平.電動(dòng)工具齒輪斷裂失效分析[J].機(jī)械制造，2010（5）.
　　[4]任芝蘭.齒輪類零部件的選材及熱加工分析[J].電焊機(jī)，2010（10）.
　　[5]樊曉燕.車床主軸箱齒輪的材料選擇及熱處理工藝[J].機(jī)械管理開發(fā)，2009（2