关键词： 弧齿锥齿轮   声信号检测   传动精度   接触印痕   信号处理  

摘要： 针对弧齿锥齿轮传动精度的传统检测方法操作繁琐、主观性较强等问题，提出了一种评判弧齿锥齿轮传动精度的声信号辅助检测方法。将齿轮滚动检查机与所开发的声信号采集系统结合，设计了检测弧齿锥齿轮齿面接触印痕质量的声信号实时采集试验；并结合基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法和最大相关峭度解卷积（Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution,MCKD）的信号处理方法，研究了不同轴向偏差对齿轮啮合声信号的影响。研究发现，轴向偏差增大会导致啮合频率及其倍频所对应的幅值上升，严重影响齿轮的传动精度。同时，利用实际算例验证了所提方法的可行性，为弧齿锥齿轮啮合性能的检测提供了有效的辅助手段。

关键词： 齿轮箱   离合器   故障分析   改进措施  

摘要： 离合器作为传递或切断主机输出到推进轴系的驱动力和扭矩的重要装置,故障一旦发生,可能导致离合器无法传递动力,进而会引起整个动力系统的失效。文章针对船用齿轮箱离合器的密封故障问题,提出一种新的排除故障思路和改进措施。通过对离合器活塞密封在密封件选型及沟槽设计等技术设计方面的理论复核,以及选用密封件本身的质量特性分析、油缸活塞的加工尺寸公差复查、装配质量和外在影响因素几个方面的综合分析,验证了密封圈沟槽密封余量、密封圈压缩性及永久变形量理化性能和装配布局对离合器密封故障的影响。根据结果对沟槽进行了重新设计与改进,通过分析比对理化性能结果,采取了新的密封圈材料及合理的布局方式,并加强尺寸检测控制,对活塞沟槽的槽底尺寸进行全检。最终成功实现了该型齿轮箱离合器密封故障定位及问题解决,并通过试验验证了所提改进措施的有效性。

关键词： 轴向磁通电机   磁齿轮   磁场调制   有限元分析   聚磁式转子结构  

摘要： 在系统介绍轴向磁齿轮复合电机基本工作原理的基础上,提出了一种具有聚磁式转子的轴向磁齿轮复合电机。采用有限元分析方法对复合电机的电磁性能进行了三维数值仿真分析,验证了电机结构的合理性,并详细分析了聚磁式转子结构参数对电机输出转矩与轴向磁拉力的影响,得出转子参数对转子两侧圆周和轴向磁拉力的影响相似,为后续的试验研究提供了理论参考。

关键词： 大重合度组合齿廓   渐开线齿廓非圆齿轮   齿高系数   变位系数   节曲线压力角   变渐开线-变摆线   齿侧间隙  

摘要： 为了解决组合齿廓非圆齿轮增大重合度问题,对组合齿廓非圆齿轮设计方法进行了研究。首先,提出了增大齿高系数,减小节曲线压力角、负变位的组合齿廓非圆齿轮设计方法,对变渐开线-不完全变摆线齿廓展开了大重合度组合齿廓设计,并对大重合度的非圆圆柱齿轮进行了设计;然后,分析了齿高系数、变位系数、节曲线压力角与非圆齿轮渐开线齿廓和变渐开线-不完全变摆线组合齿廓的重合度变化规律,制造了2种增大重合度的组合齿廓非圆齿轮;最后,测量了增大齿高系数和减小节曲线压力角的非齿轮齿侧间隙,并与标准的渐开线齿廓齿侧间隙进行了对比,开展了大重合度组合齿廓非圆齿轮传动比的测量试验,以及承载能力仿真对比分析(主动轮固定,从动轮添加15 N·m扭矩)。研究结果表明:组合齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(减小节曲线压力角0.106 mm,增大齿高系数0.107 mm)明显小于渐开线齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(0.173 mm);大重合度组合齿廓非圆齿轮的试验传动比与理论仿真传动比一致;减小节曲线压力角的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值157.5 MPa)最优,增大齿高系数的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值213.2 MPa)最差。采用增大齿高系数,减小节曲线压力角的组合齿廓非圆齿轮设计方法来实现非圆齿轮的大重合度设计是可行的。

关键词： 胞元结构   动力吸振器   船体振动   减振分析  

摘要： 船体结构在复杂激励下易产生剧烈振动,且传统动力吸振器工作频带较窄,缺乏普遍适用性。基于齿轮基胞元的刚度可调特性,构建一种新型半主动式动力吸振器。利用齿轮基胞元的理论力学模型,推导了单个胞元的刚度解析公式,并结合动力学模型和有限元法,对齿轮基动力吸振器的移频特性和吸振性能展开分析,结果显示新型动力吸振器调频范围广且具有良好的减振效果。经有限元仿真计算,探究了吸振器质量变化对船体减振效果的影响,可为相关减振设计提供有益参考。

关键词： 共振稀疏分解   自回归最小熵解卷积   特征增强   一维卷积神经网络   风电齿轮箱  

摘要： 针对风电齿轮箱故障时脉冲成分往往淹没在其他频率分量中,早期故障特征难以有效提取的问题,提出一种自回归最小熵解卷积(AR-MED)共振特征增强的风电齿轮箱故障诊断方法,并结合一维卷积神经网络(1DCNN),实现齿轮箱高精度故障诊断。首先,使用共振稀疏分解算法(RSSD)将振动信号分解成含有噪声和谐波成分的高共振分量和含有故障冲击成分的低共振分量;其次,对低共振分量使用自回归最小熵解卷积运算,增强低共振分量中微弱的周期性冲击成分;最后,构建自回归最小熵解卷积共振特征增强的1DCNN模型,将分解得到的谐波分量和周期性冲击分量进行特征融合以及有针对的训练和分类。实验结果表明,与现有故障诊断模型相比,所提方法在提取风电齿轮箱的故障特征信息以及提高故障诊断精度方面具有有效性和优越性。

关键词： 航空齿轮   滚磨光整   齿轮误差   表面质量  

摘要： 采用立式平行主轴式滚磨光整工艺对16Cr3NiWMoVNbE钢航空齿轮进行光整加工试验研究,对比分析滚磨光整前后齿轮误差、表面粗糙度、残余应力、表面硬度和表面形貌等指标,验证航空齿轮滚磨光整的加工效果。结果表明,滚磨光整加工能够使齿面粗糙度精度提升0.5~1个等级,增大齿面残余压应力20%以上,明显改善齿面表面形貌和加工纹理,增大齿面表面硬度1%左右,同时在适宜的工艺参数下齿轮误差在公差范围内小幅变化,变化量0~2μm左右。滚磨光整加工是提高航空齿轮表面质量,提升其使用性能和寿命的有效途径。

关键词： 非圆齿轮行星轮系   非线性特性   激励参数   分岔   混沌  

摘要： 为解决非圆齿轮行星轮系动力学模型不完善、非线性动力学特性难以获取等问题,提出了一种非圆齿轮行星轮系动力学建模方法,并聚焦于时变参数激励下系统的动态响应机制,对非圆齿轮行星轮系非线性动力学特性进行研究。为精确分析系统非线性振动,对非圆齿轮齿侧间隙函数进行了拟合,在综合考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、黏弹性阻尼、静态传递误差的基础上,通过引入相对位移坐标消除非线性方程的变量耦合。在此基础上,建立非圆齿轮行星轮系传动系统的动力学模型,并利用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对系统非线性动力学方程组进行求解。获取了分岔图、时域图、相轨迹以及Poincaré映射,得到阻尼、齿面摩擦、时变啮合刚度等控制参数激励下系统的动态响应分布规律。结果表明:随各激励参数取值不同,系统呈现出混沌和周期运动相互过渡状态;合理选取激励参数,可减小系统在混沌与周期运动之间的时间间隔,快速进入稳定运动状态。研究成果可为抑制非圆齿轮行星轮系传动系统非线性振动、预测系统的动力学行为提供理论依据。

关键词： 模拟计算   转向齿轮   渗碳   应力场   淬火畸变  

摘要： 针对20Cr2Ni4A钢齿轮渗碳淬火后椭圆度、平面翘曲度过大的问题,基于有限元模拟方法,对渗碳淬火装炉方式,机加余量和淬火压力进行优化,并进行了试验验证。结果表明,装炉方式、机加余量和淬火压力对转向齿轮渗碳淬火过程应力场和畸变场影响很大,采用吊放装炉比平放装炉畸变更小,腹板厚度增加可以减小畸变,当腹板增厚至18 mm,渗碳后椭圆度能控制到0.19 mm。压淬外环压力为3 MPa时,淬火后椭圆度能控制到0.16 mm。

关键词： 风电机组   Copula   齿轮   可靠性   强度退化   传动系统   失效相关  

摘要： 针对风电机组齿轮箱在服役期间的可靠性问题,以2 MW风力机齿轮箱为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度与综合误差等内部激励,建立传动系统齿轮-轴-轴承动力学模型,获得恒定载荷下各齿轮副的动态啮合力。引用基于风场风速变化规律的威布尔随机风速作为系统外部激励,结合外部变动载荷与定载啮合力获得变载下各齿轮应力-时间历程。根据零部件主要失效模式,在传统应力-强度干涉模型基础上采用Gamma随机过程,结合齿轮材料的P-S-N(存活率-应力-寿命)曲线对零部件强度退化过程进行模拟。同时考虑到零件失效的相关性,建立系统主要失效模式的功能函数,构建混合Copula模型对零件层面与系统层面的失效相关性进行描述,经过多层嵌套获得齿轮箱系统的动态可靠度。结果表明:在风电机组服役前期时应主要考虑齿轮齿面接触疲劳失效,齿根弯曲疲劳失效主要发生在风力机服役中后期;根据系统可靠性曲线,考虑失效相关结果更符合实际工况。