关键词： 三坐标测量机   齿轮测量   齿廓偏差   齿距偏差   迭代法   PC-DMIS  

摘要： 为了开发三坐标测量机圆柱直齿轮专用测量软件,研究了渐开线圆柱直齿轮固定式的三坐标测量方法。根据齿轮基本参数建立其数学模型,得到齿廓偏差和齿距偏差测量特征点的理论坐标和法矢量;测头校准之后,基于迭代法建立三坐标测量机齿轮零件坐标系并规划了测头运动路径。在此基础上开发了一套专用测量软件,生成三坐标测量机PC-DMIS测量程序,实现了圆柱直齿轮自动测量,并根据齿轮精度标准对齿廓偏差和齿距偏差进行评价。开展了相关测量试验,结果表明本方法和专用软件得到的CMM测量结果与齿轮测量中心相比一致性较好,齿距偏差差异、齿廓偏差差异的绝对值最大分别为1.3、1.9μm。在渐开线圆柱直齿轮固定式的三坐标测量方法基础上开发了一套专用测量软件,实现了基于三坐标测量机的圆柱直齿轮齿廓偏差和齿距偏差的测量,对三坐标测量机针对复杂轮廓精密零件测量的PC-DMIS二次开发具有一定的参考意义。

关键词： 齿轮系统   混沌控制   多稳态动力学   ELM   ESMA  

摘要： 针对含裂纹齿轮传动系统的混沌动力学进行了分析,提出了一种混沌控制策略.首先建立含裂纹三自由度齿轮系统模型,分析裂纹演变对啮合刚度的影响,进而分析了参数ω-ξ耦合作用下系统动力学响应的变化规律,并画出系统参数平面上的运动分布图、位移幅值云图等,分析获取了混沌运动的参数分析判据,同时通过多初值分岔图探究吸引子共存的规律.其次针对部分参数区间混沌发生的区域,基于极限学习机(extreme learning machine,ELM)设计混沌控制器,构建了控制性能指标函数,利用混沌控制器输出微小扰动施加于系统的可控参数ω和ξ,将混沌运动控制为预期的周期运动,同时将基于精英选择策略的黏菌优化算法(elite selection strategy slime mould algorithm,ESMA)算法与ELM相结合,优化混沌控制器的参数.然后依据吸引子共存规律,通过力反馈控制,将系统稳定到位移幅值更小的周期轨道.最后通过仿真验证了所提出控制策略的有效性.

关键词： 三坐标测量机   齿轮测量   安装误差   回转测量   单项偏差   PC-DMIS  

摘要： 为实现安装误差下的斜齿轮三坐标回转测量，建立了安装误差修正方法以及三坐标回转测量方法。首先建立转台回转坐标系，以及齿轮工件坐标系，确定安装误差数值。根据斜齿轮基本参数建立其数学模型，得到工件坐标系下的齿距、齿廓和螺旋线偏差测量特征点的理论坐标和法矢量。根据安装误差，将测量特征点转换到回转坐标系下，完成安装误差修正。开展相关测量试验，结果表明，本文方法与固定式测量结果一致性较好，齿距、齿廓、螺旋线偏差差异的绝对值最大分别为2.0μm、2.9μm、3.2μm。提出的修正安装误差的测量方法可有效减小安装误差对斜齿轮三坐标回转式测量结果的影响。

关键词： 自动化   平行轴   机床齿轮   同步转速控制   模糊自适应算法  

摘要： 机床在加工过程中，负载会随着切削条件和加工步骤的变化而波动，而齿轮传动系统中的平行轴在运转过程中会产生振动和摩擦，传导到传感器中，导致速度信号产生噪声。在负载不均衡的情况下，若缺少合理约束会使得转速出现偏差，扰乱转速控制系统的稳定性。对此，提出机床齿轮传动平行轴同步转速控制方法。通过集中参数法构建平行轴动力学方程，对其展开平行最大动能计算。引入离散小波变换方法，分解平行轴速度偏差信号，选择最优小波基函数，利用小波多分辨模糊（Multiresolution Proportional Integral Derivative，MRPID）控制器有效滤除信号内的噪声，实时调整转速偏差信号。引入模糊自适应算法，以平行最大动能为约束，配合调整后的转速偏差信号，实现同步转速控制。仿真分析表明：所提方法应用下同步转速转速均控制在1200/r/min，在17ms时即可实现转速控制，控制后的转速趋于平稳，节能效果更优。

关键词： POM齿轮   补偿修形   多轴疲劳   应力   应变  

摘要： POM齿轮具有低噪音、耐磨损和自润滑性能等优点，其疲劳寿命问题被广泛关注。采用热粘弹-塑性本构模型描述POM材料特性，建立二维的POM-POM五齿有限元接触模型，并考虑齿轮补偿修形对啮合特性影响。基于Brown-Miller-Morrow多轴疲劳寿命评价准则，对POM齿轮的接触疲劳寿命和弯曲疲劳寿命进行预测，对比分析修形方式、补偿修形参数和齿面摩擦系数对POM齿轮的接触疲劳和弯曲疲劳寿命影响。研究结果表明，相比于标准渐开线齿廓，补偿修形将齿轮啮合过程最大应力位于节线区域，且正应变幅值与剪应变幅值均小于标准齿轮的正应变幅值与剪应变幅值，可适当提升齿轮的接触疲劳寿命；通过对比典型去除材料修形、补偿修形和标准齿廓，齿廓修形均能提升齿轮疲劳寿命，其中补偿修形效果更显著。补偿修形指数对齿轮接触疲劳寿命更显著，但对弯曲疲劳寿命不显著。同时，随着补偿修形指数增大，齿轮啮合过程的最大正应变幅值、均值与最大剪应变幅值都逐渐减小，但补偿修形分段数的影响则相反。接触疲劳寿命与弯曲疲劳寿命会随着齿轮的摩擦系数增加而减小。

关键词： 齿轮箱   退化预测   边频能量   注意力机制   时间卷积神经网络  

摘要： 齿轮箱作为重要的机械传动装置，其健康状态直接影响设备运行可靠性，对其开展退化状态预测具有重要意义。有效的退化指标和高精度的退化趋势预测模型是确保退化预测准确性的关键要素。传统退化指标构建方法大多基于齿轮箱总体健康状态在数据上的表现，难以实现齿轮箱内部故障齿轮的精确定位。基于齿轮箱退化机理知识，提出一种基于边频能量的退化指标构建方法，与其他数据驱动的指标相比可实现齿轮箱内部故障齿轮定位，且具有更好的单调性和趋势性。融合注意力机制和时间卷积神经网络构建退化趋势预测模型，综合利用两者学习时序特征的能力，提高齿轮箱退化预测准确性。使用重庆大学齿轮箱退化数据集进行实验验证，结果显示所提出的预测方法相比对比模型可获得更高的预测精度。

关键词： 小波包分解   多尺度卷积   变工况   故障诊断   齿轮箱  

摘要： 针对在变工况环境下齿轮箱故障振动数据复杂程度高和故障特征难以提取的问题，提出一种基于小波包分解的三通道数据融合和多尺度残差网络的变工况齿轮箱故障诊断方法。该方法利用小波包分解重构将齿轮箱三通道振动信号进行融合，并利用格拉姆角和图像编码方法转化为二维图像；使用多尺度卷积结构与残差结构相结合的网络结构对变工况齿轮箱故障进行诊断；引入高效通道注意力机制，增强不同尺度卷积下提取到不同特征的敏感性，从而提高模型的表征能力和分类性能。实验结果表明，所提方法在定负载、变转速故障数据下诊断准确率可达到99.19%，定转速、变负载故障数据下诊断准确率可达到98.37%，证明该方法可以有效地弱化运行中变转速和变负载对故障特征的影响。

关键词： 动车传动齿轮   特征选取   齿轮修形   XGBoost算法   齿面接触分析  

摘要： 动车传动齿轮在工作过程中存在齿面偏载和啮合冲击等问题，易造成齿轮失效。为改善此类问题，以CRH3动车为例，在Romax软件中建立了包含车轴和轴承的齿轮传动系统三维模型。基于RFE-XGBoost（recursive feature elimination-extreme gradient boosting）特征选取模型，从通常采用的9个修形参数中筛选出最优修形参数组合。以筛选后的最优修形参数组合为输入变量，单位长度法向载荷为响应变量，分别基于BP（back propagation）神经网络、随机森林回归、XGBoost算法构建了代理模型，并进行对比选择。最后采用PSO(particle swarm optimization)优化算法调用代理模型，以单位长度法向载荷最小为优化目标，对齿轮修形参数取值进行寻优计算。优化结果表明，齿向斜度取13.60 μm、齿端修薄长度取18.50 mm、齿端修薄量取4.40 μm时齿轮修形效果最佳。通过Romax仿真计算验证，其单位长度法向载荷下降了24.36%，传动误差值下降了69.90%，有效改善了齿轮传动性能，缓解了齿面偏载的现象。研究结果可为齿轮修形方案选择和优化设计提供参考。

关键词： 变齿厚   非圆齿轮   啮合侧隙   包络模型   齿廓提取  

摘要： 针对非圆齿轮传动易形成齿面磨损，导致啮合侧隙增大从而降低传动精度的问题，提出耦合变齿厚齿轮的结构特点构建变齿厚非圆齿轮的方案。根据变齿厚轮齿的调隙原理及结构形态，以非圆齿轮节曲线为基准创建了多层包络模型，通过图像处理的方法提取齿廓曲线，将各个截面的齿廓曲线扫掠后形成变齿厚非圆齿轮的三维数字化模型，并采用多轴电火花线切割的方式进行加工，最后搭建试验台进行啮合测试。试验结果表明，变齿厚非圆齿轮副啮合平稳，运行中无干涉，调节主动轮与从动轮的轴向相对位置即可实现啮合侧隙的调节，从动轮输出的角速度曲线符合预期运动规律，变齿厚非圆齿轮有利于变速状态下的精密传动，具有良好的推广价值。

关键词： 塔式起重机   齿轮齿条   爬升系统   优化设计   湿热环境   全工况验证  

摘要： 本文针对广西南宁某超高层建筑项目的塔式起重机爬升系统展开优化设计。针对湿热环境与高载荷工况,开发变曲率渗氮齿廓优化算法、钛合金自补偿导向装置和磁流变阻尼防冲击机构。同时构建基于LoRa的传感网络、液压功率脉动抑制策略和BIM驱动的定位偏差校正算法。全工况验证表明,优化设计显著提升系统的可靠性、能效和定位精度。