关键词： 人字齿轮轴   NX软件   高级加工策略   四轴数控加工  

摘要： 随着工业4.0时代的到来,多轴加工在实际生产中的应用范围越来越广,并且在NX软件的不断更新下,新版本带来的高级加工策略可以使得多轴联动加工更加高效和便捷,表面加工质量也会更好,并且比传统的替换轴编程加工更加安全和直观。大模数窄退刀槽人字齿轮轴无法使用专用的齿轮加工设备进行滚齿加工,因此机床选用通用的四轴卧式加工中心,利用NX软件中的自动编程进行齿形的数控加工,并且在编程过程中选用新版NX软件中的高级多轴策略,以此来保证数控加工的精度和效率。

关键词： 齿轮—轴—轴承系统   故障诊断   多源信息融合   双流CNN  

摘要： 齿轮箱中的齿轮—轴—轴承系统在出现单点故障和复合故障后产生的振动信号较为复杂,单一传感器采集的故障振动信号有限,而传统的卷积神经网络(CNN)处理高维数据时特征提取不足,以致故障诊断的正确率较低。为此,提出一种基于多传感器信息融合和双流CNN的齿轮箱故障诊断方法。该方法采用多传感器采集齿轮箱不同位置及方向的振动信号,以小波阈值降噪处理,通过方差贡献率实现多源同类信息数据层融合,建立多源信息融合框架,借助1D-CNN和2D-CNN组合形成的双流CNN对信号进行特征提取,构建出SVM分类器实现故障特征分类。直齿轮传动系统试验结果表明:多传感器信息融合可以增强振动信号的可信度,降低其模糊性,双流CNN具有更快的收敛速度、更高的准确率和更低的损失熵,且泛化能力和诊断正确率得到较大提高,能够较为精确地获取齿轮箱的故障特征。

关键词： 滚动接触疲劳   表面完整性   疲劳性能   数据驱动   寿命预测  

摘要： 齿轮滚动接触疲劳是限制航空、航天、新能源汽车、舰艇等高端装备的重要瓶颈。高表面完整性是决定齿轮服役性能的重要保障,表面完整性与齿轮接触疲劳性能的定量关联规律成为工程及学术界的研究重点。该系列研究讨论了常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等加工工艺对AISI 9310渗碳淬火航空齿轮钢表面完整性参数及服役性能的影响,并给出齿轮抗疲劳设计方法。针对获得的表面完整性与疲劳性能数据,开展疲劳性能预测与表面完整性设计研究。采用随机森林算法确定了表面完整性参数对滚动接触疲劳寿命的重要度;以接触应力、表面粗糙度、表面残余应力、表面硬度、有效残余应力深度、疲劳寿命可靠度为输入,滚动接触疲劳寿命为输出,采用GA-BP神经网络和SVM机器学习方法建立了滚动接触疲劳寿命预测模型,探究了表面完整性参数对滚动接触疲劳寿命的影响规律;提出了基于多元回归的滚动接触疲劳寿命预测公式,疲劳寿命预测值在1.5倍分散带以内;并在给定设计寿命下采用遗传算法对表面完整性参数进行优化,服务于传动构件抗疲劳设计。

关键词： 风电机组   齿轮箱   改进狮群优化   聚类算法   故障预警  

摘要： 齿轮箱健康状态直接影响风电机组的发电量,为了在工程实际中尽早实现齿轮箱故障状态的预警,提出一种基于改进狮群优化的K-means聚类算法。将监督机制及考虑非线性权重的正余弦优化算法引入狮群算法实现算法改进,通过改进狮群优化算法对狮王位置的迭代,选择最优解作为K-means算法聚类中心,以解决传统聚类算法对初始聚类中心依赖性强的问题。选择UCI数据对算法进行对比验证,结果表明,基于改进狮群优化的K-means聚类算法的分类准确度和稳定性有较好的提升。将该算法应用于某风电场内4台同一型号机组齿轮箱振动加速度有效值的对比测试,发现该算法的分类中心分布与齿轮箱实际运行状态相吻合,且与标准规定的齿轮箱不同状态所对应的振动能量分布相一致,证明该算法可实现风电机组齿轮箱早期故障预警。

关键词： 齿轮箱   状态监测   无线传感   全双工通信  

摘要： 针对齿轮箱智能运维技术中面临的旋转元件动态运行状态难以直接实时测量的难题,构建了一种基于无线携能通信(simultaneous wireless power and information transfer, SWPIT)的旋转元件状态传感系统。设计了系统电路拓扑结构,通过理论计算分析了齿轮箱内部金属元件对传感系统电路参数的影响规律,并使用有限元方法探究了金属齿轮对传感系统中线圈参数的影响,获得了各线圈在系统中的最佳安装位置;此外,设计了传感系统的电能传输、全双工通信电路的实现方案,并开展了齿轮箱内部元件状态采集实验。本系统为旋转设备内部元件运行状态的监测奠定了技术基础。

关键词： 减速齿轮箱   二级蜗杆轴   疲劳失效   状态检测   光纤光栅应变传感器   滤波器系数  

摘要： 为了提升减速齿轮箱二级蜗杆轴疲劳失效状态检测精度,文章提出了一种新的减速齿轮箱二级蜗杆轴疲劳失效状态检测方法。在减速齿轮箱二级蜗杆轴上安装光纤光栅应变传感器,采集蜗杆轴运行信号,采用滤波器系数预处理运行信号,根据预处理后的信号样本建立减速齿轮箱二级蜗杆轴疲劳失效状态检测模型,进而判断其是否存在疲劳失效的迹象。实验结果表明,该方法可以实现减速齿轮箱二级蜗杆轴疲劳失效状态精准快速检测,检测结果具备可靠性。

关键词： 行星齿轮传动系统   齿轮修形   动态啮合力   动态传动误差  

摘要： 基于对行星齿轮传动系统高传动效率和低噪音等要求,以行星齿轮传动系统为研究对象,采用集中参数法建立了考虑偏心误差和安装误差的斜齿行星齿轮传动系统的弯⁃扭⁃轴耦合动力学模型,利用四阶Runge⁃Kutta法求解动力学方程得到行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数等动态特性,并以此为评价指标展开行星齿轮的修形研究。建立了齿廓修形后的齿面方程和考虑齿面修形的动力学方程,研究不同修形量的行星齿轮传动系统动态特性变化。研究结果表明,随着修形量的增大,行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数都有不同程度的降低,降到最低值后又开始增大,最终确定齿轮的合理修形量。经过整机性能测试发现合理修形下的行星减速器振动噪声降低、传动性能提升,为行星齿轮传动系统的减振降噪、传动效率提升设计提供了理论支撑。

关键词： 高压   聚晶立方氮化硼   界面结合   切削   齿轮件  

摘要： 在高温高压条件下,以CBN/Ti/Al为原料合成了PCBN(聚晶立方氮化硼)超硬刀具材料,研究了合成压力对PCBN复合材料抗弯强度、耐磨性及界面组织形貌的影响。测试结果显示,随着合成压力的提高,PCBN复合材料的抗弯强度和耐磨性均有一定程度的提升。采扫描电镜对硬质合金基体与CBN的结合界面进行了测试分析。测试结果表明:提高合成压力可以提高PCBN材料的界面结合强度,将二者牢固地结合在一起,减少分层、裂纹的发生,提高合成产品的成品率。同时,在实验压力范围内(5.5~7 GPa),PCBN的平整性较好,CBN厚度差较小,产品在切割中的利用率较高。在7 GPa下合成的刀具材料性能与住友BN700在加工齿轮件上,切削性能比较接近,有很好的市场前景。

关键词： 故障诊断   行星齿轮系统   齿面点蚀   动力学特性   边带能量因子   损伤评估  

摘要： 齿面点蚀是一种典型的行星齿轮系统故障。为识别点蚀状态,本文开展动力学特性研究并提出了一种新型的评估指标。首先,虑及过渡曲线和齿间结构耦合效应,利用改进Weber法建立了精确的含点蚀故障齿轮副啮合刚度模型,并研究了故障程度对啮合刚度的影响规律。然后,综合考虑时变啮合刚度、静态传动误差、齿侧间隙和时变振动传递路径等多种因素构建了行星齿轮系统平移-扭转动力学模型,揭示了点蚀程度对系统动态特性的影响规律,并基于振动信号频谱特点提出了边带能量因子(Sideband Energy Factor,SEF)用于损伤评估。最后,利用实验验证了仿真模型的正确性及所提指标的有效性。

关键词： 时变啮合刚度   变位齿轮   啮合动态特性   齿轮传动  

摘要： 为研究齿廓变位的直齿轮传动系统啮合特性,建立了变位直齿圆柱齿轮传动分析模型。该模型考虑了赫兹接触刚度、弯曲刚度、剪切刚度、轴压刚度和圆角基础刚度,给出了两种不同的齿廓变位的几何设计。在此基础上采用数值模拟方法研究了齿廓变位对时变啮合刚度(TVMS)和动态特性的影响。对于单个齿廓变位,正变位虽然增加了齿轮的厚度,但降低了齿轮的轮齿刚度以及齿轮副的接触比,从而加剧齿轮系统的振动。相反,负变位可以提高齿轮的轮齿刚度,增加齿轮的接触比,使得齿轮系统的传动更平稳。对于复合变位,负复合变位的S齿轮传动会导致TVMS升高,并显著降低振动,而s_(0)齿轮变位对时变啮合刚度(TVMS)影响较小,但对动态特性影响较大。