关键词： 20CrMoH钢齿轮   沿晶开裂   非马氏体组织   硫化锰  

摘要： 在某20CrMoH钢齿轮渗碳处理过程中,其齿轮根部出现裂纹。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法分析了齿轮开裂的原因。结果表明:材料晶界处分布枝晶状的硫化锰,该类夹杂物属于Ⅱ类硫化物,形成于第二脆性区的温度区间,由稳定的共晶反应生成,硫化锰夹杂物的形成与S、O元素含量及冷却速率有关;夹杂物破坏了基体的连续性,应力集中处萌生微裂纹并不断扩展,最终导致20CrMoH钢齿轮发生开裂。

关键词： 自动变速箱   齿轮噪声   试验  

摘要： 汽车室内噪声会影响乘坐舒适性。齿轮噪声是汽车噪声的一种重要形式,开展齿轮噪声研究对降低汽车室内噪声具有重要价值。本文分析了齿轮噪声产生机制,指出轮齿的非理想啮合是产生齿轮噪声的主要原因。阐述了齿轮噪声试验原理及测量方法,采用DS2000数据分析系统分析某自动变速箱在测试台架环境下各挡位的阶次噪声水平,并将其作为分析齿轮噪声的一种有效方法。

关键词： 连接螺栓   齿轮   差速器   失效分析  

摘要： 某车用减速器连接输出齿轮与差速器的螺栓在运行时断裂,经分析失效原因为螺栓强度偏低、预紧传递扭矩安全系数较低等。通过采用高强度定制螺栓、提高预紧力、优化拧紧工艺等方法,实现了螺栓连接的安全可靠。

关键词： 电装   电磁自锁   机械自锁   齿轮  

摘要： 为分析阀门传动元件在自重作用下带动电装进行旋转的现象,对电装两种自锁方式:电磁自锁和机械自锁进行对比分析,电磁自锁需要通电运行,机械自锁不需要通电运行。通过分析得出电磁自锁对于阀门齿轮较机械自锁损伤小,在通电情况下电磁自锁能力优于机械自锁,电磁自锁在不通电的情况适用于大口径阀门且阀门传动部件重力小于电装本身减速器的摩擦力,在热态后可满足轻量冲击、振动、倾斜摇摆工况,在通电的情况下适合任一工况;在不通电情况下,电磁自锁失效,性能劣于机械自锁,机械自锁适用于小口径阀门且自锁力矩要小于齿轮许用应力引起的变形,同时要注意减速器齿轮的配比。

关键词： 螺旋锥齿轮   直齿锥齿轮   参数化建模   3D打印  

摘要： 【目的】螺旋锥齿轮参数众多、结构复杂,建模难度较大,因此要想实现螺旋锥齿轮参数化精确建模,需要对建模过程中的重要步骤进行深入分析。【方法】1)对锥齿轮参数化建模方法进行了研究,分析锥齿轮加工过程中刀具的运动轨迹,可知直齿锥齿轮加工时铣刀在齿坯上以直线轨迹运动,而螺旋锥齿轮加工时圆盘铣刀的运动轨迹近似是圆周的一部分;2)提出了一种建模方法:在螺旋锥齿轮参数化建模过程中,将刀具轨迹投影到分度圆所处的假想平面上形成从齿的大端到小端扫描轨迹,使用Creo Parametric 9.0软件中的扫描混合命令形成第一个齿,再通过阵列等其他命令完成整个螺旋锥齿轮建模;3)利用3D打印技术打印了锥齿轮实体,验证了参数化模型建立的有效性。【结果】采用参数化方法对锥齿轮进行建模,较大程度地降低了其建模难度,由于只需改变基本参数就可获得对应的新模型,因此该方法具有快捷、高效、准确等特点,为锥齿轮的建模提供了新思路。

关键词： 逆向设计   运动轨迹规划   增/减材制造   工艺   性能  

摘要： 齿轮是机械传动系统中关键零部件之一。复杂工况下发生齿面断裂、点蚀等失效形式,直接报废会造成资源浪费。本文提出一种对疲劳断裂大型齿轮进行机器人电弧熔丝增材和数控铣削减材复合绿色再制造工艺,将失效齿轮修复至原有设计精度和力学性能,有效提升资源利用率,避免资源浪费,并带来巨大的经济效益,从而促进社会可持续发展。具体研究方法如下: 1.设计疲劳断裂齿轮数字化模型。针对断齿待修复区域形状尺寸的不确定性,采用手持式三维扫描仪获取疲劳断裂齿轮表面点云数据;应用Geomagic Studio软件对点云数据进行预处理、逆向重构疲劳断裂齿轮三维实体模型;将疲劳断裂齿轮模型与完整齿轮模型进行布尔求差运算,设计断齿数字化三维模型。 2.基于断齿数字化三维模型对ABB机器人电弧熔丝增材制造路径规划。采用等厚分层切片方法提取断齿三维模型每层的轮廓线,选择出合适的填充方式,获取G代码轨迹路径。应用机器人离线编程软件Robot Studio对切片规划出轨迹点位信息进行识别、转换、优化、仿真,确定机器人增材制造焊枪运动路径轨迹。 3.对机器人电弧熔丝增材制造断齿工艺进行实验研究。搭建断齿增材制造实验系统,选择电弧熔丝增材材料,通过单层单道、单层多道、多层多道实验确定最优工艺参数。评价和验证增材制件的强度、残余应力、硬度等力学性能后,对断裂齿轮进行再制造。 4.对增材制造断齿数控精密铣削。使用UG NX软件对再制造断齿数控加工编程,进行铣齿粗、精加工刀轨模拟仿真,生成NC代码,在VMC-1270立式加工中心进行切削实验。通过对硬度、粗糙度和精度的检测来评判再制造齿轮性能。

关键词： 齿轮故障诊断   特征提取   时变特征响度   Bark带响度变化   听觉皮层响应  

摘要： 齿轮作为机械设备中的关键传动元件,其是否正常运行将直接影响到整个设备的性能。及时、准确地齿轮故障诊断技术对于确保设备正常运行、提高生产效率至关重要。人类听觉系统具有强大的听音辨音能力,模拟人类听觉感知的故障诊断方法具有良好的应用前景。本论文旨在探究听觉感知技术在齿轮故障诊断领域的应用,并基于听觉感知提出有效且准确的齿轮故障诊断方法。 本文通过借鉴听测人员对声音信号出色的听辨能力,在心理声学基础上提出一种基于Bark带响度变化的齿轮故障特征提取方法。先求取齿轮声信号的时变特征响度,接着计算各个子频带在时间上的响度和,选取出中响度和较大的一部分子频带,计算其响度变化特征频率,将选取的子频带号与对应特征频率作为特征向量。通过聚类分析表明该方法提取的特征相较于传统的时频域统计特征能够更好地区分不同类别的齿轮声信号,为后续的故障诊断提供更可靠的数据支持。 本文通过借鉴听觉皮层在复杂听觉环境中的出色辨音能力,提出一种在噪声背景下基于听觉皮层响应的齿轮故障特征提取方法。首先将含有噪声的齿轮声信号通过听觉外周模型获取听觉谱,接着将听觉谱通过听觉皮层模型获取听觉皮层响应,接着选取不同纹波密度下听觉皮层响应的幅值最大值作为特征向量。通过聚类分析表明该方法能够在噪声环境下有效区分齿轮的运行状态,且具有较强的鲁棒性。 为了探究本文所提出的两种特征提取方法的有效性,采用支持向量机模型进行故障诊断。结果显示,在无噪声和信噪比为5dB、0dB的情况下基于Bark频带响度变化的特征提取方法诊断准确率都达到99%以上,远优于传统的基于时频域的特征提取方法,且其性能几乎不受传声器布置位置的影响;在信噪比为5dB、0dB、-5dB的情况下基于听觉皮层响应特征的诊断准确率达到100%,-10 dB情况下的诊断准确率也在99%以上。综上所述,本文基于听觉感知所提出的两种齿轮声信号特征提取方法结合支持向量机能够有效且准确的解决齿轮故障诊断问题,可为基于声信号的齿轮故障诊断提供一种新的思路。

关键词： 激光位移传感器   齿轮齿距测量   非接触式测量   异常值处理  

摘要： 基于激光位移传感器的非接触式测量具有测量过程简便、高效的优点,在机械检测领域受到越来越多的关注。受限于激光位移传感器有限的测量精度以及遮挡、反射等问题的存在,激光位移传感器在齿轮测量设备中的使用并不普遍。随着齿轮生产对于生产效率的要求不断提高,传统齿轮接触式测量由于其较低的测量效率越来越不能够满足生产效率的要求。如何利用激光位移传感器高的测量效率提升齿轮的测量效率,正逐渐成为齿轮测量领域的研究热点。基于以上现状,本课题针对如何使用激光位移传感器完成齿距非接触式测量、提高测量稳定性和减少测量不确定度进行了以下的研究: 1)提出一种基于激光位移传感器的偏置式齿轮齿距非接触式测量方法。针对齿轮测量时激光光线遮挡问题,提出一种偏置式齿距非接触式测量方法;根据提出的测量方法,建立了基于激光位移传感器的齿距偏差测量模型,从测量模型中推导出了齿距偏差的计算公式;编写仿真程序验证了齿距偏差测量模型和齿距偏差计算公式的正确性;在测量模型的基础上推导出了激光位移传感器可偏置的极限距离;基于蒙特卡洛法对齿距非接触测量的不确定度进行了分析,分析表明影响齿距非接触测量结果的主要因素是转台跳动和安装偏心。 2)开发了基于激光位移传感器的齿距测量软件。对齿距偏差测量软件需要实现的功能进行了分析和模块划分,编制了齿距偏差测量程序,对测量软件中运动控制程序、数据采集程序进行了详细设计;针对激光位移传感器测量数据波动较大、存在异常值的问题,提出了使用中值滤波、均值滤波和多点数据采集的异常值剔除方法,使用迭代加权最小二乘法对多点采集的数据进行处理。 3)开展测量实验。通过实验对激光位移传感器的热稳定性、非线性特性进行了测试,得出了激光位移传感器达到热平衡的时间,对非线性误差进行了补偿,保证了激光位移传感器的测量精度;提出了基于标准芯棒几何特征的激光位移传感器测量坐标系建立方法,简化测量坐标系建立过程;开展了被测齿轮不同装夹下10次重复性实验、激光位移传感器不同偏置下10次重复性实验、多点测量10次重复性实验,实验结果表明在被测齿轮一次装夹、激光位移传感器偏置基圆半径时,测量结果的标准差最小,同时使用多点数据采集的异常值剔除方法能够有效的保证测量结果的稳定性;开展了接触式测量对比实验,在P26型齿轮测量中心对同一齿轮进行了接触式测量实验,实验结果表明本文提出的齿距非接触式测量方法能够在很大程度上复现被测齿轮齿距偏差形貌。