关键词： 齿轮箱   时滞反馈随机共振   完备集合经验模态分解   信噪比   早期故障预警  

摘要： 针对强噪声环境下,齿轮箱早期故障预警困难的问题,提出一种基于时滞反馈随机共振(TFSR)自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)的齿轮箱早期故障预警方法。首先通过TFSR的长记忆系统,根据历史信息增强反馈过程中的信号周期性,产生低通滤波下增强的故障特征信号;再结合CEEMDAN将增强后的故障特征信号自适应分解;并以信噪比为指标筛选IMF分量,得到的重构信号可以有效增强故障特征频率及其谐频,达到早期故障预警的目的。实验结果表明:通过信号发生器仿真分析,并以真实风机齿轮箱的数据,对比正常和磨损状态下的齿轮,检测出强噪声背景下齿轮箱的微弱局部磨损故障,有效提高故障特征频率处的信噪比,验证了齿轮箱早期故障预警的灵敏性。

关键词： 齿轮端面   YOLOv5s   CBAM   BiFPN   缺陷检测  

摘要： 针对目前金属齿轮端面结构复杂,导致缺陷的小目标占比度高和尺度变化大引起的检测准确度低,难以满足企业实时在线检测需求等问题。本文基于YOLOv5s网络提出了一种基于自适应多尺度特征融合网络的金属齿轮端面缺陷检测方法(YOLO-Gear)。首先,搭建了一个齿轮端面缺陷检测试验台,并制作了齿轮端面缺陷数据集。然后,提出了自适应卷积注意力模块(convolutional block attention module-C3,CBAM-C3),CBAM-C3通过将通道注意力(channel attention module, CAM)和空间注意力(spartial attention module, SAM)相结合加强了对金属齿轮缺陷小目标缺陷自适应的特征学习与特征提取,及时对模型中的权重参数进行学习和优化,提高了模型对小目标缺陷的检测准确度;最后,提出了重复加权双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network, BiFPN),通过自适应控制不同尺度的特征图之间的融合程度,提高了模型对缺陷多尺度检测能力。试验表明,YOLO-Gear模型在齿轮端面缺陷测试集上的平均精度达到了99.2%,F1值为0.99,FPS值为33。相较于其他深度学习模型,本文提出的YOLO-Gear模型提高了检测的精度和效率,能够满足企业的实时在线检测需求。

关键词： 高重合度   直齿圆柱齿轮   航空传动   强度   加工   修形  

摘要： 针对国外高重合度直齿圆柱齿轮传动技术已逐步在航空传动系统中进行工程应用,而在国内该技术存在一定的差距,尚未形成成熟的设计理论和方法的现状,对高重合度直齿圆柱齿轮在直升机传动系统中的应用进行总结,包括国内外高重合度直齿圆柱齿轮在直升机传动系统中的应用以及国内外研究现状,探索国内外的研究差距,并指明我国高重合度直齿圆柱齿轮传动技术的工程应用亟待解决的4项问题,即强度计算标准问题、齿面修形方法问题、轮齿加工和热处理问题,以及润滑散热问题。

关键词： 故障诊断   样本不平衡   合成少数类过采样技术   堆叠去噪自动编码器   行星齿轮箱  

摘要： 针对现有故障诊断模型在故障样本缺乏时诊断率低的问题,提出一种基于迭代过滤合成少数类过采样方法(SMOTE-IPF)和堆叠去噪自动编码器(SDAE)的故障诊断模型。该方法利用SDAE对样本进行特征提取,使用SMOTE-IPF在合成新样本的同时利用多个决策树对新样本进行投票过滤,使数据集达到平衡,最后使用分类器进行故障分类。通过行星齿轮实验平台进行实验,验证了所提方法在故障样本极度缺乏下故障诊断的有效性。

关键词： 面齿轮   三坐标测量   齿形误差   测量坐标系  

摘要： 目前,国内外针对面齿的高精度检测多使用特殊的测量仪和专门的测量方法,若使用更为通用的三坐标法,则很难确保其精度。为解决以上问题,本项目拟基于客观存在的工艺误差,采用一种迭代式的方式,构建最大限度贴近于设计坐标,并以工艺误差为基础,构建工艺参数与设计坐标的关联模型,以此为依据,对工艺参数与设计参数的关联进行约束,以达到准确解的目的。然后,通过对实际测量数据和理论测量数据进行建模,从而对由于工艺误差造成的有关测量数据进行校正。通过对实测数据的分析,验证了该方法的可行性和有效性。

关键词： 自升式平台   爬升齿轮   扭矩监测   光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)  

摘要： 为实现对自升式平台爬升齿轮扭矩准确的测量,结合光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)技术的独特优势,研发一种扭矩测量方法。对爬升齿轮扭矩/负载监测研究现状进行分析,根据扭矩测量原理及FBG传感技术,建立双FBG扭矩传感器数学模型。对爬升齿轮扭矩监测系统进行总体设计,对弹性元件进行设计和优化,并构建弹性元件的标定试验平台,对传感器进行标定试验。结果表明,在线性区间内,FBG扭矩传感器的线性度误差为0.780%FS、迟滞误差为2.650%FS、重复性误差为1.202%FS。利用自升式平台齿轮箱原型试验机对爬升齿轮扭矩传感器和弯曲强度进行测试试验,得到传感器静态灵敏度为0.92 pm/t、动态灵敏度为1.02 pm/t。试验结果基本满足对扭矩测量的稳定可靠、精度高、抗电磁干扰等要求。

关键词： 海洋工程平台   齿轮   Ansys   稳态温度场  

摘要： 为齿轮强度提高、轮齿修形及优化设计提供理论支持,研究不同转速和扭矩工况下齿轮本体温度场的变化。以海洋工程升降平台齿轮箱单元高速传动轴齿轮副为研究对象,基于热学理论计算齿轮啮合面的热流密度和不同表面的对流换热系数,利用大型有限元软件Ansys将计算出来的热流密度和对流换热系数作为边界条件加载到Ansys中,对齿轮进行稳态热分析,并分析不同转速和不同扭矩齿轮在正常工况下的稳态温度场。仿真结果表明:在正常稳态工况下,主动轮与从动轮的稳态温度场分布情况相似,最高温度分布在齿轮啮合面中间区域,往周围温度逐渐降低,但主动轮的最高温度高于从动轮;主动轮和从动轮的最高温度随着转速或扭矩的逐渐增大而升高,且对应的最低温度也升高;但主动轮和从动轮单齿本体温度场分布趋势不会随着齿轮转速或扭矩的改变而改变;从温度变化来看,在不同的扭矩和转速下,齿面温度变化的斜率均较为平稳,没有出现突变情况,温度集中于齿面,并且向齿轮轴心扩散,但在距离齿根圆2.5倍模数的区域,齿轮温度梯度变化的影响较小。

关键词： 风电齿轮箱   轴心轨迹   瞬态/稳态耦合计算   微凸体承载比   轴颈倾斜   启停  

摘要： 针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况,基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型,分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹,获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态;分别研究了表面综合粗糙度、轴颈倾斜角度、轴颈转速对轴承启动和稳定运行整个阶段润滑性能的影响规律。结果表明:启动阶段偏心率出现最大值,粗糙接触引起破膜风险最大;随着表面综合粗糙度由0.6增大至1.2μm,轴承承载力和摩擦因数均增加,启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段增加约13.62%和131.58%;随着轴径倾斜角度由0.0001°增大至0.0004°,轴承承载力和摩擦因数均增大,且启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段平均约高出30%和116%;随着转速的增加,轴承的承载力增大,摩擦因数减小,有利于提高轴承性能。计算结果为评价滑动轴承频繁启动工况下的磨损风险提供了重要依据,为滑动轴承的运行温度、油膜压力等轴承结构设计和选型提供参考。

关键词： 小波包分解   神经网络   智能优化算法   风机齿轮箱   故障检测  

摘要： 齿轮箱作为风机传动系统重要的机械部件长期工作在恶劣环境中易于发生故障。针对风机齿轮箱产生的振动信号具有非平稳、瞬态、不确定性、以及外界干扰因素等特点,提出了小波包与改进的BP神经网络相结合方法。首先提取原始振动信号的时域波形,利用小波包对于时域特征值进行分解,将小波包分解后的子频带能量进行归一化计算,并作为BP网络的输入特征向量,其次创建BP故障模型,通过改进的优化算法对神经网络的权值和阈值进行全局寻优,最终使得对故障类型进行精确的判断,提高了故障诊断效率。仿真结果比较了两种优化算法的性能指标,得出改进的蚁群算法(MMA)优化算法识别精度更高,误差相对较小,收敛速度更快,验证了方法的有效性和可靠性。

关键词： 格里森制摆线齿锥齿轮   切齿数学模型   齿面失配分析   齿面接触仿真   加载接触仿真  

摘要： 为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。