关键词： 齿轮   表面织构   表面粗糙度   表面纹理   弹流润滑   滚滑工况  

摘要： 我国国防事业的飞速发展对航空高速齿轮提出了更高要求,而有关齿轮副表面摩擦学设计仍是薄弱环节。表面织构技术已成为摩擦学领域的研究热点,在减摩抗磨、减振、抗粘附和抗蠕爬等多个领域展示出良好的应用潜力。有关齿面织构化设计研究尚处于起步阶段,还远未能形成规范成熟的设计理念和方法。对当前在齿轮表面摩擦学设计及表面织构化方面的研究工作进行全面综述。首先从齿轮表面摩擦学设计基本要求展开介绍,指出表面粗糙度和表面纹理是齿轮副表面摩擦学设计的关键,而大量研究已经证实,不管是滚动还是滑动摩擦,并非表面越光滑摩擦学性能越优异,在齿轮副表面织构化设计方面的研究工作已经展开。随后对现有齿轮副表面织构化的研究工作进行梳理,总结齿面织构化处理后带来的性能增益,主要包括减摩抗磨效应、表面强化效应、减振和降温效应。接着,介绍齿轮弹流润滑数值计算方面的研究进展,总结在表面纹理、表面织构对齿轮副的弹流润滑特性影响机制方面的研究。随后,对齿轮副表面织构加工技术进行对比分析,主要包括织构激光刻蚀、织构掩膜电解和织构微磨料射流等特种加工技术的优劣。对现有研究不足和潜在研究方向进行展望,从织构设计和加工等方面对齿轮表面织构化设计提供指导,研究结果可为未来航空高速齿轮副表面织构化设计提供科学指导和数据支撑,填补该领域研究空白并扩大表面织构应用领域。

关键词： 行星齿轮箱   故障诊断   胶囊网络   自注意机制   小样本  

摘要： 针对实际工程中行星齿轮箱故障数据有限、诊断准确率不高的问题,提出一种基于自注意机制胶囊网络的故障诊断方法。直接将采集到的行星齿轮箱振动信号作为输入,用首层宽卷积层提取浅层特征,过滤输入中的高频噪声;引入自注意机制关注信号关键特征;再次将所提特征输入胶囊层,进一步提取特征并实现故障分类;采用行星齿轮箱实验平台数据对所提方法进行实验验证。实验结果表明:在样本数量有限的情况下,所提方法仍能取得不错的诊断准确率。

关键词： 齿轮故障诊断   最小熵反褶积   本征模式分量能量   峭度   最小二乘支持向量机  

摘要： 提出了机舱式激光雷达测风仪传动齿轮机械故障诊断方法。利用最小熵反褶积(MED)对齿轮的振动信号去噪处理,利用集成经验模态分解(EEMD)得到齿轮信号的内涵模态(IMF)分量,并根据IMF能量和齿轮峭度建立齿轮故障特征向量,将特征向量输入到最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)中,完成传动齿轮机械故障的诊断。实验结果表明,该方法的齿轮故障诊断时间短,根据迭代次数的增加,误差率可控制在3%以下。

关键词： 斜齿轮   Amesim   功率损失   计算方法   优化齿轮参数  

摘要： 该文以纯电动汽车减速器斜齿轮传动为研究对象,基于Amesim仿真软件对斜齿轮传动在转动过程中可能存在的能量损失进行仿真分析。首先建立了一对斜齿轮仿真模型以及基于不同齿轮参数的能量损失仿真的数学模型,给出了计算能量损失所需要的一些计算方法;然后采用新斯凯孚(SKF)方程来计算斜齿轮两侧轴承所产生的摩擦力矩并采用PID速度控制方法提供所需的转速;最后进行仿真分析验证。仿真结果表明,该模型能够非常好地模拟出斜齿轮转动过程中存在的各种能量损失以及总损失,能够结合不同斜齿轮参数设置找到总损失最低的一组数据,从而为齿轮参数优化以及齿轮设计提供依据和参数。

关键词： 车辆工程   车轮多边形   钢轨波磨   机车齿轮   齿根裂纹   接触特性   应力强度因子  

摘要： 使用数值法求解了齿根裂纹故障齿轮的时变啮合刚度,建立了六自由度齿轮动力学模型;采用Newmark法求解裂纹深度为1、2、3 mm齿轮传动系统动态响应,对时域信号进行了分析,计算了不同统计指标对不同故障程度的敏感度;结合多体动力学,建立了机车多体动力学模型,求解了18、19、24阶数车轮多边形激励以及0.5、1.0、1.5 mm波深钢轨波磨激励工况下含齿根裂纹齿轮传动系统接触特性,模拟了不同激励工况下的齿面接触状态。分析结果表明:时变啮合刚度随着裂纹扩展角度和裂纹深度的增加逐渐下降;随着裂纹深度的加深,传动系统的振动冲击愈加剧烈;脉冲因子对裂纹故障特征较为敏感,适合作为裂纹故障特征评价指标;随着车轮多边形阶数和钢轨波磨波深的增加,含裂纹单齿齿面接触力最大值分别约为无激励工况下的3.0和6.4倍,当车轮多边形阶数为24阶时,齿面接触合力和单齿齿面接触力均达到最大值,分别为4125、1178 N;Ⅰ型裂纹应力强度因子数量级远大于Ⅱ型裂纹应力强度因子,Ⅰ型裂纹在裂纹扩展中占主导地位,且应力强度因子随着载荷和扩展程度增加而增大,说明轮轨激励的存在会导致含裂纹齿裂纹扩展速率增加,缩短其使用寿命,影响机车的安全运行。

关键词： 有轨电车   齿轮箱   卡死   分析   改进  

摘要： 齿轮箱是有轨电车转向架的关键零部件之一,其性能关乎车辆运营安全。文章针对有轨电车齿轮箱卡死故障,按照故障检查、原因分析、方案设计、仿真分析、试验验证过程,开展了齿轮箱拆解检查、润滑油成分检测、齿轮箱结构分析等研究工作,确定了齿轮箱卡死故障的原因为轴承外挡圈微动磨损发展至异常磨损,提出了提高齿轮箱轴承外挡圈耐磨性,增加小端盖压紧量的解决方案;通过有限元仿真分析确定了最小压紧量,并确认最大压紧量下各零部件满足强度要求,经过实物试验验证,原方案的轴承外挡圈发生转动和蓝油磨损,改进后的方案轴承外挡圈未发生转动和磨损,证明了齿轮箱卡死故障解决方案的可行性,并在现车上进行了装车验证,有效解决了齿轮箱卡死故障。文章中的分析方法和改进方案可为有轨电车齿轮箱从业人员提供参考。

关键词： 低压铸造   铸造工艺   铸造模拟   齿轮箱  

摘要： 详细介绍了动车组齿轮箱的铸造工艺开发及优化过程。通过对产品结构、要求及重要部位的深入分析,制定了科学合理的整体铸造工艺方案,并借助仿真软件进行了模拟优化。针对生产过程中出现的气孔及缩松缺陷,采取了一系列行之有效的解决措施。实践结果表明:优化后的工艺不仅显著提高了齿轮箱的成品率,还使其质量完全满足产品的技术要求。

关键词： 冷挤压齿轮   裂纹缺陷   模具优化   韧性断裂损伤  

摘要： 针对材料为20Cr的某电机齿轮在冷挤压成形时内齿齿顶面上出现的裂纹缺陷,基于DEFORM-3D对其冷挤压过程进行了模拟,研究了其裂纹形成机理。有限元结果表明,内齿的金属流动速度小于中部及下部外齿的流动速度,内齿齿顶面上齿根处的金属流动速度最小,此处流动最不均匀,易产生应力集中;对齿面的最大主应力及损伤分布进行了分析,得出在内齿齿顶面上,中部及距离下端面1 mm左右的位置应力集中最明显,拉应力较大且大于材料抗拉强度,损伤值也较大且大于临界损伤值,会产生裂纹,与实际情况相符合。通过改变凹模入模角来控制成形缺陷情况,当凹模入模角为23°时,齿根处拉应力下降,损伤值减小,投入生产后次品率从原本的50%降为1%。

关键词： 斜齿轮   有限元   稳态温度场   热变形场  

摘要： 为了得到电驱传动斜齿轮的稳态温度场和热变形场,基于斜齿轮的啮合原理以及传热学、摩擦学等理论推导得到了斜齿轮啮合面的平均摩擦热流密度以及其他各表面对流换热系数的计算方法。基于APDL语言建立了斜齿轮参数化热分析模型,得到了斜齿轮的稳态温度场和热变形场,揭示了不同的齿轮模型对稳态温度场和热变形场的影响规律。研究结果表明,稳态温度场呈梯度变化,其中啮合面的温度最高,轮毂温度最低;在啮合面上存在两个明显的高温区域,分别位于两个双齿啮合区内;在齿高方向上,齿面温度呈类“M”形分布,主动轮啮入端双齿啮合区内的最高温度靠近齿根位置,而啮出端双齿啮合区内的最高温度靠近齿顶位置;在齿宽方向,齿面温度呈非对称分布,对于顺时针旋转的右旋主动轮,啮入端双齿啮合区内的高温区靠近齿轮的前端面,而啮出端双齿啮合区内的高温区靠近齿轮的后端面。由于变形的累积斜齿轮总体热变形量齿顶最大,轮毂最低,最大变形区域位于齿轮两端面附近。考虑啮合线方向的变形量时,在齿宽方向,后端面的热变形大于前端面,与温度沿齿宽分布一致。为了节约计算成本,在计算稳态温度场时可以用单齿模型代替全齿模型且具有较高的精度,但是计算热变形场时只有全齿模型才是准确的,其他模型均存在较大的误差。

关键词： 限滑差速器   轴间差速器   面齿轮   锁紧系数   动力学仿真  

摘要： 为解决现有轴间限滑差速器限滑能力有限、构型复杂且加工困难等问题,提出了一种新型的面齿轮轴间限滑差速器设计方案。对差速器构型原理和运动特性进行理论分析,建立了面齿轮轴间限滑差速器的力学平衡方程和锁紧系数理论模型;基于面齿轮加工成型原理和轴间差速器工作特性,设计搭建了三维实体模型和Adams虚拟样机模型,并利用Adams仿真软件进行了多体动力学分析。结果表明,面齿轮轴间限滑差速器对前后轴的锁紧系数分别可达到6.5和5;在良好路面行驶时,前后轴输出转矩与预设转矩分配比40∶60基本吻合;在双附着系数路面行驶时,可迅速锁紧打滑侧车轴并将转矩更多分配至未打滑侧车轴,实现转矩分配的自动调节,对前后轴的最大转矩分配分别可达73%和79%。结果验证了面齿轮轴间限滑差速器的可行性,为面齿轮轴间限滑差速器的设计应用提供了依据。