球籠式等速萬向聯軸器強度設計缺陷的回歸辨識

魏巍 董學城

摘要：相對復雜的機械元件的強度受到諸多的因素影響制約，這些影響因素對于零部件的強度也有較為復雜的關系。本文研究的是球籠式等速萬向聯軸器，因此在構建數學模型分析下，常常會對球籠式等速萬向聯軸器的強度設計缺陷帶來了較為困難的辨識。判斷該款萬向聯軸器的強度依據的是它內外溝道的接觸力，找出影響聯軸器的接觸力的相關設計參數，將它設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軸器的接觸面積做回歸方程。利用回歸方程計算出來的結果進行分析，可以算出聯軸器內外溝道受外界的各個影響因素對的影響程度大小，并且能夠大致得出聯軸器受到各個影響因素的誤差值，將新得出的設計方案中的每一項參數數值再次帶入到回歸方程中，然后計算出回歸方程得到的數值與歷史參數設計二者之間的差值，通過分析對比最大誤差值與得出的差值，就能夠分析出球籠式等速萬向聯軸器強在設計產生的強度缺陷，非常有利于提高產品質量并且提高工作效率。

關鍵詞：球籠式等速萬向聯軸器? ? 強度? ?設計缺陷

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

強度設計缺陷的因素嚴重影響球籠式等速萬向聯軸器的質量和安全性能等，如果能夠在產品設計的開始階段辨識出強度設計上的缺陷，這對產品的質量、安全、生產效率等是十分有利的。機械零部件的設計強度對質量、使用性能等方面占據了關鍵的地位，能夠衡量聯軸器強度的一個重要指標就是零件之間所產生的接觸應力。通過建立數學模型可以對一些對聯軸器的影響因素進行分析和體現，但是也有一部分因素無法通過數學模型來充分表達。在聯軸器的初步設計階段的時候，要進行接觸應力與相關的影響因素之間進行定量分析，進行分析比對能夠總結出零件關于設計參數上的規律，運用總結出來的結果作為判斷聯軸器設計缺陷的依據，有利于提高零件的可靠性與精準性。

一、強度對回歸模型的影響

在對球籠式等速萬向聯軸器強度設計缺陷進行分析驗證時，我們可以利用建立聯軸器的設計回歸方程來進行分析，并且還可以使用回歸方程來驗證新的設計方案存在的有關缺陷。這種方法可以有效的計算出各個影響因素對零件的影響程度。而且還能分析出如果零部件沒有達到標準所產生的制約因素，為產品的改進提供了強有力的證據。將聯軸器強度作為回歸方程的因變量，再把對影響零件強度的制約因素作為自變量，將兩者相結合建立回歸模型。聯軸器的設計缺陷回歸模型，在研發過程中根據前一代的零件基礎上進行改進研發的。

在聯軸器的設計研發過程中，對每一個零件的設計改良都是在其歷史方案與參數上，對后期的零件進行預測推斷，并且通過比較改良其中的設計缺陷。

二、設計缺陷回歸辨識的有關實例

圖中是球籠式等速萬向聯軸器相關的裝配圖，它的有著非常嚴格的設計要求，主動軸承的轉矩大、轉速高等等。所以零件中的鋼球與內外溝道相互作用下產生非常大的接觸應力，影響制約內外溝道的因素有很多。例如：鋼球的直徑、鋼球的回轉直徑、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，實際各個影響因素的取值與手冊上的相關說明存在著一定的差值。因此運用數學模型的方法來對萬向聯軸器進行分析是非常難的，可以運用各個影響制約因素與內外溝道的接觸力來建立的回歸模型，從中分析判斷球籠式等速萬向聯軸器所存在的設計缺陷。

球籠式等速萬向聯軸器的回歸模型建立可以根據相關公式可以通過零件中的鋼球直徑來計算出球籠厚度、前半軸直徑等設計參數。再從歷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直徑的設計參數。再由外溝道曲率系數和球窩深度的系數可以求得外溝道曲率的曲線。再通過利用內溝曲率的偏心距，來得出內溝道輪廓的曲線。

因此可以用受鋼球的接觸點與內外溝道相對恒定時所達到的最大初應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、鋼球回轉直徑等相關影響接觸力的因素作為自變量建立回歸方程。因此可以通過回歸方程分析出各個設計參數的變化，并且根據歷史設計出的方案來判斷新的設計方案是否遵循設計規律，從中可以得到產品強度設計存在的缺陷。

三、小結

建立了聯軸器的影響因素與零件性能指標的多元化模型，以影響因素和零件性能指標為基礎下，建立了二者相關的解析回歸方程，有利于對球籠式等速萬向聯軸器強度設計辨識，驗證了設計缺陷的依據性與準確性。提出了根據歷史設計方案所給出的數據，來找出改正新的設計方案中出現缺陷。當研究零部件的指標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算出各個影響因素對聯軸器影響的程度。可以對方相關的案進行改進，因此球籠式等速萬向聯軸器強度設計缺陷的回歸辨識對零部件的生產設計有著非常好的指導和借鑒意義。

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